ZHCAB94 August   2021 AWR1243 , AWR1443 , AWR1642 , AWR1843 , AWR1843AOP , AWR2243 , AWR2944 , AWR6443 , AWR6843 , AWR6843AOP , AWRL1432 , AWRL6432 , IWR1443 , IWR1642 , IWR1843 , IWR2243 , IWR2944 , IWR6243 , IWR6443 , IWR6843 , IWR6843AOP , IWRL6432 , IWRL6432AOP

 

  1.   摘要
  2.   商标
  3. 1 引言和挑战
  4. 2 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. 3 典型的雷达天线罩材料示例
  6. 4 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. 5 雷达天线罩设计和仿真
  8. 6 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. 7 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. 8 总结
  11. 9 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 至图 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)