ДВУХДИАПАЗОННАЯ ПОЛОСКОВАЯ АНТЕННА Российский патент 1994 года по МПК H01Q1/38 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и предназначено для использования в качестве элемента антенной решетки либо самостоятельной антенны, устанавливаемой, например, на летательном аппарате.

Известны некоторые варианты построения антенн аналогичного назначения, которые имеют некоторые признаки, сходные с признаками заявляемого решения.

Известная антенна по заявке Великобритании N 2202091 имеет диэлектрический лист с нанесенным с одной стороны металлическим слоем, на другой стороне несущий линию передачи, связанной с подачей сигнала. Во втором диэлектрике одна сторона находится в контакте с линией передачи, а на второй стороне имеются две концентрические области, работающие в качестве излучателя. Такая антенна возбуждается линией передачи, расположенной между экраном и излучателем несимметрично, однако она имеет лишь один диапазон частот и излучает после линейной поляризации.

Известное устройство по патенту США N 4775866 представляет собой диэлектрическую подложку с расположенной на ней излучающей пластиной с прорезанными щелями. На второй стороне диэлектрической подложки - металлический экран. Данная антенна имеет две рабочих частоты, однако излучает поле только линейной поляризации и имеет невысокий коэффициент усиления.

Антенна по заявке Великобритании N 2152757 содержит подложку, отделенную диэлектриком от экрана. На одну сторону нанесен электропроводный слой, в котором прорезано несколько радиальных щелей. Микрополосковые линии, расположенные с другой стороны, предназначены для подведения энергии. Антенна обладает круговым излучением, но только на одной частоте, с небольшим коэффициентом усиления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является антенна по патенту США N 4771291, которая взята в качестве прототипа.

Антенна включает диэлектрическую подложку с нанесенными с обоих сторон электропроводным экраном и площадкой. Электропроводная площадка, расположенная на верхней поверхности диэлектрической подложки, имеет несколько (или одну) щелей. Короткозамыкающее устройство между площадкой и экраном образует цепь между штырями в точках между электропроводной площадкой и экраном. Обеспечивается управление рабочими частотами. Такая антенна имеет два рабочих участка частот порядка 7-10% каждый, но недостаточно высокий коэффициент усиления. Излучает волны с линейной поляризацией, что при изменении направления движения подвижного объекта может привести к полной потере связи.

Целью изобретения является получение двухдиапазонной работы антенны при обеспечении эллиптической поляризации излучаемого поля одного направления вращения в обоих диапазонах с высокой степенью развязки между диапазонами и повышенным коэффициентом усиления.

Это достигается тем, что в полосковой антенне, содержащей расположенные соосно друг над другом металлический экран, диэлектрическую подложку и прямоугольную металлическую пластину. Введены вторая прямоугольная металлическая пластина, установленная над первой соосно с ней, а также отрезок проводника, установленный между первой и второй металлическими прямоугольными пластинами вдоль их диагонали. Проводник закреплен одним концом на оси. Длина и ширина проводника равны соответственно a = и b = . Введен также крестообразный металлический элемент, который устанавливается на поверхности диэлектрической подложки, обращенной к металлическому экрану, и соединяющий края первой прямоугольной металлической пластины. Точка пересечения плеч делит их на участки, отличающиеся на λ₁ /2. В первой прямоугольной металлической пластине щели расположены параллельно ее боковым сторонам. Их количество равно четырем, а ширина выбрана d = λ₁/(50. . . 60), причем две щели длиной L₁ = (0,1. . . 0,15)а, другие две L₂ = (0,1. . . 0,15)b, где λ₁ - длина волны в первом диапазоне; λ₂ - длина волны во втором диапазоне; а и b - длины боковых сторон первой прямоугольной металлической пластины.

На фиг. 1,2 и 3 показаны три проекции антенны.

Антенна, изображенная на фиг. 1, содержит выполненные прямоугольником излучающую пластину 2 и согласующий элемент 3, приподнятые над экраном 1 соответственно на высоты h = и h + Δ h. В согласующем элементе прорезаны четыре щели 4. Введен крестообразный металлический проводник 5, соединяющий края согласующего элемента. В объем между согласующим элементом и излучающей пластиной введена горизонтальная пластина 6 вдоль одной из диагоналей излучающей пластины, при этом боковые стороны согласующего элемента равны а = λ₁/2 и b = (0,93. . . 0,98)а. Составные части крестообразного проводника равны h = ( λ₁'/2) + и , где = λ₁/ . Крестообразный проводник 5 возбуждается коаксиальным кабелем 7. Излучающая пластина короткозамкнута по центру с согласующим элементом электропроводным штырем 9. Согласующий элемент закреплен по центру на фторопластовом стержне 8, установленном на экране.

Реальная конструкция антенны, выполненная для работы в диапазонах
Iдиап. = 1521. . . 1567 МГц, IIдиап. = 1619. . . 1668 МГц, имеет следующие размеры. Длины сторон согласующего элемента и излучающей пластины равны соответственно а = 97 мм, b = 92 мм, а' = 91 мм, b' = 86 мм. Ширина щелей согласующего элемента составляет d = 3. . . 3,5 мм. Длина прямоугольной пластины b = 52 мм. Соответствующие части крестообразного проводника равны m 1,2 см; h = 8,5 см.

Использование: в антенной технике, в качестве элемента антенной решетки либо самостоятельной антенны для установки на летательном аппарате. Сущность изобретения: двухдиапазонная полосковая антенна, содержащая расположенные соосно друг над другом металлический экран, диэлектрическую подложку и первую прямоугольную металлическую пластину, в которой выполнены щели. Ввдены вторая прямоугольная металлическая пластина, установленная над первой соосно с ней, отрезок проводника, установленный между первой и второй прямоугольными металлическими пластинами вдоль их диагонали и закрепленный одним концом на оси, длина и ширина которого равна a = λ₂/3,5 и b = λ₂/50 Кроме того введен крестообразный металлический элемент, установленный на поверхности диэлектрической подложки, обращенный к металлическому экрану. 3 ил.

ДВУХДИАПАЗОННАЯ ПОЛОСКОВАЯ АНТЕННА, содержащая расположенные соосно друг над другом металлический экран, диэлектрическую подложку и первую прямоугольную металлическую пластину, в которой выполнены щели, отличающаяся тем, что, с целью получения эллиптической поляризации излучаемого поля одного направления вращения в обоих диапазонах, увеличения развязки и повышения коэффициента усиления, введены вторая прямоугольная металлическая пластина, установленная над первой соосно с ней, отрезок проводника, установленный между первой и второй прямоугольными металлическими пластинами вдоль их диагонали и закрепленный одним концом на оси, длина a и ширина b отрезка равны a = λ₂ / 3,5 и b = λ₂ / 50 , крестообразный металлический элемент, установленный на поверхности диэлектрической подложки, обращенной к металлическому экрану и соединяющий края первой прямоугольной металлической пластины, точка пересечения плеч делит их на участки, отличающиеся на λ₁ / 2 , а в первой прямоугольной металлической пластине щели расположены параллельно ее боковым сторонам, количество их равно четырем, их ширина выбрана равной
d= λ₁/(50÷60),
причем две щели длиной L₁ = (0,1 - 0,15)a₁, а другие две - L₂ = = (0,1 - 0,15)b₁,
где λ₁ - длина волны в первом диапазоне;
λ₂ - длина волны во втором диапазоне;
a₁, b₁ - длины боковых сторон первой прямоугольной металлической пластины.