МНОГОСЛОЙНАЯ АНТЕННА ПЛАНАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ Российский патент 2011 года по МПК H01Q9/04 

Изобретение касается многослойной антенны планарной конструкции согласно родовому понятию пункта 1 формулы изобретения.

Так называемые микрополосковые антенны известны уже довольно давно. Они обычно включают в себя электропроводную поверхность основания, размещенный над ней диэлектрический материал подложки, а также предусмотренную на верхней стороне диэлектрического материала подложки электропроводную поверхность излучения. Верхняя поверхность излучения, как правило, возбуждается через питающую линию, проходящую сквозь указанные выше поверхности и слои. В качестве соединительного кабеля служит чаще всего коаксиальный кабель, внешний проводник которого в разъеме электрически соединен с проводником массы, а внутренний проводник коаксиального кабеля электрически соединен с находящейся сверху поверхностью излучения.

Многослойные антенны планарной конструкции получили известность, например, в виде так называемых «многоярусных» микрополосковых антенн. Посредством антенны подобного типа можно увеличить ширину полосы частот такой антенны или, соответственно, обеспечить резонансную частоту в двух или более частотных диапазонах. Благодаря антеннам подобного типа может быть также повышен коэффициент усиления антенны.

Согласно предварительной публикации IEEE Transactions on Antennas and Propogation, vol. АР-27, № 2, март 1979 г., стр. 270-273, описана многослойная микрополосковая антенна, позволяющая получить резонанс в двух частотных диапазонах. Для этого микрополосковая антенна, наряду с находящейся внизу поверхностью массы и расположенной со смещением относительно нее и возбуждаемой питающей линией поверхностью излучения, имеет, например, поверхность микрополосковых излучателей, расположенную над поверхностью излучения с боковым смещением относительно нее. Материал подложки между поверхностью массы и поверхностью излучения, а также между поверхностью излучения и находящейся над ней поверхностью микрополосковых излучателей состоит из материала с одинаковой диэлектрической постоянной.

Микрополосковая антенна со слоями подложки с различными диэлектрическими постоянными известна, например, из публикации IEEE Transactions on Antennas and Propogation, vol. 47, № 12, декабрь 1999 г., стр. 1780-1784. В качестве верхнего несущего слоя для верхней металлической поверхности (микрополосковой поверхностью) служит пена. Расстояние между верхней микрополосковой поверхностью и находящейся под ней поверхностью излучения соответствует расстоянию между поверхностью излучения и нижней поверхностью массы.

То, что с помощью многослойных микрополосковых антенн можно повысить коэффициент усиления антенны, известно, наряду с прочим, из публикации IEEE Transactions on Antennas and Propogation, vol. 47, № 12, декабрь 1999 г., стр. 1767-1771.

Кроме того, известна также антенна многослойной конструкции, например, из US 5880694 A. Она включает в себя нижнюю поверхность массы, находящееся на ней диэлектрическое несущее тело с поверхностью излучения с верхней стороны. Над поверхностью излучения расположено еще одно диэлектрическое тело, на котором на стороне, удаленной от нижней поверхности массы, предусмотрена электропроводная микрополосковая поверхность.

Кроме того, из ЕР 1376758 А1 известна также микрополосковая антенна с согласующей схемой. В указанной предварительной публикации описаны разнообразные варианты исполнения схем микрополосковых антенн. В одном из примеров исполнения описана микрополосковая антенна, у которой над поверхностью массы расположена ступенчатая подложка с, по меньшей мере, одним выступающим вверх выступом плоской формы. Под этим выступом плоской формы рядом с поверхностью массы в подложке из вспененного материала предусмотрена выемка, на верхней ограничивающей поверхности которой имеется полосковый проводник 6. За счет имеющегося в середине ступенчатого выступа с двух противоположных сторон образуются расположенные ниже ступеньки и, таким образом, расположенные ближе к поверхности массы ступенчатые уступы, которые совместно с находящимся сверху выступом снабжены электропроводным слоем.

Недостатком всех подобных известных антенных схем является их сравнительно дорогостоящая конструкция. В связи с тем, что при использовании коммерчески доступных микрополосковых антенн с поверхностью массы, находящимся на ней электропроводным несущим телом (подложка) и находящейся сверху поверхностью излучения, всегда требуются большие затраты, чтобы дополнить такого рода антенну для преобразования ее в антенну многослойной конструкции. В зависимости от применения обычных микрополосковых антенн, которые имеют, по меньшей мере, одну нижнюю поверхность массы, одну подложку, состоящую из диэлектрического материала, например, из керамики, и находящуюся на ней поверхность излучения, в этом случае приходится формировать диэлектрический несущий слой различной толщины, помещать его, например, на поверхность излучения обычной микрополосковой антенны и закреплять на ней с тем, чтобы потом на верхней стороне такого дополнительного диэлектрического несущего слоя можно было разместить электропроводную микрополосковую поверхность. Вариантом конструкции, отличающимся от описанной конструкции, но тоже требующим больших затрат, был бы, например, корпус антенны, внутри которого встроена обычная микрополосковая антенна, оснащенный дополнительной электропроводной микрополосковой поверхностью, что, однако, также потребовало бы дополнительных трудоемких монтажных мероприятий.

