如何為汽車天線選線路板

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人氣：3737發布日期：2020-11-21 04:25【大中小】

以PCB形式設計的高頻天線可以有多種不同結構，從簡單的偶極子，到基于環形諧振腔和羅特曼透鏡的復雜的結構。其中一種比較受歡迎的汽車天線PCB就是微帶貼片天線，它可以在給定的頻率范圍內設計出簡單緊湊的天線構結(如圖1)。許多產品利用多個PCB貼片天線或諧振結構，來實現波束成形網絡(BFN)或相控陣天線，并通過電調方式來控制雷達或通信系統中PCB天線的振幅，相位和方向。

在毫米波頻率下，緊湊型的微帶PCB天線也越來越受到關注。例如用于汽車電子安全系統的77GHz高級駕駛輔助系統(ADAS)，就以這種天線實現盲點檢測，自動制動系統和防碰撞等功能。由于這種系統的信號功率較低，ADAS接收機就必須依靠其高靈敏度，可靠地檢測從行人和其他車輛等目標反射的雷達回波。

電路層壓板的介電常數(Dk)是許多工程師在設計微帶貼片天線時首先要考慮的因素。電路板材料的Dk值對電路尺寸的影響，在表1中的四個例子中有詳細的描述，結果顯示對給定頻率的微帶貼片天線，貼片尺寸隨著Dk值的增加而縮小。

該表是通過MWI-2017軟件計算完成，表中微帶貼片天線的尺寸，如長度(L)和寬度(W)，可以利用以下的簡單方程計算得到：

W=(c/2fr)[2/(Dkeff +1)]0.5

L=λ/[2(Dkeff)0.5] - 2ΔL

其中：

Dkeff=微帶電路的有效介電常數；

λ=基于微帶電路的波長；

fr=貼片輻射元件的諧振頻率；

c=自由空間中的光速；

ΔL=由于邊緣場引起的貼片延伸長度。

微帶貼片天線單元在發射時將電磁能量輻射到自由空間，在接收時將電磁能量傳輸到連接的電路上(例如，接收器)。但貼片PCB天線的一個重要組成單元，饋線構成了另一個重要部分。饋線在微帶電路和輻射貼片之間，起到傳輸和接收電磁能量的橋梁作用。理想情況下，貼片應呈現高輻射，而饋線應呈現低輻射，從而實現能量從電路到貼片的有效傳遞。

四種用于微帶貼片單位不同的饋線：(a)松耦合饋電、(b)底層饋電、(c)緊耦合饋電、(d)四分之一波長阻抗變換器饋電

對天線來講，較厚的電路板材料更容易向外輻射能量。一般來說，設計諸如微帶貼片之類的天線輻射單元，應該選擇相對較厚并且具有較低Dk值(例如2.2至3.5)的電路板材料。盡管更高Dk值的材料輻射效率較低，使用較高Dk值的電路板材料來設計PCB天線更具挑戰性。但當需要設計更小的貼片天線時，仍可通過優化設計而使用更高Dk值的電路板材料。

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