图9串馈网络等效电路
图中Yo为连接功分网络的串馈线阵等效导纳,Zci为各阻抗变换段的特性阻抗,Zco为馈线的特性阻抗;串馈网络输出端口激励电流与阻抗有如下的关系
各端口激励电流Ii由3.2节优化得到,传输线特性阻抗Zco已知,可以求出每节阻抗变换段对应的特性阻抗,从而可以得到该特性阻抗对应的宽度微带线宽。
2.3.2 仿真设计
功分网络仿真模型如图10所示
图10功分网络仿真模型
仿真得到的激励幅相数据如表1所示
表1 仿真与PSO优化幅相数据
从表1中可以看出,该功分网络较好的实现了PSO优化出的激励幅相值。
2.4整体仿真结果
图10功分网络与图6中面阵连接成如图11的仿真模型
图11整体仿真模型
仿真得到的方位面方向图与目标方向图对比如图12所示
图12仿真与目标方向图对比
从图12可见仿真方向图在-60°~+36°范围内与目标方向图吻合较好,在此范围之外与目标方向图略有差异;这是由于天线对网络耦合影响了网络实际输出的幅度和相位,仿真方向图在远离主波束的角度与目标方向图有些差异;该仿真方向图总体可以满足后向防撞雷达BSD,LCA,RCTA三种功能应用。
3 结论
本文设计了一种工作在77GHz-79GHz频段,用于汽车后向防撞雷达的波束赋形阵列天线;首先根据雷达对于俯仰面方向图高增益低副瓣的需求,设计了串馈贴片线阵,实现了-22.6dB的副瓣电平;然后将6条线阵等间距排布组成面阵,通过PSO粒子群优化算法优化出可以实现方位面赋形波束的激励幅相值;接着设计了1分6的串馈功分网络实现了优化算法得到的激励幅相,最后将网络与天线面阵连接完成波束赋形阵列天线的设计。该波束赋形阵列仿真方向图与目标方向图吻合较好,对应用于77GHz汽车防撞雷达的赋形天线设计具有一定的参考价值。