В противоположность этим вариантам настоящее изобретение имеет своей задачей улучшить многослойную антенну планарной конструкции, в частности, создать такую микрополосковую антенну, у которой с целью обеспечения известных электрических свойств на поверхности излучения предусмотрен микрополосковый излучатель и которая при этом в целом имеет более простую конструкцию и/или улучшенные электрические характеристики.

Согласно изобретению данная задача решается в соответствии с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты исполнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Решение, соответствующее изобретению, позволяет достичь множество преимуществ.

Основное преимущество - что самое удивительное - заключается в том, что антенна, выполненная в соответствии с изобретением, имеет заметно улучшенные антенные характеристики по сравнению с обычными микрополосковыми антеннами. Это тем более удивительно, что предусматриваемая на самом верху микрополосковой антенны структура излучения располагается над поверхностью излучения на чрезвычайно малом удалении от нее и при этом в предпочтительной форме выполнения может иметь размеры в продольном и поперечном направлении, превышающие находящуюся под ней поверхность излучения. Именно в подобном случае приходилось бы ожидать, что находящаяся на самом верху микрополосковая поверхность отрицательным образом повлияет на диаграмму излучения.

Следующее существенное преимущество антенны, выполненной в соответствии с изобретением, заключается в том, что без каких-либо проблем могут использоваться коммерчески доступные микрополосковые антенны с поверхностью массы, поверхностью излучения и диэлектриком между ними, предпочтительно, например, так называемые керамические микрополосковые антенны, конструкцию которых не требуется изменять. Нужно лишь с помощью подходящего слоя с хорошей адгезией к подложке и/или скрепляющего слоя на обычной микрополосковой антенне закрепить предлагаемую в изобретении трехмерную электропроводную структуру находящейся сверху микрополосковой поверхности.

Иными словами, для того, чтобы удерживать такую микрополосковую поверхность, не требуется никакой дополнительной несущей конструкции или кожуха.

В предпочтительном варианте исполнения изобретения в качестве скрепляющей структуры между обычной микрополосковой антенной и находящимся сверху проводящим трехмерным микрополосковым элементом используется слой с хорошей адгезией к подложке в виде двусторонней клейкой ленты или в виде аналогичного сцепляющего приспособления, благодаря чему обеспечивается несложное закрепление находящегося сверху микрополоскового элемента на обычной микрополосковой антенне.

В наиболее предпочтительном варианте исполнения изобретения расстояние между трехмерным микрополосковым элементом и поверхностью излучения микрополосковой антенны составляет более 0,5 мм, а именно более 1 мм, например, на 1,5 мм. Хотя это расстояние, в принципе, может быть еще больше, но такое небольшое расстояние между трехмерным микрополосковым элементом и поверхностью излучения многослойной микрополосковой антенны вполне достаточно.

Трехмерная структура микрополоскового элемента может быть реализована, например, посредством так называемого объемного тела, которое помимо своей протяженности в плоскости (аналогично, например, обычным металлическим пластинкам или металлическим слоям) имеет дополнительно значительную большую высоту или толщину - один или несколько миллиметров.

Возможен также альтернативный вариант, при котором такой трехмерный микрополосковый элемент, расположенный над поверхностью излучения, имеет полностью или частично опоясывающую кромку или бортик, благодаря чему создается как бы трехмерная структура. Это дает возможность изготовить микрополосковый элемент с такой трехмерной структурой из листовой стали или штампованной детали. При этом из плоского элемента по контуру вверх поднимаются участки бортика, направленные под углом или, предпочтительнее, перпендикулярно плоскости микрополоскового элемента. В углах отдельные участки фланца или бортика необязательно должны иметь электрическую или гальваническую связь друг с другом. Электрическое соединение между соседними краевыми элементами осуществляется через центральный участок микрополоскового элемента, направленного в основном параллельно находящейся под ним поверхности излучения и поверхности массы.

Упомянутая трехмерная структура (называемая «трехмерной» потому, что у нее толщина или высота материала значительно больше по сравнению с металлическими пластинками или фольгой, использовавшимися в соответствии с уровнем техники) не требует, чтобы ее тело обязательно было выполнено в виде так называемого объемного тела или чтобы упомянутый опоясывающий бортик проходил обязательно по всему краевому участку микрополосковой структуры. Достаточно, если кромка или бортик будут предусмотрены на отдельных участках. Равно, как и на самой микрополосковой поверхности могут быть предусмотрены выемки или даже, например, вогнутость, обращенная к находящейся внизу поверхности излучения. Точно так же выемки могут быть сделаны в микрополосковой поверхности, которые, например, от опоясывающего бортика заходят в микрополосковую поверхность.

