РЕГУЛИРУЕМАЯ АНТЕННА ПЛОСКОГО ТИПА Российский патент 2012 года по МПК H01Q9/04 

Изобретение относится к регулируемой антенне плоского типа согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Так называемые микрополосковые («патч») антенны известны достаточно хорошо. Обычно они содержат электропроводящую основную поверхность, расположенную на ней диэлектрическую подложку и предусмотренную на верхней стороне диэлектрической подложки электропроводящую излучающую поверхность. Верхняя излучающая поверхность, как правило, возбуждается фидером, проходящим поперек вышеупомянутых плоскостей и слоев. В качестве соединительного кабеля служит прежде всего коаксиальный кабель, наружный проводник которого электрически соединен с выводом провода заземления, в то время как внутренний провод коаксиального кабеля электрически соединен с вышерасположенной излучающей поверхностью.

Регулируемая микрополосковая антенна известна, например, из US 4475108. В этой микрополосковой антенне для подстройки частоты используются интегральные варакторные диоды.

Однако использование варакторных диодов для настройки антенны в принципе известно также из публикации IEEE "Transactions on Antennas and Propagation", September 1993, Rod B. Waterhouse: Scan Performance of Infinite Arrays of Microstrip Patch Elements Loaded with Varactor Diodes, стр.1273-1280.

Из публикации IEEE "Transactions on Antennas and Propagation", September 1993, A.S.Daryoush: "Optically Tuned Patch Antenna for Phased Array Applications", 1986, стр.361-364, известно использование оптически контролируемого p-i-n-диода для подстройки частоты. Он находится в плоскости микрополосковой поверхности и соединяет ее с дополнительной поверхностью связи.

Весьма аналогичный в этом отношении принцип также в основном известен из US 5943016 А, а также из US 6864843 В2. То, что в конечном счете для подстройки частоты могут быть также использованы емкости, которые встроены, например, в микрополосковую антенну, известно из US 6462271 В2. Весьма затратная механическая настройка внутренней антенны также описана в публикации IEEE «Transactions on Antennas and Propagation», S.A.Bokhari, J-F Züicher: "A Small Microstrip Patch Antenna with a Convenient Tuning Option", November 1996, т.48, стр.1521-1528.

Независимо от вышеупомянутых микополосковых антенн получили известность многослойные антенны плоского типа, например, так называемые «стековые» (stacked) внутренние антенны. Подобный тип антенны дает возможность расширить полосу такой антенны или обеспечить наличие резонансов в двух или более диапазонах частот. Благодаря таким антеннам может быть также повышен коэффициент усиления антенн.

Недостатком всех таких известных антенных устройств является относительная дороговизна устройства.

Дело в том, что вышеупомянутым известным регулируемым антеннам, как правило, требуется ряд дополнительных конструктивных элементов, которые часто должны даже непосредственно совместно интегрироваться в микрополосковую антенну. Это, как правило, требует не только более дорогостоящей разработки, но и часто приводит также к увеличению издержек производства.

Кроме того, известные меры для получения регулируемой антенны часто не применимы к стандартным керамическим микрополосковым антеннам или не могут быть перенесены на них.

Наконец, вышеупомянутые известные микрополосковые антенны имеют также тот недостаток, что предложенные меры, хотя и предполагают меры по подстройке частоты, тем не менее, как правило, не служат для оказания воздействия на диаграмму направленности антенны.

Из публикации D1) OLLIKAINEN J ЕТ AL: "Thin dual-resonant stacked shorted patch antenna for mobile communications" ELECTRONICS LETTERS, IEE STEVENAGE, GB, Bd. 35, Nr.6, 18 März 1999 (199-03-18), стр.437-438, ХР 006011908 ISSN: 0013-5194 известна так называемая «короткозамкнутая микрополосковая антенна», которая, правда, в отличие от объекта изобретения, изложенного в заявке, наряду с фидером для возбуждаемого микрополоскового участка дополнительно содержит также фидер короткого замыкания, проходящий параллельно фидеру и гальванически соединяющий возбуждаемый микрополосковый участок с массой. Кроме того, эта короткозамкнутая микрополосковая антенна, сконструированная по типу инвертированной F-антенны, содержит дополнительный паразитный микрополосковый участок, расположенный над возбуждаемым микрополосковым участком, соединенным с фидером, причем этот паразитный микрополосковый участок, в свою очередь, также гальванически накоротко замкнут на массу.

Кроме того, из D2) (=US 4475108) также известна микрополосковая антенна, питаемая с помощью фидера. Параллельно фидеру возбуждаемый микрополосковый участок соединен с массой через варакторный диод.

В отличие от этого задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованной регулируемой антенны плоской конструкции, в которой при относительно небольших затратах была бы возможна не только подстройка частоты, но и прежде всего воздействие на диаграмму направленности антенны. При этом антенна согласно изобретению должна изготавливаться с использованием стандартных микрополосковых антенн.

