Sense2Go开发板的24GHz天线仿真

2019-07-14 10:10发布

1. 背景

我的目的是要设计24GHz微带天线,参考了一些天线设计资料,然而,有些资料频率较低,另外一些硕士毕业设计开源得不够彻底。还是要回来到著名厂家的参考设计中。使用Infineon Toolbox可以获得Sense2Go的软硬件资料。有需要请自行下载。本文需要用到其中的Gerber文件。

2 准备材料

2.1 Sense2Go的PCB_Data,通过Infineon Toolbox下载。 2.2 CAM350。网上有这套工具。可以将Gerber文件导出到DXF。 2.3 AutoCAD。使用CAD软件可以轻易测量各条线段的长度、圆圈的半径等。 2.4 HFSS仿真软件。

3 实战

3.1 Gerber转DXF介绍 以下是CAM350界面。File --> Import --> AutoImport 选择Gerber文件所在目录,点finish。 等软件读取完PCB信息后,可以File --> Export --> DXF。导出到DXF文件。这个格式的文件,AutoCAD或者Altium Designer都可以识别。 3.2 AutoCAD处理 执行ucs指令,输入N。再选择原点坐标。选择合适的坐标,方便后续的软件导入DXF文件后,可以把天线显示在合适的坐标。后续对PCB级别的天线仿真,也可以很方便的控制板层的坐标位置了。另外在AutoCAD中,可以把多余的信息删除,只留下我们需要的天线。 3.3 HFSS仿真 假如读者和我一样跟着《HFSS天线设计 第2版 [李明洋,刘敏 编著] 2014年版》这本书做过实验,那么应该有能力对天线进行修改。 在这里,提的是,通过Modeler --> Import 导入的DXF文件,天线都是零零散散的碎片,需要使用Modeler --> Boolean --> Unite 把碎片合并成天线整体。 随后,画出板层。板材使用RO4350,厚度是0.254mm。 原设计中,在下图的原点处是一个通孔。然后经过50欧姆阻抗的导线,经过匹配线路,到达芯片的引脚。 在这里,以图方便,取消了通孔,同时50欧姆阻抗线设置如下: 再设置Excitation、Boundry、Analysis。 结果如下: S11参数曲线所表达的是,dB越低,回波损耗越少。发射信号经过天线送到外部空间的效率也越大。而-10dB,代表的是,信号衰减了10%。低于-10dB,表示信号衰减低于10%。 谐振点很接近24GHz了。 多普勒雷达中,发射频率是固定的。当目标发生移动,接收频率是会产生频移了。 效果出来了,一时兴奋想记录一下。参数还没调……  

4 小结

本文仿真得到了1x4的24GHz微带天线阵列。描述了主要过程,但是细节没有赘述。天线理论这里是没有的。我没学多少理论知识,却靠仿真获得一个天线方案。 推荐在获得这个试验结果,我使用到的软件。除了上面提到的,还有Si9000。这是一款PCB传输线的阻抗分析软件,估计还有其他功能,可以显示S11或者Smith圆图,但我没用到。还有Smith Chart。这是一款阻抗匹配软件,在软件中可以通过增加电感或者电容,让阻抗匹配到50欧姆或者其他的任意值。