Можно также использовать, например, диэлектрический корпус из пластмассы, покрытый электропроводным слоем. При использовании подобного «объемного тела», у которого толщина или высота, например, больше, предпочтительнее, 0,5 мм или 1 мм, а еще лучше, больше 1,5 мм, слой электропроводного покрытия следует предусмотреть, по меньшей мере, на одной стороне, расположенной параллельно поверхности излучения, предпочтительнее, на стороне, соседней с поверхностью излучения, или на участках своего опоясывающего бортика. При необходимости слой электропроводного покрытия можно также предусмотреть на верхней стороне непроводящего тела, обращенной к поверхности излучения микрополосковой антенны.

Дальнейшие сведения о преимуществах, конкретных деталях и признаках изобретения можно почерпнуть из вариантов его исполнения, показанных на чертежах. При этом, в частности, на них изображены:

фиг.1 - схематичное изображение осевого сечения обычной микрополосковой антенны в соответствии с уровнем техники;

фиг.2 - схематичный вид сверху известной микрополосковой антенны в соответствии с уровнем техники согласно фиг.1;

фиг.3 - схематичное изображение поперечного сечения или вид сбоку многослойной микрополосковой антенны согласно изобретению;

фиг.4 - схематичный вид сверху примера исполнения согласно фиг.3;

фиг.5 - вид сверху в соответствии с фиг.4 микрополосковой антенны согласно изобретению с предусмотренным сверху микрополосковым элементом в измененном варианте исполнения;

фиг.6 - соответствующее фиг.3 сечение или вид сбоку многослойной микрополосковой антенны согласно изобретению с отображением используемого несущего приспособления для верхнего микрополоскового элемента;

фиг.7 - пример исполнения, отличающийся от варианта, показанного на фиг.6, на схематичном виде сбоку и/или поперечном сечении;

фиг.8 - схематичный вид сверху микрополоскового элемента, получаемого дальнейшей обработкой примера исполнения согласно фиг.7;

фиг.9а - вариант исполнения, отличающийся от примера, показанного на фиг.7;

фиг.9b - вид сверху варианта исполнения, показанного на фиг.9а;

фиг.10 - вариант исполнения, отличающийся от примеров, показанных на фиг.7, 9а и 9b;

фиг.11 - вариант исполнения, отличающийся от примеров, показанных на фиг.7, 9а, 9b и 10; а также

фиг.12 - еще один пример исполнения со значительно большей высотой или толщиной микрополоскового элемента.

На фиг.1 на схематичном виде сбоку, а на фиг.2 на схематичном виде сверху показана основная конструкция обычного микрополоскового излучателя А (микрополосковой антенны), который с помощью вариантов, показанных на фиг.4, 3 и последующих, расширен до многослойной микрополосковой антенны.

Микрополосковая антенна, показанная на фиг.1 и 2, включает в себя несколько расположенных друг над другом вдоль оси Z поверхностей и слоев, речь о которых пойдет ниже.

Из схематичного изображения поперечного сечения на фиг.1 видно, что микрополосковая антенна А на своей так называемой нижней или пристроечной стороне 1 имеет электропроводную поверхность 3 массы. На поверхности 3 массы и, соответственно, со смещением вбок относительно нее расположена диэлектрическая подложка 5, которая на виде сверху обычно имеет наружный контур 5', соответствующий наружному контуру 3' поверхности 3 массы. Эта диэлектрическая подложка 5, однако, может быть также большего или меньшего размера и/или иметь наружный контур 5', отличающийся от наружного контура 3' поверхности 3 массы. Вообще, наружный контур 3' поверхности массы может быть n-угольным и/или даже с участками в форме кривой, хотя это и нетипично.

Диэлектрическая подложка 5 имеет достаточную высоту или толщину, которая, как правило, соответствует кратному толщины поверхности 3 массы, то есть в отличие от поверхности 3 массы, являющейся лишь двумерной поверхностью, диэлектрическая подложка 5, будучи трехмерным телом, обладает достаточной высотой и толщиной.

На верхней стороне 5а, противоположной нижней стороне 5b (которая соседствует с поверхностью 3 массы), сформирована электропроводная поверхность 7 излучения, которую также можно рассматривать примерно как двумерную поверхность. Эта поверхность 7 излучения получает электропитание и возбуждается через питающую линию 9, которая проходит, предпочтительно, в поперечном направлении, в частности, перпендикулярно поверхности 7 излучения, снизу, через диэлектрическую подложку 5, через соответствующее отверстие или в соответствующем канале 5с.