Задача решается с помощью объекта изобретения согласно пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Благодаря решению согласно изобретению могут быть реализованы многие преимущества.

Существенным преимуществом является то, что с помощью антенны можно простым способом воздействовать на диаграмму направленности антенны без необходимости значительных затрат на сложное при известных условиях изготовление дополнительных конструктивных элементов или же без необходимости обязательной точной настройки. Таким образом, удается избежать дорогостоящей специальной разработки или дорогостоящего изготовления дополнительных деталей. Однако прежде всего основным преимуществом оказывается то, что в рамках изобретения используются стандартные микрополосковые антенны, прежде всего стандартные керамические микрополосковые антенны. Последние, если они используются в рамках изобретения, не изменяются специально, а лишь дополняются согласно изобретению, благодаря чему все устройство обходится намного дешевле. При этом в рамках изобретения возможны как точная настройка, так и воздействие на диаграмму направленности антенны.

Это тем более неожиданно, поскольку излучающая структура, предусмотренная у микрополосковой антенны на самом верху, может иметь продольную и поперечную протяженности, превышающие расположенную под ними излучающую поверхность, т.е. по меньшей мере частично перекрывающие ее края и выходящие за ее пределы. Именно в таком случае следовало бы ожидать, что микрополосковая поверхность, расположенная на самом верху, окажет отрицательное воздействие на диаграмму направленности излучения.

Согласно изобретению регулируемая антенна плоской конструкции типа полуволновой микрополосковой антенны содержит в плане перпендикулярно излучающей поверхности электропроводящую структуру, полностью или частично перекрывающую излучающую поверхность антенны. Эта электропроводящая структура, например, с помощью какого-либо емкостного и/или управляемого электрического конструктивного элемента или управляемого электрического узла соединена с поверхностью заземления (массы) или с шасси с потенциалом заземления (массы) или установленным на поверхности заземления(массы), причем электрический конструктивный элемент или электрический узел состоит из изменяемой схемы, например, управляемого током варакторного диода, который в зависимости от тока может изменять свою емкость.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения металлическая структура, расположенная над микрополосковой антенной, может не только иметь продольную и поперечную протяженности, превышающие размер расположенной под ней внутренней антенны. По меньшей мере в этой металлической структуре также могут иметь место деформации, прорывы и т.п. Возможно даже, чтобы эта металлическая структура делилась на отдельные элементы и/или участки металлической структуры, например, не имеющие между собой механической и/или электрической связи.

Однако согласно изобретению предусмотрено, чтобы металлическая структура была соединена с поверхностью заземления по меньшей мере с помощью одного электрического соединения, причем это электрическое соединение содержит по меньшей мере один электрический конструктивный элемент, например, в виде электрического компонента или электрического узла. В этом смысле электрическая связь может быть, например, емкостной и/или последовательной. Таким образом, по меньшей мере в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения упомянутая проводящая структура может быть соединена с поверхностью заземления по меньшей мере с помощью одного электрического соединения при промежуточном включении по меньшей мере одного электрического компонента. Таким образом, электрическая связь между поверхностью заземления и металлической структурой, расположенной над внутренней антенной, для воздействия на свойства антенны, как упоминалось, может осуществляться путем прямого контакта или же путем использования любых электрических компонентов. Здесь речь может идти, например, о варакторных диодах, представляющих собой управляемую током емкость. Таким образом может подстраиваться емкость микрополосковой антенны.

В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения упомянутая электрическая связь между металлической структурой и поверхностью заземления осуществляется с использованием пят или опорных ножек, на которых выполнена электропроводка или которые сами являются электропроводящими. Предпочтительно, опорные ножки или по меньшей мере одна опорная ножка также выполнены из металлической структуры с таким расчетом, чтобы они, например, могли составлять единое целое с металлической структурой, расположенной над микрополосковой антенной, и изготавливались путем штамповки и сглаживания краев.

Предпочтительно, чтобы по окружности металлической структуры было предусмотрено несколько несущих (опорных) устройств, образующих, предпочтительно, одновременно электрическое соединение с поверхностью заземления при необходимости с использованием дополнительных конструктивных элементов и компонентов. При формировании n-угольной металлической структуры предпочтительно предусмотреть n ножек. Если металлическая структура создана прямоугольной или квадратной, то, следовательно, и предпочтительно, с каждой стороны и в средней части установлена соответствующая предпочтительно электропроводящая опорная ножка. Если металлическая структура разделена на различные составляющие структуры, для каждой электропроводящей структуры также предусмотрена по меньшей мере одна опорная ножка, которая, в свою очередь, предпочтительно является электропроводящей.

Вместо металлических структур может быть также предусмотрена общая непроводящая структура, например, в виде диэлектрика, покрытого соответствующим проводящим слоем.

