МИКРОПОЛОСКОВАЯ АНТЕННА Российский патент 2017 года по МПК H01Q9/28 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к антенной технике, и более точно, к микрополосковым антеннам, образованным электропроводящим слоем на диэлектрической подложке, и может быть использовано в различных радиотехнических системах, например, в антенных решетках.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известна микрополосковая антенна, раскрытая в US 6018319 А, опубл. 25.01.2000. Известная антенна содержит излучающий элемент в виде плоской накладки прямоугольной формы, плоский диэлектрический слой, на котором расположена эта накладка, плоский заземляющий слой с крестообразной апертурой, точка пересечения линейных отверстий которой соответствует центру указанной накладки, и второй диэлектрический слой с цепями питания сложной формы.

Недостатком известной антенны является сложность конструкции и высокие требования к точности расположения апертуры относительно излучающего элемента, а также не обеспечивается возможность контроля амплитуды и фазы антенных сигналов, т.е. излучаемых или принимаемых сигналов антенны.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является микрополосковая антенна, раскрытая в US 7123195 А, опубл. 25.01.2000. Микрополосковая антенна, раскрытая в наиболее близком аналоге, содержит плоский приемно-излучающий элемент, имеющий форму прямоугольника, плоскую диэлектрическую подложку, на лицевой стороне которой расположен указанный приемно-излучающий элемент, и плоскую заземляющую металлическую пластину, расположенную с обратной стороны этой подложки параллельно ей.

Недостаток наиболее близкого аналога заключается в том, что в нем не обеспечивается возможность контроля амплитуды и фазы антенных сигналов. Кроме того, не обеспечиваются малые размеры приемно-излучающего элемента, необходимая форма диаграммы направленности, перпендикулярной плоскости приемно-излучающего элемента, высокие радиотехнические характеристики антенны, в частности коэффициент полезного действия, коэффициент усиления.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей заявленного изобретения является разработка микрополосковой антенны линейной поляризации с рефлекторами для различных применений и, в первую очередь, для использования в фазированных антенных решетках.

Техническим результатом изобретения является увеличение точности установки требуемых значений амплитуды и фазы антенных сигналов, улучшение формы диаграммы направленности, перпендикулярной плоскости приемно-излучающего элемента, увеличение коэффициента полезного действия и коэффициента усиления антенны, при уменьшении геометрических размеров приемно-излучающего элемента антенны.

Указанный технический результат достигается за счет того, что микрополосковая антенна содержит верхнюю и нижнюю диэлектрические подложки, между которыми расположен приемно-излучающий элемент, выполненный в виде замкнутой микрополосковой линии, при этом на верхней поверхности верхней диэлектрической подложки расположены два рефлектора и микрополосковая линия.

На нижней поверхности нижней диэлектрической подложки закреплена заземляющая металлическая пластина.

В приемно-излучающем элементе, в верхней и нижней диэлектрических подложках и в заземляющей металлической пластине выполнено первое отверстие для размещения первого штыря.

В области микрополосковой линии в верхней и нижней диэлектрических подложках и в заземляющей металлической пластине выполнено второе отверстие для размещения второго штыря.

Рефлекторы выполнены в виде микрополосковых линий.

В заземляющей металлической пластине отверстия в области первого и второго штырей выполнены расширенными для изоляции штырей.

Приемно-излучающий элемент выполнен в форме овала, прямоугольника, квадрата или окружности.

Рефлекторы на верхней диэлектрической подложке расположены внутри или вне контура приемно-излучающего элемента.

Микрополосковая линия на верхней диэлектрической подложке расположена вне контура приемно-излучающего элемента.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет более понятным из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

Фиг. 1 - вид сверху микрополосковой антенны;

Фиг. 2 - поперечный разрез микрополосковой антенны по плоскости АА;

Фиг. 3 - поперечный разрез микрополосковой антенны по плоскости ВВ.

1 - приемно-излучающий элемент; 2 - верхняя диэлектрическая подложка; 3 -нижняя диэлектрическая подложка; 4 - заземляющая металлическая пластина; 5 - микрополосковая линия; 6 - второй штырь; 7 - расширенное отверстие под второй штырь; 8 - первый штырь; 9 - расширенное отверстие под первый штырь; 10 - рефлектор.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с фиг. 1-3 микрополосковая антенна содержит верхнюю (2) и нижнюю (3) диэлектрические подложки, между которыми расположен приемно-излучающий элемент (1), выполненный в виде замкнутой микрополосковой линии, при этом на верхней поверхности верхней (2) диэлектрической подложки расположены два рефлектора (10) и микрополосковая линия (5).

На нижней поверхности нижней (3) диэлектрической подложки закреплена заземляющая металлическая пластина (4) на всей нижней поверхности нижней (3) диэлектрической подложки.

В приемно-излучающем элементе (1), в верхней (2) и нижней (3) диэлектрических подложках и в заземляющей металлической пластине (4) выполнено первое отверстие для размещения первого штыря (8). Первый штырь (8) необходим для подключения приемно-излучающего элемента (1) к приемно-передающему устройству (на фиг. не показано).