От места 11 соединения 11, находящегося, как правило, внизу, к которому может быть подведен не показанный детально коаксиальный кабель, внутренний проводник не показанного коаксиального кабеля гальванически соединяется с питающей линией 9 и, следовательно, с поверхностью 7 излучения. Внешний проводник не показанного коаксиального кабеля соединяется гальванически с расположенной внизу поверхностью 3 массы.

В случае варианта исполнения, показанного на фиг.1, речь идет о микрополосковой антенне, которая включает в себя диэлектрик 5 и которая на виде сверху имеет квадратную форму. Однако эта форма или соответствующий контур, или контурная линия 5' также может быть неквадратной, а в общем случае - в форме n-угольника. Хотя это и нетипично, но наружная ограничительная линия может быть даже кривой.

Поверхность 7 излучения, расположенная на диэлектрике 5, может иметь такой же контур или контурную линию 7', как находящийся под ней диэлектрик 5. В показанном варианте исполнения основная форма также выполнена как соответствующая контурной линии 5' диэлектрика 5, то есть квадратная, но на противоположных концах она имеет уплощения 7”, которые образуются как бы в результате срезания равнобедренного прямоугольного треугольника. Вообще, контурная линия 7' может представлять собой n-угольную контурную линию или контур, или даже может иметь ограничительную линию в форме кривой.

Упомянутая поверхность 3 массы, однако, равно как и поверхность 7 излучения, в некоторых участках показана как «двумерная» поверхность, так как ее толщина настолько мала, что ее практически нельзя назвать «объемным телом». Толщина поверхности массы и поверхности излучения 3, 7 обычно составляет менее 1 мм, т.е., как правило, менее 0,5 мм, и, в частности, она составляет менее 0,25 мм, 0,20 мм, 0,10 мм.

Сверху выполненной таким образом микрополосковой антенны А, которая может состоять, например, из обычной микрополосковой антенны А, предпочтительно, из так называемой керамической микрополосковой антенны (у которой диэлектрическая подложка 5 состоит из керамического материала), у многослойной микрополосковой антенны, выполненной согласно изобретению, в смещении по высоте в сторону верхней поверхности 7 излучения, как показано на фиг.3 и 4, дополнительно размещен микрополосковой элемент 13 (фиг.3), который по сравнению с упоминавшимися поверхностью 3 массы и поверхностью 7 излучения имеет трехмерную структуру с явно отличающейся, т.е. большей, высотой или толщиной.

Изображенная таким образом многослойная микрополосковая антенна устанавливается, например, на шасси В, на фиг.3 показанном лишь в виде линии, которое может представлять собой, например, шасси-основание для антенны грузовых автомобилей, в котором антенна согласно изобретению может быть встроена рядом с другими антеннами, предназначенными для иных услуг. Многослойная микрополосковая антенна, выполненная согласно изобретению, например, может использоваться, в частности, как антенна для геостационарного позиционирования и/или для приема спутниковых или наземных сигналов, например, так называемой услуги SDARS. Однако не существует каких-либо ограничений для использования также и для иных услуг.

Микрополосковый элемент 13 может состоять, например, из электропроводного металлического тела, то есть, например, из прямоугольного параллелепипеда с соответствующими размерами на длине и ширине, а также достаточной высоты или толщины.

Однако, как вытекает из показанного на фиг.4 вида сверху, этот микрополосковый элемент 13 может также иметь контур 13', отличающийся от структуры прямоугольной или квадратной формы. Как известно, путем обработки краевых участков 14, например, показанного на фиг.4 углового участка 13а, микрополосковую антенну можно определенным образом подогнать под нужную форму.

В показанном варианте исполнения микрополосковый элемент 13 имеет протяженность по длине и ширине, которая, с одной стороны, больше протяженности в продольном и поперечном направлении поверхности 7 излучения и/или, с другой стороны, также больше, чем протяженность в продольном и поперечном направлении диэлектрической подложки 5 и/или находящейся внизу поверхности 3 массы.

Вообще, микрополосковый элемент 13 может также иметь полностью или частично вогнутую или выпуклую контурную линию, и/или контурную линию иной формы, или же n-угольную контурную линию, или смешанную форму из обеих форм, как это показано - только схематически - для варианта исполнения с изменением на виде сверху на фиг.5. При этом микрополосковый элемент 13 в этом случае имеет нерегулярный наружный контур или нерегулярную контурную линию 13'.

Толщина микрополоскового элемента 13 выбирается таким образом, чтобы она не только в два, 3, 4 или 5 и т.д. раз превышала толщину поверхности 3 массы и/или толщину поверхности 7 излучения, а даже в 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 и/или 100 раз и более превосходила ее.

В показанном варианте исполнения толщина или высота 114 коммутационного элемента 13 равна или больше расстояния 17 между нижней стороной 13b микрополоскового элемента и верхней стороной 7а поверхности 7 излучения.