При этом в усовершенствованном варианте осуществления изобретения электропроводящая структура, то есть так называемая металлическая структура, образована, например медной поверхностью на печатной плате. При этом печатная плата, например, с верхней стороны, может быть металлизирована, в то время как с нижней стороны могут располагаться электрические конструктивные элементы (например, варакторный диод). Опорные ножки, предусмотренные предпочтительно в качестве опорного устройства, могли бы быть, например, соединены с ограниченными поверхностями верхнего слоя металлического покрытия печатной платы и с помощью межслойных соединений подведены к электрическим конструктивным элементам. В качестве альтернативы электрические конструктивные элементы могли бы располагаться на верхней стороне печатной платы.

Таким образом, хотя микрополосковая антенна согласно изобретению содержит еще одну дополнительную проводящую структуру с интервалом относительно излучающей поверхности, располагающейся сверху, речь идет все же о «стековой» микрополосковой антенне в общепринятом смысле, поскольку у стековых микрополосковых антенн внутренняя поверхность, предусмотренная в самом верху (то есть рассматриваемая дополнительная излучающая поверхность), не контактирует с поверхностью заземления посредством проводящего соединения.

Ниже примеры осуществления изобретения более подробно поясняются на основе чертежей. При этом чертежи, в частности, показывают следующее:

фиг.1 изображает схематичный вид в аксиальном поперечном разрезе обычной микрополосковой антенны в соответствии с уровнем техники;

фиг.2 - схематичный вид сверху микрополосковой антенны на фиг.1, известной из уровня техники;

фиг.3 - схематичный вид в поперечном разрезе или вид сбоку регулируемой микрополосковой антенны согласно изобретению;

фиг.4 - схематичный вид сверху примера осуществления по фиг.3;

фиг.5 - вид сверху микрополосковой антенны согласно изобретению в отличном от фиг.4 варианте осуществления для расположенного наверху структурного элемента;

фиг.6 - соответствующий вид сбоку или поперечный разрез микрополосковой антенны согласно изобретению с воспроизведением используемого опорного устройства для верхнего структурного элемента;

фиг.6а - модифицированный пример осуществления по фиг.3;

фиг.7 - еще один модифицированный пример осуществления антенны согласно изобретению с дырчатой выемкой в электрической структуре, расположенной над микрополосковой антенной;

фиг.8 - вид сбоку в разрезе еще одного модифицированного примера осуществления с несколькими электрическими структурами, отделенными друг от друга;

фиг.9 - то же, что на фиг.8, вид сверху;

фиг.10 - вид сверху, сравнимый с примером осуществления по фиг.8 и 9, однако модифицированный.

На фиг.1 схематично изображен вид сбоку, а на фиг.2 схематично изображен вид сверху основной конструкции стандартного микрополоскового излучателя А (микрополосковой антенны), расширенной на основании фиг.3 и последующих фигур до регулируемой микрополосковой антенны.

Микрополосковая антенна, изображенная на фиг.1 и 2, содержит множество поверхностей и слоев, расположенных друг над другом по оси z, которые будут рассмотрены ниже.

На схематичном виде в разрезе по фиг.1 видно, что микрополосковая антенна А со своей так называемой нижней или монтажной стороны 1 имеет электропроводящую поверхность 3 заземления(массы). На поверхности 3 заземления со смещением в стороны установлена диэлектрическая подложка 5, которая на виде сверху обычно имеет внешний контур 5", совпадающий с внешним контуром 3' поверхности 3 заземления. Однако эта диэлектрическая подложка 5 может быть также большего или меньшего размера и/или может иметь внешний контур 5', отличающийся от внешнего контура 3' поверхности 3 заземления. В общем случае внешний контур 3' поверхности 3 заземления может быть n-угольным и/или даже иметь криволинейные участки или криволинейную форму, хотя это нетипично.

Диэлектрическая подложка 5 имеет достаточную высоту или толщину, как правило, многократно превышающую толщину поверхности 3 заземления. В отличие от поверхности 3 заземления, приближенно состоящей только из двумерной поверхности, диэлектрическая подложка 5 выполнена в виде трехмерного тела достаточной высоты и толщины.

На верхней стороне 5а, противолежащей нижней стороне 5b (располагающейся по соседству с поверхностью 3 массы), создана электропроводящая излучающая поверхность 7, которую также опять-таки приближенно следует полагать двумерной поверхностью. Эта излучающая поверхность 7 питается электрическим током и возбуждается посредством фидера 9, проходящего предпочтительно в поперечном направлении, в частности перпендикулярно излучающей поверхности 7, снизу через диэлектрическую подложку 5 сквозь соответствующее отверстие или соответствующий канал 5с.