В области микрополосковой линии (5) в верхней (2) и нижней (3) диэлектрических подложках и в заземляющей металлической пластине (4) выполнено второе отверстие для размещения второго штыря (6). Второй штырь (6) необходим для подключения микрополосковой линии (5) к устройству контроля амплитуды и фазы антенных сигналов (на фиг. не показано).

Рефлекторы (10) выполнены в виде микрополосковых линий.

В заземляющей металлической пластине (4) отверстия (7, 9) в области первого (8) и второго (6) штырей выполнены расширенными для изоляции штырей (6, 8).

Приемно-излучающий элемент (1) выполнен в форме овала, прямоугольника, квадрата или окружности.

Рефлекторы (10) на верхней (2) диэлектрической подложке расположены внутри или вне контура приемно-излучающего элемента (1). При расположении рефлекторов (10) вне контура приемно-излучающего элемента (1), между рефлекторами (10) расположен приемно-излучающий элемент (1), при этом один из рефлекторов (10) расположен между приемно-излучающим элементом (1) и микрополосковой линией (5).

Микрополосковая линия (5) на верхней (2) диэлектрической подложке расположена вне контура приемно-излучающего элемента (1).

Микрополосковая антенна работает следующим образом. При приеме радиосигналов рефлекторы (10) и приемно-излучающий элемент (1) выделяют полезный сигнал, который через первый штырь (8) поступает в приемно-передающее устройство, с последующей обработкой сигнала.

При подаче на первый штырь (8) сигнала от приемно-передающего устройства, приемно-излучающий элемент (1) и рефлекторы (10) излучают передаваемый сигнал.

В микрополосковой линии (5) наводятся сигналы от приемно-излучающего элемента (1) и рефлекторов (10), которые через второй штырь (6) поступают в устройство контроля амплитуды и фазы антенных сигналов.

Наличие в микрополосковой антенне приемно-излучающего элемента (1), рефлекторов (10) и микрополосковой линии (5) позволяет обеспечить возможность различного и удобного размещения указанных элементов антенны для обеспечения концентрации всех сигналов, в том числе полученных рефлекторами, в приемно-излучающем элементе, тем самым позволяет улучшить формы диаграммы направленности, перпендикулярной плоскости приемно-излучающего элемента, увеличить коэффициент полезного действия (на 10%) и коэффициент усиления антенны (на 20%), при уменьшении геометрических размеров приемно-излучающего элемента антенны. Выполнение приемно-излучающего элемента в виде замкнутой линии позволяет уменьшить его размеры (примерно на 20%), при обеспечении высокого качества антенных сигналов. Микрополосковая линия (5) обеспечивает контроль амплитуды и фазы антенных сигналов, а именно излучаемый сигнал, а не сигнал, подводимый к передающей антенне, даже не подключая устройство контроля к приемному тракту и тем самым исключая воздействие устройства контроля на этот тракт.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет увеличить точность установки требуемых значений амплитуды и фазы антенных сигналов, улучшить формы диаграммы направленности, перпендикулярной плоскости приемно-излучающего элемента, увеличить коэффициент полезного действия и коэффициент усиления антенны, при уменьшении геометрических размеров приемно-излучающего элемента антенны.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к микрополосковым антеннам, образованным электропроводящим слоем на диэлектрической подложке, и может быть использовано в различных радиотехнических системах, например, в антенных решетках. Микрополосковая антенна содержит верхнюю и нижнюю диэлектрические подложки, между которыми расположен приемно-излучающий элемент, выполненный в виде замкнутой микрополосковой линии, при этом на верхней поверхности верхней диэлектрической подложки расположены два рефлектора и микрополосковая линия. Технический результат заключается в увеличении точности установки требуемых значений амплитуды и фазы антенных сигналов, улучшении формы диаграммы направленности, перпендикулярной плоскости приемно-излучающего элемента, увеличении коэффициента полезного действия и коэффициента усиления антенны, при уменьшении геометрических размеров приемно-излучающего элемента антенны. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Микрополосковая антенна, содержащая верхнюю и нижнюю диэлектрические подложки, между которыми расположен приемно-излучающий элемент, выполненный в виде замкнутой микрополосковой линии, при этом на верхней поверхности верхней диэлектрической подложки расположены два рефлектора и микрополосковая линия.

2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что на нижней поверхности нижней диэлектрической подложки закреплена заземляющая металлическая пластина.

3. Антенна по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что в приемно-излучающем элементе, в верхней и нижней диэлектрических подложках и в заземляющей металлической пластине выполнено первое отверстие для размещения первого штыря.

4. Антенна по п. 3, отличающаяся тем, что в области микрополосковой линии в верхней и нижней диэлектрических подложках и в заземляющей металлической пластине выполнено второе отверстие для размещения второго штыря.

5. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что рефлекторы выполнены в виде микрополосковых линий.

6. Антенна по п. 4, отличающаяся тем, что в заземляющей металлической пластине отверстия в области первого и второго штырей выполнены расширенными для изоляции штырей.

7. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что приемно-излучающий элемент выполнен в форме овала, прямоугольника, квадрата или окружности.

8. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что рефлекторы на верхней диэлектрической подложке расположены внутри или вне контура приемно-излучающего элемента.

9. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что микрополосковая линия на верхней диэлектрической подложке расположена вне контура приемно-излучающего элемента.