С другой стороны, это расстояние 17 также должно быть не меньше, чем 0,5 мм, предпочтительно, больше, чем 0,6 мм, 0,7 мм, 0,8 мм, 0,9 мм или равно, или больше 1 мм. Значения больше 1,5 мм, то есть, вообще, в интервале между 1 мм и 2 мм или 1 мм и 3 мм, 4 мм или же до 5 мм вполне достаточны.

С другой стороны, понятно также, что высота или толщина 114 трехмерного микрополоскового элемента 13 должна быть, предпочтительнее, меньше, чем высота или толщина 15 диэлектрической подложки 5. Предпочтительнее, если высота или толщина 114 расположенного на самом верху микрополоскового элемента 13 будет соответствовать менее 90%, а именно, менее 80%, 70%, 60%, 50% или даже меньше 40%, а в определенных случаях меньше 30% или же меньше 20% от высоты или толщины 15 диэлектрической подложки 5.

С другой стороны, нет необходимости вводить предварительное ограничение указанной выше высоты. Поэтому высота или толщина 114 трехмерного микрополоскового элемента 13 может быть также больше или даже значительно больше, чем высота или толщина диэлектрической подложки 5. Иными словами, высота или толщина 15 диэлектрической подложки 5 может быть также больше, например, в 1,5 раза, 2 раза, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и/или 10 раз или более.

С другой стороны, высота или толщина 114 микрополоскового элемента 13 должна быть, предпочтительно, больше, чем размер расстояния 17 между поверхностью 7 излучения и нижней стороной 13b микрополоскового элемента 13.

Предпочтительно, если между поверхностью 7 излучения и нижней стороной 13b микрополоскового элемента 13 (то есть для расстояния 17) помещается несущий элемент 19, в частности, диэлектрический несущий элемент 19 высотой 17, на котором нанесен и удерживается микрополосковый элемент 13. Предпочтительно, этот диэлектрический несущий элемент 19 состоит из слоя с хорошей адгезией к подложке или монтажного слоя 19′ (фиг.6), который может быть сформирован, например, в виде так называемого двухстороннего клейкого адгезионного и монтажного слоя 19'. Для этой цели можно использовать обычную двустороннюю клеящую ленту или двустороннюю клеящую ленту из вспененного материала, клеящие накладки или аналогичные средства, которые, соответственно, имеют вышеуказанную толщину. Благодаря этому упомянутый микрополосковый элемент можно просто закрепить и смонтировать на верхней стороне обычной микрополосковой антенны, в частности, обычной керамической микрополосковой антенны.

Вместо электрически полностью проводящего металлического тела в качестве микрополоскового элемента 13 можно использовать также, например, пластиковое тело с электропроводной нижней стороной 13b, а также с опоясывающим электропроводным боковым ограничителем 13с, например, путем нанесения электропроводного наружного слоя. Верхняя сторона 13d необязательно должна быть электропроводной, но при этом вся верхняя поверхность выполненного таким образом микрополоскового элемента 13, который сам по себе не является электропроводным, может иметь наносимый по контуру электропроводный слой.

В варианте исполнения, представленном на фиг. 7, отличие заключается в том, что трехмерный микрополосковый элемент 13 выполнен не как объемное тело, а в форме пластины с опоясывающим боковым или краевым бортиком 14.

Подобный микрополосковый элемент 13 может быть изготовлен, например, из металлического листа путем штампования и окантовки, как это показано, например, на виде сверху на фиг.8.

На фиг.8 для примера показаны контурные линии металлической детали приблизительно квадратной формы, причем в угловых участках высечены углы 25. Затем вдоль краевых линий 27 выполненные таким образом краевые участки или бортики 14 могут быть подняты относительно поверхности 113 основания микрополоскового элемента 13 так, чтобы эти краевые участки или бортики 14 были направлены наискось относительно поверхности 113 основания микрополоскового элемента 13 и, предпочтительнее, перпендикулярно ей. Сформированные таким образом линии стыка и/или контактирования двух соседствующих в направлении периметра бортиков 14, которые в показанном примере исполнения направлены перпендикулярно друг к другу, не должны быть гальванически соединены между собой, например, посредством пайки. Достаточно электрического соединения через плоский центральный участок 113 микрополоскового элемента 13.

И в этом случае выполненный таким образом микрополосковый элемент 13 своей нижней стороной 13b закрепляется на верхней стороне обычной микрополосковой антенны А с помощью несущего приспособления, например, посредством диэлектрического несущего элемента 19 в форме слоя, предпочтительно, в форме адгезионной и монтажной подложки 19'. При этом обычная микрополосковая антенна А на верхней стороне своей поверхности 7 излучения может иметь диэлектрический слой, но это необязательно.