В месте 11 подключения, расположенном, как правило, внизу, в котором может подсоединяться не показанный более подробно коаксиальный кабель, внутренний проводник не показанного коаксиального кабеля в этом случае гальванически соединен с фидером 9 и тем самым с излучающей поверхностью 7. Наружный проводник не показанного кабеля в этом случае гальванически соединен с поверхностью 3 заземления, расположенной ниже.

В примере осуществления по фиг.1 и последующих фигурах описана микрополосковая антенна, содержащая диэлектрик 5 и имеющая в виде сверху квадратную форму. Однако эта форма или соответствующие контур или конфигурация 5' могут также не быть квадратными и в общем могут быть n-угольными. Хотя это нетипично, все же могут быть предусмотрены даже криволинейные внешние ограничения 7'.

Излучающая поверхность 7, расположенная на диэлектрике 5 (диэлектрическая подложка), может иметь такой же контур или конфигурацию 7', как и находящийся под ней диэлектрик 5. В показанном примере осуществления основная форма в соответствии с конфигурацией 5' диэлектрика 5 также выполнена квадратной, однако на двух противолежащих концах она имеет лыски 7'', образованные как бы путем удаления равнобедренного прямоугольного треугольника. Таким образом, в общем даже конфигурация 7' может представлять собой n-угольную конфигурацию или контур и даже с криволинейным внешним ограничением 7'.

Однако упомянутая поверхность 3, как и излучающая поверхность 7, иногда называются «двумерными» поверхностями, поскольку их толщина настолько мала, что они практически не могут называться «объемными телами». Толщина поверхности 3 массы и излучающей поверхности 7 составляет обычно менее 1 мм, т.е., как правило, менее 0,5 мм, в частности, менее 0,25, 0,20, 0,10 мм.

Поверх образованной таким образом микрополосковой антенны А, которая может представлять собой, например, обычную микрополосковую антенну А, предпочтительно состоящую из так называемой керамической микрополосковой антенны (т.е. антенны, диэлектрический слой 5 подложки которой состоит из керамического материала), в регулируемой микрополосковой антенне согласно изобретению по фиг.3 и 4 со смещением в стороны и вверх относительно верхней излучающей поверхности 7 дополнительно устанавливается подобная микрополосковой структуре проводящая структура 13 (фиг.3).

Описанная таким образом регулируемая микрополосковая антенна установлена, например, на шасси В, обозначенном на фиг.3 только линией, которое может, например, представлять собой шасси для автомобильной антенны и в которое антенна согласно изобретению при необходимости может быть встроена наряду с прочими антеннами для других целей. Регулируемая микрополосковая антенна согласно изобретению может быть, например, использована, в частности, в качестве антенны для геостационарного позиционирования и/или для приема спутниковых или наземных сигналов, например, так называемой службы SDARS. Однако ограничений в использовании нет и для других служб.

Проводящая структура 13, подобная микрополосковой, может, например, состоять из электропроводящего металлического тела, то есть, например, из металлического листа с соответствующими продольными и поперечными размерами или в общем из электропроводящего слоя, выполненного на подложке соответствующих размеров (например, в виде электропроводящего тела или диэлектрической платы наподобие печатной платы).

Однако, как видно в виде сверху на фиг.4, этот микрополосковый элемент 13 может иметь также конфигурацию 13', отклоняющуюся от прямоугольной или квадратной структуры. А именно, как известно, путем отработки краевых участков, например, изображенных на фиг.4 угловых участков 13а, можно еще произвести некоторую подгонку микрополосковой антенны.

В показанном примере осуществления проводящая структура 13, подобная микрополосковой, имеет продольную и поперечную протяженности, которые, с одной стороны, больше продольной и поперечной протяженностей излучающей поверхности 7 и/или, с другой стороны, также больше продольной и поперечной протяженностей диэлектрической подложки 5 и/или расположенной под ней поверхности 3 массы.

В самом общем случае проводящая структура 13, подобная микрополосковой, может полностью или частично иметь также выпуклые или вогнутые и/или другие криволинейные конфигурации или n-угольную конфигурацию, или смешанные формы обеих, как это схематично изображено в другом примере осуществления на виде сверху на фиг.5, причем микрополосковый элемент в этом случае имеет неправильный внешний контур или неправильную конфигурацию 13'.

Как видно на фиг.3, проводящая структура 13, подобная микрополосковой, располагается над излучающей поверхностью 7 с интервалом 17. Этот интервал должен выбираться в широких пределах. Однако этот интервал по возможности должен составлять не менее 0,5 мм, предпочтительно, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 мм или быть равным 1 мм или большему числу. Значения около 1,5 мм, то есть в общем между 1 и 2 или между 1 и 3, 4 или 5 мм, являются вполне достаточными.

С другой стороны, можно также предусмотреть, чтобы интервал 17 для проводящей структуры 13, подобной микрополосковой, предпочтительно был меньше высоты или толщины 15 диэлектрической подложки 5. Предпочтительно интервал 17 для проводящей структуры 13, расположенной на самом верху, соответствует в частности менее 80, 70, 60, 50 или менее 40%, а при необходимости 30 или менее 20%, высоты, или толщины, 15 элемента подложки 5.

