Arranjo de antenas patch retangular em série para radares automotivos na banda W

Abstract

Sistemas de radar automotivo estão em crescente aumento no mercado automobilístico, não só a demanda, mas também a importância do seu papel na evolução desse mercado está cada vez mais pertinente. Com mais aplicações e maior necessidade de precisão e confiabilidade em detecção de objetos e obstáculos, para o auxilio do condutor, as pesquisas e estudos do uso de antenas de microstrip são altamente exigidas. Nesse cenário, o presente trabalho de pesquisa busca abordar um projeto de construção de um arranjo de antenas patch retangular operando em ondas milimétricas, para a faixa de frequência de 79GHz no software Ansys HFSS. Essas antenas patch são altamente utilizadas para outras aplicações como no 5G, e em sistemas com demanda de antenas com alta diretividade para essa faixa de frequência, pois apresentam baixo custo de fabricação, e pequenos tamanhos que, facilitam sua integração ao sistema. Inicialmente foi construída uma só antena \textit{patch} retangular, em seguida um arranjo com 2 elementos, 4 elementos, e 8 elementos, respectivamente, para análise do comportamento da antena. Com a realização de diversas análises paramétricas nas dimensões e características físicas do dispositivo, foi possível apresentar e compreender os resultados da eficiência do arranjo projetado, como o seu ganho total, diretividade, casamento de impedâncias e coeficiente de reflexão. E com isso pôde-se visualizar o funcionamento das denominadas antenas leaky-wave, capazes de alterar a direção do feixe de radiação.

Automotive radar systems are on the rise in the automotive market, not only in the demand, but also the importance of its role in the evolution of this market is increasingly relevant.. With more applications and greater need for accuracy and reliability in detection of objects and obstacles, for driver assistance, research and studies on the use of microstrip antennas are highly demanded. In this scenario, the present research work seeks to address a construction project of a rectangular patch antenna array operating in millimeter waves, to the 79GHz frequency band in the software Ansys HFSS. These patch antennas are highly used for other applications such as 5G, and in systems with a demand for antennas with high directivity for this frequency range, because they have low manufacturing cost, and small sizes that facilitate their integration into the system. Initially, a single rectangular patch antenna was built, in followed by an array with 2 elements, 4 elements, and 8 elements, respectively, for analysis antenna behavior. By carrying out several parametric analyzes on the dimensions and physical characteristics of the device, it was possible to present and understand the efficiency results of the designed array, such as its total gain, directivity, impedance matching and coefficient of reflection. And with that it was possible to visualize the operation of the so-called leaky-wave antennas, capable of changing the direction of the radiation beam.