ZHCAB94 August   2021 AWR1243 , AWR1443 , AWR1642 , AWR1843 , AWR1843AOP , AWR2243 , AWR2944 , AWR6443 , AWR6843 , AWR6843AOP , AWRL1432 , AWRL6432 , IWR1443 , IWR1642 , IWR1843 , IWR2243 , IWR6243 , IWR6443 , IWR6843 , IWR6843AOP , IWRL6432 , IWRL6432AOP

 

  1.   摘要
  2.   商标
  3. 引言和挑战
  4. 雷达天线罩设计要素
    1. 2.1 了解雷达天线罩和天线设计中的介电常数和损耗角正切
    2. 2.2 雷达天线罩边界处的阻抗失配
    3. 2.3 雷达天线罩壁厚
    4. 2.4 天线与雷达天线罩之间的距离
  5. 典型的雷达天线罩材料示例
  6. 与雷达天线罩角度相关的误差
    1. 4.1 与矩形雷达天线罩角度相关的误差
    2. 4.2 与球形雷达天线罩角度相关的误差
    3. 4.3 应用中角度误差的影响
  7. 雷达天线罩设计和仿真
  8. 雷达天线罩实验室实验
    1. 6.1 雷达天线罩实验 – 1:扁平塑料雷达天线罩
    2. 6.2 PTFE 材料矩形雷达天线罩
    3. 6.3 PTFE 弧形雷达天线罩
  9. 其他注意事项
    1. 7.1 天线校准
    2. 7.2 雷达天线罩近距注意事项
  10. 总结
  11. 鸣谢
  12. 10参考文献

雷达天线罩设计和仿真

本节重点介绍了使用 IWR6843 ISK 型天线执行的一些雷达天线罩设计和仿真,其中以球形雷达天线罩为例进行研究。本节比较了采用和未采用雷达天线罩的远场天线辐射方向图。此仿真使用 IWR6843 ISK EVM 的派生设计。

图 5-1图 5-4 显示了 3D EM 场求解器工具(例如 Ansys 的 HFSS)中的雷达天线罩仿真图片。

GUID-20210422-CA0I-TP52-ZJJK-PMV5LCQNHJ6R-low.png图 5-1 球形雷达天线罩 HFSS 模型:37.44mm 外半径
GUID-20210422-CA0I-VQRL-RMHW-831XZSJMR0PD-low.png图 5-3 较小的球形 HFSS 模型:PCB 半透明视图的对应尺寸和放置
GUID-20210422-CA0I-QBFZ-GN6D-NRD1BLRR6W21-low.png图 5-2 球形雷达天线罩 HFSS 模型:18.24mm 外半径
GUID-20210422-CA0I-RVFV-SFJ4-LC3VHM8NHMFS-low.png图 5-4 较大的球形 HFSS 模型:PCB 半透明视图的对应尺寸和放置

图 5-5 显示了球形雷达天线罩设计,其半径是根据天线孔径尺寸和所需的视场要求进行选择的。在本例中,设计针对 ±70° 方位角和 ±40° 仰角视场进行了优化。所选曲率半径针对 λ0/2 的整数倍进行了优化。于分析目的,使用了 ABS-HG_FR 材料,Dk 为 2.8,Df 为 7.90E-03。

GUID-20210608-CA0I-SVQC-XG8K-RKCB4DCDL1Q4-low.png图 5-5 雷达天线罩曲率半径基于天线孔径和 FoV 要求

以下各图显示了大小为 λ0/2 整数倍(18.24mm、31.2mm、37.44mm)的各种外半径的仿真天线辐射方向图(具有最佳厚度),并与未采用雷达天线罩情况下的方向图进行了比较。对于 TX 图,显示了 IWR6843 的三个发送器,同样,对于 RX 图,以不同的颜色显示了四个接收器。比较时还分析了方位角和仰角等方面。根据在 FoV 边缘的天线方向图和天线增益中看到的纹波,31.2mm 的半径似乎是该设计的最佳选择。预计会有大约 2-3dB 的双向损耗,需要在系统链路预算分析中加以考虑。

GUID-20210607-CA0I-Q4W1-FQXX-1VZWLCDRNF26-low.png图 5-6 未采用雷达天线罩情况下的辐射方向图(Tx,方位角)
GUID-20210607-CA0I-1F7M-FPJS-CPBZZNFXFVSW-low.png图 5-7 采用半径为 18.24mm 的雷达天线罩情况下的辐射方向图(Tx,方位角)
GUID-20210607-CA0I-NHBT-NP7X-1V4MGW5ZX64S-low.png图 5-8 采用半径为 37.44mm 的雷达天线罩情况下的辐射方向图(Tx,方位角)
GUID-20210607-CA0I-4SZF-JD5Q-CJK30KDPKZZZ-low.png图 5-9 采用半径为 32.64mm 的雷达天线罩情况下的辐射方向图(Tx,方位角)
GUID-20210607-CA0I-6T4G-KBMD-S07HWFZH84LZ-low.png图 5-10 未采用雷达天线罩情况下的辐射方向图(Rx,方位角)
GUID-20210607-CA0I-M6GV-KRVX-H8QR203Q7DNH-low.png图 5-11 采用半径为 18.24mm 的雷达天线罩情况下的辐射方向图(Rx,方位角)
GUID-20210607-CA0I-FD4Z-1TKW-LRL4LMZKJ4GV-low.png图 5-12 采用半径为 37.44mm 的雷达天线罩情况下的辐射方向图(Rx,方位角)
GUID-20210607-CA0I-8RLX-TS07-C2LQ2GNPRPPQ-low.png图 5-13 采用半径为 32.64mm 的雷达天线罩情况下的辐射方向图(Rx,方位角)

以下各图显示了对仰角视场进行的类似分析。对于 ±40° 仰角视场,由于存在雷达天线罩,可以看到极小的纹波影响。

GUID-20210607-CA0I-D3SW-PB5T-VV0JRH5R0PTS-low.png图 5-14 未采用雷达天线罩情况下的辐射方向图(Tx,仰角)
GUID-20210607-CA0I-PRRL-BRQQ-6XJZZVTB13F8-low.png图 5-15 采用半径为 18.24mm 的雷达天线罩情况下的辐射方向图(Tx,仰角)
GUID-20210607-CA0I-3JH8-ZV4G-VWGNLCQBMDCX-low.png图 5-16 采用半径为 37.44mm 的雷达天线罩情况下的辐射方向图(Tx,仰角)
GUID-20210607-CA0I-RGNW-MRPT-XH7QGJ9BF4LT-low.png图 5-17 采用半径为 32.64mm 的雷达天线罩情况下的辐射方向图(Tx,仰角)
GUID-20210607-CA0I-9F0Z-ZPSL-LHNT18P7JXWP-low.png图 5-18 未采用雷达天线罩情况下的辐射方向图(Rx,仰角)
GUID-20210607-CA0I-3RPB-NSX7-B7N3Q5FNCSH3-low.png图 5-19 采用半径为 18.24mm 的雷达天线罩情况下的辐射方向图(Rx,仰角)
GUID-20210607-CA0I-JWN8-PSMJ-XHQQ2986F0VZ-low.png图 5-20 采用半径为 37.44mm 的雷达天线罩情况下的辐射方向图(Rx,仰角)
GUID-20210607-CA0I-VRHT-4L4K-RRXXNCS7KNVZ-low.png图 5-21 采用半径为 32.64mm 的雷达天线罩情况下的辐射方向图(Rx,仰角)