Как видно на фиг.3-5, в выбранном примере осуществления с использованием пластинчатой электропроводящей структуры 13, установленной своей плоскостью предпочтительно параллельно шасси В, то есть поверхности 3 заземления (массы) и/или излучающей поверхности 7 со стороны излучающей поверхности 7, противоположной поверхности 3 массы, электропроводящая структура 13 держится на опорных ножках 213. При этом в показанном примере осуществления в плане по окружности со смещением установлены с каждой продольной стороны 13а по одной опорной ножке 213, проходящей в показанном примере осуществления поперек поверхности 3 массы или основной поверхности шасси В, в показанном примере осуществления даже перпендикулярно. При этом в соответствии с показанным примером осуществления исходят из того, что поверхность 3 массы микрополосковой антенны А имеет с поверхностью В заземления гальваническую или емкостную связь.

Таким образом, опорные ножки 213 предпочтительно состоят из электропроводящего материала. В частности, тогда, когда электропроводящая структура 13, подобная микрополосковой, изготовлена из металлического листа путем резки и/или штамповки, по ее внешнему контуру могут быть заодно выполнены соответствующие опорные ножки, которые впоследствии в результате сглаживания кромок оказываются направленными поперек поверхности подобной микрополосковой проводящей структуры 13, после чего своим свободным концом 213а они могут электрически контактировать с поверхностью 3, В массы или механически закрепляться на ней.

Поскольку в показанном примере осуществления проводящая структура 13 в продольном и поперечном направлении имеет большую протяженность, чем расположенная под ней микрополосковая антенна, ножки могут проходить перпендикулярно поверхности 3 массы, то есть поверхности массы шасси В, рядом с микрополосковой антенной А со смещением 313 в сторону.

Однако в принципе может быть использовано также меньшее или большее количество ножек, или ножки могут быть соединены с проводящей структурой 13 или прикреплены к ней в другом месте.

Для этого на фиг.3 показано, что в этом примере осуществления используются только две противолежащие ножки 213, установленные наискосок.

Однако вместо полностью электропроводящих опорных ножек 213 для них могут быть, например, использованы пластмассовые тела, которые могут иметь нижнюю или верхнюю электропроводящую сторону или быть проводящими со всех сторон, а именно в результате нанесения внешнего электропроводящего слоя. Поэтому над излучающей поверхностью 7 параллельно ей могут быть предусмотрены подложка или диэлектрическое тело, дополненные соответствующими опорными ножками или сразу выполненные с ними за одно целое, то есть это образование состоит из непроводящего материала, а затем покрывается соответствующим электропроводящим слоем или слоем металла.

На фиг.6 показано, что, например, проводящие опорные ножки, покрытые электропроводящим слоем или снабженные отдельным параллельным проводом или другими проводами или являющиеся проводящими сами по себе за счет промежуточного включения электрических конструктивных элементов 125, могут быть соединены с электропроводящей поверхностью заземления, в частности, в виде шасси В. В показанном примере осуществления на фиг.6 для этого предусмотрены варакторные диоды 125'. Электропроводящие опорные ножки без установления гальванического электрического контакта в этом примере осуществления пропущены через соответствующие отверстия в поверхности 3 массы или в шасси В, гальванически соединены своим свободным концом с упомянутыми электрическими конструктивными элементами 125, например в виде варакторных диодов 125', например со стороны 125а подключения, в то время как вторая сторона 125b подключения в этом случае соединена с поверхностью 3 или В.

В результате обеспечивается возможность изменения или регулировки емкости путем управления током, благодаря чему полученная таким образом микрополосковая антенна может настраиваться на частоту. Следовательно, в самом общем случае таким путем может оказываться воздействие на свойства антенны.

В принципе, например, поверхность массы или шасси В могли бы не состоять из электропроводящего материала, а состоять, например, лишь из печатной платы (диэлектрика). Последняя могла бы быть, например, с нижней стороны или, о чем еще пойдет речь ниже, с верхней стороны, то есть со стороны, несущей антенну, частично металлизирована и при необходимости укомплектована дополнительными конструктивными элементами, в частности конструктивными элементами SMD (поверхностного монтажа), например, в виде варакторных диодов 125, 125'. Для этого на фиг.6а электропроводящая ножка 213 (или токопроводящая дорожка, выполненная на ножке 213, или вообще провод) с верхней стороны излучателя основы, предпочтительно выполненной в виде печатной платы В, соединена с электрическим конструктивным элементом 125, в частности с конструктивным элементом 125 SMD (поверхностного монтажа) со стороны 125а подключения, другая сторона 125b подключения которой с помощью межслойного соединения 125с электрически, предпочтительно гальванически, соединена с поверхностью 303 массы, выполненной на нижней стороне печатной платы В.