В схематичном изображении поперечного сечения на фиг.9а, а также в схематичном изображении вида сверху на фиг.9b показано, что микрополосковый элемент 13, показанный, например, на фиг.7 и 8, на своей плоской нижней стороне 13b может иметь вырез или отверстие 29. Этот вырез или отверстие 29 предпочтительнее предусмотреть в той зоне, где питающая линия 9 соединена, как правило, пайкой - с поверхностью 7 излучения. Именно на этом участке выполнено обычно выступающее над верхней поверхностью 7 излучения место спайки 31. Даже если используется только очень тонкий несущий элемент 19, предпочтительнее, в форме адгезионной или монтажной подложки 19', тем не менее, обеспечивается, что в этом месте, во-первых, может быть обеспечено хорошее механическое удерживающее соединение между микрополосковым элементом 13 через несущий элемент 19, предпочтительно, в форме адгезионного или монтажного слоя 19', с находящейся под ним, как правило, обычной микрополосковой антенной, а во-вторых, можно надежно избежать электрического контакта между местом спайки 31 и микрополосковым элементом 13. В целях большей наглядности изображения на фиг.9а (как, впрочем, также и на последующих фиг.10 и фиг.11, которые еще предстоит рассмотреть) несущий элемент 19, предпочтительно, в форме адгезионного и/или монтажного слоя 19' не показан. При этом в целях большей наглядности изображения на фиг.9b верхний микрополосковый элемент 13 показан как бы «прозрачным», вследствие чего упомянутый вырез или отверстие 29 обозначается только контурной линией.

Аналогичные преимущества могут быть достигнуты также в варианте выполнения, показанном на фиг.10. В случае варианта исполнения, представленного на фиг.10, в электропроводной нижней плоскости 13b микрополоскового элемента 13 предусмотрена направленная вверх выпуклость 33, которая находится, предпочтительно, над электропроводным соединением между питающей линией 9 и поверхностью 7 излучения, то есть, как правило, там, где выполнено место спайки 31.

Наконец, на фиг.11 лишь показано, что упоминавшиеся краевые участки 14, которые в показанных вариантах исполнения предусмотрены, соответственно, на опоясывающем наружном крае 113' микрополосковой поверхности микрополоскового элемента 13, необязательно должны быть направлены перпендикулярно поверхности 113 основания микрополоскового элемента 13, а, например, как показано на фиг.11, могут находиться под углом, отклоняющимся от перпендикуляра. В варианте исполнения, показанном на фиг.11, боковые ограничители 14 в направлении сборки вдоль оси А (на фиг.1) показаны расходящимися, то есть расходятся в разные стороны друг от друга от поверхности 113 основания или центральной поверхности в направлении излучения. Точно так же, краевые участки могут быть обращены по направлению друг к другу. Точно так же, на одной стороне боковые ограничители 14 могут быть, например, в другом направлении А больше изогнуты к центральному участку 113 микрополоскового элемента 13, а на другой стороне направлены от центральной поверхности 113. Наконец, эти бортики или краевые участки 14 необязательно должны предусматриваться по внешнему периметру или окантовке 113', более того, они могут быть выполнены так, что будут вдаваться внутрь, как это, например, на фиг.11 происходит с бортиком, направленным наискось к поверхности 113 основания, или другими выступами 14', показанными в заштрихованной части изображения, которые находятся на микрополосковом элементе со смещением внутрь к наружному ограничителю 113'. Эти показанные на фиг.11 бортики или выступы 14' могут также отклоняться от перпендикуляра с наклоном наружу или внутрь. Впрочем, они и в поперечном сечении необязательно должны быть выполнены в форме бортика или ленты, а могут иметь поперечное сечение треугольной формы, объемные поперечные сечения или поперечные сечения любой формы.

Наконец, следует также заметить, что при использовании объемного тела, например, аналогичного формам исполнения, представленным на фиг.3 или 6, в которых имеются опоясывающие ограничительные поверхности 13' (боковые ограничители 13с), необязательно направленные перпендикулярно верхней или нижней стороне 13b, 13d микрополоскового элемента 13, могут быть также наклонные боковые поверхности, аналогично наклонным кромкам или бортикам 14 на фиг.11.

Многослойная микрополосковая антенна, выполненная согласно изобретению, может использоваться, предпочтительно, в качестве антенного устройства для грузовых автомобилей наряду с другими антеннами, предназначенными для других услуг. Какие-либо ограничения для этого отсутствуют. При этом используемая в таком многослойном микрополосковом антенном устройстве обычная микрополосковая антенна А, предпочтительно, состоит, как поясняется, из диэлектрической подложки 5, у которой верхняя и, соответственно, нижняя сторона выполнена из металлического или электропроводного слоя 7 или, соответственно, 3 и закреплена на подложке 5.

