如何为汽车天线选线路板

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人气：3289发布日期：2020-11-21 04:25【大中小】

以PCB形式设计的高频天线可以有多种不同结构，从简单的偶极子，到基于环形谐振腔和罗特曼透镜的复杂的结构。其中一种比较受欢迎的汽车天线PCB就是微带贴片天线，它可以在给定的频率范围内设计出简单紧凑的天线构结(如图1)。许多产品利用多个PCB贴片天线或谐振结构，来实现波束成形网络(BFN)或相控阵天线，并通过电调方式来控制雷达或通信系统中PCB天线的振幅，相位和方向。

在毫米波频率下，紧凑型的微带PCB天线也越来越受到关注。例如用于汽车电子安全系统的77GHz高级驾驶辅助系统(ADAS)，就以这种天线实现盲点检测，自动制动系统和防碰撞等功能。由于这种系统的信号功率较低，ADAS接收机就必须依靠其高灵敏度，可靠地检测从行人和其他车辆等目标反射的雷达回波。

电路层压板的介电常数(Dk)是许多工程师在设计微带贴片天线时首先要考虑的因素。电路板材料的Dk值对电路尺寸的影响，在表1中的四个例子中有详细的描述，结果显示对给定频率的微带贴片天线，贴片尺寸随着Dk值的增加而缩小。

该表是通过MWI-2017软件计算完成，表中微带贴片天线的尺寸，如长度(L)和宽度(W)，可以利用以下的简单方程计算得到：

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

L=λ/[2(Dkeff)0.5] - 2ΔL

其中：

Dkeff=微带电路的有效介电常数；

λ=基于微带电路的波长；

fr=贴片辐射元件的谐振频率；

c=自由空间中的光速；

ΔL=由于边缘场引起的贴片延伸长度。

微带贴片天线单元在发射时将电磁能量辐射到自由空间，在接收时将电磁能量传输到连接的电路上(例如，接收器)。但贴片PCB天线的一个重要组成单元，馈线构成了另一个重要部分。馈线在微带电路和辐射贴片之间，起到传输和接收电磁能量的桥梁作用。理想情况下，贴片应呈现高辐射，而馈线应呈现低辐射，从而实现能量从电路到贴片的有效传递。

四种用于微带贴片单位不同的馈线：(a)松耦合馈电、(b)底层馈电、(c)紧耦合馈电、(d)四分之一波长阻抗变换器馈电

对天线来讲，较厚的电路板材料更容易向外辐射能量。一般来说，设计诸如微带贴片之类的天线辐射单元，应该选择相对较厚并且具有较低Dk值(例如2.2至3.5)的电路板材料。尽管更高Dk值的材料辐射效率较低，使用较高Dk值的电路板材料来设计PCB天线更具挑战性。但当需要设计更小的贴片天线时，仍可通过优化设计而使用更高Dk值的电路板材料。

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