Аналогично, естественно, как показано на фиг.6, эти конструктивные элементы 125 могли бы быть также предусмотрены, то есть установлены на нижней стороне печатной платы. В этом случае опорные ножки 213, например, на верхней стороне печатной платы также могли бы иметь гальванические контакты, например, с помощью пайки на промежуточной электропроводящей поверхности, поскольку они посредством межслойных соединений 125с соединены с конструктивными элементами 125, предусмотренными на нижней стороне печатной платы.

В остальном на основе фиг.6а показано, что, например, под поверхностью 3 массы, то есть на верхней стороне шасси, выполненного, например, в виде печатной платы В, также может быть предусмотрен слой 403 металлического покрытия (например, медного покрытия). Этот слой для улучшения емкостной связи поверхности 3 массы с массой посредством межслойных соединений (на фиг.6а не показаны) может гальванически соединяться с нижней поверхностью 303 массы (то есть на нижней поверхности печатной платы). Аналогичным образом этот слой 403 металлического покрытия на фиг.6а может также слева и справа выходить за пределы конструктивных элементов 125 SMD (естественно, без гальванической связи со стороной 125а подключения).

На фиг.7 в схематическом виде сверху показано, что, например, подобная микрополосковой проводящая структура 13, описанная со ссылкой на фиг.5, может иметь выемку или отверстие 29. Эта выемка или отверстие 29 предпочтительно предусмотрена на том участке, на котором фидер 9 соединен с излучающей поверхностью 7, как правило, с помощью пайки. Дело в том, что в этом месте обычно образуется утолщение, возвышающееся над излучающей поверхностью 7 (как это видно, например, на другом модифицированном примере осуществления на основе фиг.8). Даже если между проводящей структурой 13 и соседней излучающей поверхностью 7 предусмотрен весьма незначительный промежуток 17, этого достаточно, чтобы с расположенной ниже, как правило, стандартной микрополосковой антенной было предусмотрено отсутствие электрического контакта через утолщение 31 пайки и проводящую структуру 13, причем это утолщение 31 пайки на излучающей поверхности 7 обычно образуется на верхнем конце фидера 9.

Ниже со ссылкой на фиг.8 и 9 будет описан еще один пример осуществления, причем на фиг.8 схематично изображен вид сбоку по линии сечения VIII-VIII на фиг.9, а на фиг.9 схематично изображен вид сверху модифицированного примера осуществления.

Этот пример осуществления отличается от предыдущих тем, что вместо одной общей унифицированной электропроводящей структуры 13 созданы несколько электропроводящих структур 13, имеющих плоскую форму. В показанном примере осуществления подобные микрополосковой структуре электропроводящие элементы 113 расположены в одной общей плоскости параллельно соседней излучающей поверхности 7, а также параллельно поверхности 3 массы или поверхности шасси В. Однако при необходимости они могут располагаться также в плоскостях, различных по высоте. Кроме того, эти структурные элементы не обязательно должны быть параллельны друг другу или излучающей поверхности и поверхности массы и тому подобному, более того, в случае необходимости они должны даже иметь по меньшей мере незначительные углы наклона относительно друг друга.

Каждый такой электропроводящий структурный элемент 13, 113, если не предусмотрено какого-либо отдельного электрического провода в качестве соединительного провода для соединения с поверхностью массы (в случае необходимости с промежуточным включением упомянутых электрических конструктивных элементов), подпирается, держится и предпочтительно поддерживает электрический контакт посредством выделенной ему опорной ножки 113.

В этом примере осуществления опорные ножки 213 также расположены по бокам с интервалом 313 относительно микрополосковой антенны А, причем электропроводящие структурные элементы 113 в виде верхней излучающей поверхности 7 сверху по меньшей мере частично перекрывают ее. При этом структурные элементы 113 могут иметь продольную протяженность, заметно меньшую, чем соответствующая протяженность стороны излучающей поверхности 7, так что эти структурные элементы 113, созданные таким образом, перекрывают излучающую поверхность 7 лишь на ее сравнительно небольшом участке.

В примере осуществления по фиг.8 и 9 по окружной кромке 113' электропроводящих структур 13, 113 выполнена опорная ножка 213, соединенная с электропроводящей структурой 13, 113, например, механически и/или электрически.

Как показывает пример осуществления по фиг.8 и 9, каждый электропроводящий слой или структурный элемент электропроводящих структур 13, 113, покрытый электропроводящим слоем, имеют при этом длину, которая, предпочтительно, располагается между 5 и 95%, в частности между 10 и 90%, и может принимать любые промежуточные значения из данного диапазона. Предпочтительный диапазон длин соответствует примерно 10-60%, в частности 20-50% соответствующей длины микрополосковой антенны А и/или излучающей поверхности 7, расположенной сверху. При этом в примере осуществления по фиг.9 можно увидеть, что, например, продольная протяженность, каждый раз измеряемая в направлении, параллельном соответствующей продольной протяженности структурного элемента, у структурного элемента 113, расположенного на фиг.9 вверху и внизу, больше продольной протяженности структурного элемента, расположенного слева и справа. Желательную точную настройку можно производить и таким образом.