Наконец, следует также указать на фиг.12, на которой представлен еще один вариант исполнения предлагаемого изобретения. В этом варианте исполнения используется находящийся сверху микрополосковый элемент 13, который, как следует из изображения, имеет толщину или высоту 114, которая даже превышает толщину или высоту диэлектрической подложки 5. Несмотря на эту относительно большую высоту или большую протяженность перпендикулярно поверхности подложки, выполненная таким образом микрополосковая антенна отличается также улучшенными электрическими характеристиками.

На основании описанных вариантов исполнения было пояснено, что микрополосковый элемент 13 по размеру больше диэлектрической подложки 5 или равен ее размеру. В показанном примере исполнения микрополосковый элемент 13 по размеру даже больше поверхности 3 массы, а также больше поверхности 7 излучения. Ниже приведены сведения о размере микрополоскового элемента 13 относительно диэлектрической подложки 5, поверхности 3 массы и, соответственно, относительно поверхности 7 излучения. При этом указанные ниже данные о размере микрополоскового элемента 13 и соотношениях размеров относятся к протяженности в продольном и/или поперечном направлении микрополоскового элемента 13, диэлектрической подложки 5, а также поверхности 7 излучения (в частности, параллельно длине ребер обеих перпендикулярно друг другу указанных деталей), то есть отношение линейных размеров, и не отражают соотношения размеров их площадей.

Предпочтительнее, если выбрана схема, при которой превышение размера микрополоскового элемента 13 над размером диэлектрической подложки 5 составляет до 100%, и/или над размером поверхности 3 массы - до 200%, и/или над размером поверхности 7 излучения - до 200%.

В еще одном предпочтительном варианте - альтернативном или дополняющем - порядок величин может быть выбран таким образом, что микрополосковый элемент (который, как правило, больше диэлектрической подложки 5) будет иметь минимальный размер, а именно на 20% меньший, чем размер диэлектрической подложки 5, и/или на 5% меньший, чем размер поверхности 3 массы, и/или на 5% меньший, чем размер поверхности 7 излучения. Однако обычно соответствующее соотношение размеров больше, чем указанные выше минимальные величины.

Предпочтительные величины, например, находятся в таких пределах, при которых превышение размера микрополоскового элемента 13 над размером диэлектрической подложки 5 составляет от 4% до 16%, а именно от 6% до 12%, и/или над размером поверхности 3 массы - от 8% до 34%, а именно, от 12% до 28%, и/или над размером поверхности 7 излучения - от 21% до 84%, а именно от 30% до 60% и конкретно - 42%.

Изобретение относится к области радиотехники. Техническим результатом является улучшение электрических характеристик. Многослойная антенна планарной конструкции содержит электропроводную поверхность (3) массы, проводящую поверхность (7) излучения, которая расположена сбоку от поверхности (3) массы на некотором удалении от нее и в основном параллельно ей, диэлектрическую подложку (5), находящуюся между поверхностью (3) массы и поверхностью (7) излучения. Над поверхностью (7) излучения находится несущий элемент (19). Над несущим элементом (19) предусмотрен электропроводный микрополосковый элемент (13), при этом несущий элемент (19) имеет толщину или высоту, меньшую, чем толщина или высота (114) микрополоскового элемента (13). 21 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Многослойная антенна планарной конструкции, в частности микрополосковая антенна с несколькими поверхностями и/или слоями, расположенными вдоль одной оси (Z) и со смещением вбок относительно друг друга или без такого смещения, со следующими признаками:
- предусмотрена токопроводящая поверхность (3) массы,
- предусмотрена проводящая поверхность (7) излучения, которая размещена на некотором удалении над поверхностью (3) массы и в основном параллельно ей,
- предусмотрена диэлектрическая подложка (5), размещенная между поверхностью (3) массы и поверхностью (7) излучения,
- поверхность (7) излучения электрически соединена с электропроводной питающей линией (9),
- с несущим элементом (19), который предусмотрен на той стороне поверхности (7) излучения, которая находится напротив поверхности (3) массы и
- с электропроводным микрополосковым элементом (13), который предусмотрен на той стороне несущего элемента (19), которая находится напротив поверхности (7) излучения,
характеризующаяся следующим отличительным признаком:
- микрополосковый элемент (13) со своими краевыми участками (14) или со своими сплошными или прерывистыми стенками или бортиками (14) расположен со смещением по высоте над поверхностью (7) излучения, и микрополосковый элемент (13) при этом имеет толщину или высоту (114) такую, что расстояние (17), образованное между поверхностью (7) излучения и нижней стороной (13b) микрополоскового элемента (13), или высота (17) несущего элемента (19) меньше, чем толщина или высота (114) микрополоскового элемента (13).

2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что толщина или высота (114) микрополоскового элемента (13) меньше, чем высота (15) диэлектрической подложки (5), причем высота (15) диэлектрической подложки (5) соответствует расстоянию между поверхностью (3) массы и поверхностью (7) излучения.

3. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что высота (114) микрополоскового элемента (13) больше, чем высота (15) диэлектрической подложки (5), причем высота (15) диэлектрической подложки (5) соответствует расстоянию между поверхностью (3) массы и поверхностью (7) излучения, а также тем, что толщина или высота (114) микрополоскового элемента (13) в 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 раз и более превышает высоту (15) диэлектрической подложки (5).

4. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что микрополосковый элемент (13), по меньшей мере, в основном имеет протяженность в продольном и/или поперечном направлении поверхности (7) излучения, которая больше протяженности в продольном и/или поперечном направлении диэлектрической подложки (5), или равна ей, и/или больше протяженности в продольном и/или поперечном направлении поверхности (3) массы.

5. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что толщина или высота (114) микрополоскового элемента (13) более чем в 2, 3, 4 раза или в 5 раз и, в частности, более чем в 6, 7, 8, 9 или 10 раз и, в частности, более чем в 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 или 100 раз и более превышает толщину поверхности (3) массы и/или толщину поверхности (7) излучения.

6. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что высота (17) диэлектрического несущего элемента (19) составляет более 0,5 мм, предпочтительно более 0,6 мм, 0,7 мм, 0,8 мм, 0,9 мм или предпочтительно более 1 мм.

7. Антенна по п.6, отличающаяся тем, что высота (17) диэлектрического несущего элемента (19) составляет менее 5 мм, в частности менее 4 мм, 3 мм или менее 2 мм.

8. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что несущий элемент (19) состоит из адгезионного или монтажного слоя (19′).

9. Антенна по п.8, отличающаяся тем, что несущий элемент (19) состоит из двухстороннего клеящего адгезионного или монтажного слоя (19′), в частности, двухсторонней клеящей ленты, ленты из вспененного материала, акриловой клеящей ленты или клеящей накладки.

10. Антенна по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что микрополосковый элемент (13) состоит из трехмерного объемного тела.

11. Антенна по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что микрополосковый элемент (13) включает в себя центральный участок или участок (113) основания в виде металлического листа, фольги или слоя, причем на центральном участке или участке (113) основания наискось относительно его поверхности предусмотрены участки стенок или бортиков в виде приподнятых участков, краев и/или бортиков (14).

12. Антенна по п.11, отличающаяся тем, что приподнятые участки, края и/или бортики (14) выполнены по периметру (113′) центрального участка или участка (113) основания микрополоскового элемента (13).

13. Антенна по п.11, отличающаяся тем, что приподнятые участки, края и/или бортики (14) предусмотрены по внешнему краю (113') центрального участка или участка (113) основания микрополоскового элемента (13) со смещением внутрь.

14. Антенна по п.11, отличающаяся тем, что микрополосковый элемент (13) состоит из металлического листа, у которого края или бортики (14) вырезаны или высечены и затем окантованы.

15. Антенна по п.11, отличающаяся тем, что края или бортики (14) направлены перпендикулярно поверхности центрального участка или участка (113) основания микрополоскового элемента (13).

16. Антенна по п.11, отличающаяся тем, что края или бортики (14) направлены к поверхности центрального участка или участка (113) основания микрополоскового элемента (13) под углом, отличающимся от прямого угла.

17. Антенна по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что в микрополосковом элементе (13) имеется выемка или отверстие (29), или углубление (33), которое по нижней плоскости (13b) микрополоскового элемента (13) отходит от находящейся под ним поверхности (7) излучения.

18. Антенна по п.17, отличающаяся тем, что отверстие или выемка (29), или углубление (33) предусмотрены в такой зоне, в которой, при наблюдении сверху, питающая линия (9) контактирует с поверхностью (7) излучения.

19. Антенна по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что микрополосковый элемент (13) состоит из металла.

20. Антенна по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что микрополосковый элемент (13) состоит из непроводящего материала и полностью или участками покрыт электропроводным слоем, причем, по меньшей мере, центральный участок или участок (113) основания и опоясывающие боковые ограничители (13′) или предусмотренные края и бортики (14) снабжены электропроводным слоем.

21. Антенна по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что превышение размера по длине и/или ширине микрополоскового элемента (13) над размером диэлектрической подложки (5) составляет до 100%, и/или над размером поверхности (3) массы - до 200%, и/или над размером поверхности (7) излучения - до 200%.

22. Антенна по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что микрополосковый элемент (13) имеет длину и/или ширину, которая равна или больше минимального размера, причем минимальный размер относительно длины и/или ширины микрополоскового элемента (13) соответствует 80% длины и/или ширины диэлектрической подложки (5), и/или 95% длины и/или ширины поверхности (3) массы, и/или 95% длины и/или ширины поверхности (7) излучения.