Соответствующая поперечная протяженность структурных элементов 13, 113 на фиг.8 и 9 в направлении перекрытия микрополосковой антенны А имеет тот же порядок, а именно предпочтительно 10-90 и 20-60%, например, около 30-50 или 30-40%. При этом доля поверхности структурного элемента 113, перекрывающего микрополосковую антенну А с ее диэлектриком в плане на фиг.9, предпочтительно, должна составлять по меньшей мере более 20, в частности более 30 или 40% поверхности структурного элемента. Доля поверхности структурного элемента в плане на фиг.9, перекрывающей верхнюю излучающую поверхность, должна составлять по меньшей мере более 5, в частности, более 10, 20 или предпочтительно 30% поверхности соответствующего структурного элемента 113 в виде сверху на фиг.9.

Пример осуществления по фиг.10 в принципе соответствует примеру по фиг.9. Различие состоит только в том, что электропроводящие структуры 13, 113, показанные на фиг.9, выполнены не как механически самостоятельные электропроводящие структуры, а как электропроводящие поверхности на непроводящей подложке, в частности, в виде диэлектрической платы, например в виде так называемой печатной платы. Этот диэлектрический материал подложки или эта диэлектрическая подложка обозначены позицией 413. Эта подложка 413, в свою очередь, также механически опирается на четыре ножки, а именно на одну ножку 213 с каждой стороны, причем электрическая связь электрического структурного элемента 13, 113 на подложке 413 типа печатной платы с потенциалом массы может быть достигнута электрически аналогично тому, как это пояснено со ссылкой на фиг.9 и вышеприведенные примеры.

Изобретение относится к регулируемой антенне плоского типа. Регулируемая антенна плоского типа содержит электропроводящую поверхность заземления, на которой предусмотрена диэлектрическая подложка, при виде сверху перпендикулярно излучающей поверхности (7) электропроводящая структура (13, 113) перекрывает излучающую поверхность (7) полностью или частично, электропроводящая структура (13, 113) гальваническим или емкостным способом или последовательно и/или с промежуточным включением, по меньшей мере, одного электрического конструктивного элемента (125) соединена с поверхностью (3) заземления и/или с шасси (В), установленным на потенциале или заземлении. Опорная ножка поддерживает электропроводящую структуру относительно поверхности (3) заземления. Электропроводящая структура расположена над излучающей поверхностью с интервалом. Техническим результатом является обеспечение воздействия на диаграмму направленности антенны при относительно небольших затратах. 26 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Регулируемая антенна плоского типа в виде полуволновой микрополосковой антенны с множеством слоев, расположенных вдоль оси (z) со смещением или без смещения в сторону относительно оси z по отношению друг к другу, содержащая: электропроводящую поверхность (3) заземления, предусмотренную на поверхности (3) заземления диэлектрическую подложку (5), имеющую верхнюю сторону (5а) и нижнюю сторону (5b), обращенную к поверхности (3) заземления, предусмотренную на верхней стороне (5а) диэлектрической подложки (5) проводящую излучающую поверхность (7), при этом излучающая поверхность (7) электрически соединена с электропроводящим фидером (9), электропроводящую структуру (13, 113) относительно поверхности (3) заземления, расположенную на стороне, противолежащей излучающей поверхности (7) с интервалом относительно последней, несущее устройство, удерживающее электропроводящую структуру (13, 113) с интервалом относительно излучающей поверхности (7), отличающаяся тем, что при виде сверху перпендикулярно излучающей поверхности (7) электропроводящая структура (13, 113) перекрывает излучающую поверхность (7) полностью или частично, электропроводящая структура (13, 113) посредством по меньшей мере одного емкостного и/или управляемого электрического конструктивного элемента (125) или одного емкостного и/или управляемого электрического узла соединена с поверхностью (3) заземления или с шасси (В), установленным на потенциале или заземлении.

2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что несущее устройство состоит из по меньшей мере одной опорной ножки (213), которая поддерживает электропроводящую структуру (13, 113) относительно поверхности (3) заземления или потенциала Земли или шасси (В).

3. Антенна по п.2, отличающаяся тем, что опорная ножка (213) является электропроводящей или имеет электропроводящий слой.

4. Антенна по п.2, отличающаяся тем, что опорная ножка (213) выполнена неэлектропроводной и предпочтительно состоит из диэлектрика, а электропроводящая структура (13, 113) соединена с потенциалом (3, В) Земли с помощью проводящей дорожки или проводного соединения.

5. Антенна по любому из пп.2-4, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна опорная ножка (213) направлена перпендикулярно поверхности электропроводящей структуры (13, 113) и/или перпендикулярно поверхности (3, В) заземления.

6. Антенна по любому из пп.2-4, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна опорная ножка (213) направлена под отклоняющимся от перпендикуляра углом к поверхности электропроводящей структуры (13, 113) и/или под отклоняющимся от перпендикуляра углом к поверхности (3, В) заземления.

7. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что электропроводящая структура (13, 13') является цельной или имеет единую связанную поверхность.

8. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что электропроводящая структура (13, 13') имеет по меньшей мере одну выемку (29), окруженную электропроводящей поверхностью в форме рамки, образующей электропроводящую структуру (13, 113).

9. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что электропроводящая структура (13, 113) имеет максимальную продольную или поперечную протяженность, большую или равную максимальной продольной или поперечной протяженности диэлектрической подложки (5) или поверхности (3) заземления.

10. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что предусмотрены множество электропроводящих структур (113), которые соответственно сопоставленным им электропроводящим участком поверхности в перпендикулярной проекции на излучающую поверхность (7) перекрывают последнюю по меньшей мере частично.

11. Антенна по п.10, отличающаяся тем, что с каждой стороны (13а) предусмотрен по меньшей мере один структурный элемент (113) электропроводящей структуры (13, 113), поддерживаемый предпочтительно с помощью по меньшей мере одной опорной ножки (213).

12. Антенна по п.10 или 11, отличающаяся тем, что несколько структурных элементов или структурных устройств (113) электропроводящей структуры (13, 113) установлены в одинаковом положении по высоте, то есть с одинаковым интервалом (17) относительно излучающей поверхности (7) параллельно ей.

13. Антенна по п.10 или 11, отличающаяся тем, что несколько структурных элементов или структурных устройств (113) электропроводящей структуры (13, 113) установлены в разном положении по высоте, то есть с различным интервалом (17) относительно излучающей поверхности (7).

14. Антенна по п.10, отличающаяся тем, что несколько структурных элементов или структурных устройств (113) электропроводящей структуры (13, 113) размещены под различными углами наклона друг к другу.

15. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что электропроводящая структура (13, 113) расположена над излучающей поверхностью (7) с интервалом (17), причем интервал (17) составляет более 0,5 мм, предпочтительно более 0,6 мм, 0,7 мм, 0,8 мм, 0,9 мм, или предпочтительно более 1 мм.

16. Антенна по п.15, отличающаяся тем, что интервал (17) составляет менее 5 мм, в частности менее 4 мм, 3 мм или менее 2 мм.

17. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что электропроводящая структура (13, 113) расположена над излучающей поверхностью (7) с интервалом (17), составляющим по меньшей мере 10%, предпочтительно по меньшей мере 20% или 30% толщины диэлектрической подложки (5).

18. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что электропроводящая структура (13, 113) расположена над излучающей поверхностью (7) с интервалом (17), соответствующим менее 100%, в частности менее 80% и особенно менее 60%, предпочтительно менее 40% высоты диэлектрической подложки (5).

19. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что электропроводящая структура (13, 113) содержит слоистый, пленочный или пластинчатый базовый участок предпочтительно в форме диэлектрической подложки (413).

20. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что предусмотрены несколько электропроводящих структур или структурных элементов (13, 113), выполненных как электропроводящие поверхности на диэлектрической подложке (413).

21. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что электропроводящая структура (13, 113) состоит из электропроводящего материала, в частности из металла.

22. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что по окружной кромке (113') центрального или базового участка (113) электропроводящей структуры (13, 113) выполнены опорные ножки (213).

23. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что электропроводящая структура (13, 113) состоит из металлического листа, опорные ножки (213) которого выполнены путем резки или штамповки и последующего сглаживания кромок.

24. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что электропроводящий конструктивный элемент (125) состоит из варакторного диода (125'), с помощью которого путем управления током устанавливаются различные емкости для подстройки частоты антенного устройства.

25. Антенна по п.24, отличающаяся тем, что по меньшей мере один электрический конструктивный элемент (125) или варакторный диод (125') расположен на стороне, на которой расположена и микрополосковая антенна (А).

26. Антенна по п.25, отличающаяся тем, что на стороне печатной платы (В), противолежащей микрополосковой антенне (А), выполнена поверхность заземления, и что электрический конструктивный элемент (125) или варакторный диод (125') соединен с этой поверхностью заземления с помощью межслойного соединения (125с).

27. Антенна по п.24, отличающаяся тем, что электрический конструктивный элемент (125) или варакторный диод (125') установлен на нижней стороне платы или шасси (В), место (125а) подключения которого соединено с электропроводящей структурой (13, 113), а его другой вывод (125b) соединен с потенциалом (3, В) Земли.