ПЕЧАТНЫЙ ДВУХЗАХОДНЫЙ СПИРАЛЬНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ С ПАССИВНЫМ ОТРАЖАТЕЛЕМ Российский патент 2018 года по МПК H01Q11/00 

Настоящее изобретение относится к области радиотехники сверхвысоких частот (СВЧ), а именно излучателям антенных решеток (патч-антенна), и может быть использовано в широкополосных фазированных антенных решетках.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является спиральная антенна (US 1587611, H01Q 11/08, 31, 23.08.1990), которая содержит двухзаходную арифметическую спираль, имеющую не менее 3,5 витков в каждой ветви, согласующий элемент и коаксиальный соединитель, причем спираль размещена на диэлектрической плате, установленной над экраном на расстоянии 0,1-0,15 максимальной рабочей длины волны, ветви двухзаходной спирали замкнуты в центре, согласующий элемент выполнен в виде отрезка коаксиальной линии, внешний проводник которой соединен со спиралью и металлическим диском диаметром 0,1 максимальной рабочей длины волны, который расположен от спирали на расстоянии не более 0,02 максимальной рабочей длины волны, внутренний проводник соединен со спиралью в точке, находящейся на расстоянии 0,34-0,38 максимальной рабочей длины волны, отсчитываемом вдоль ветви спирали от ее центра.

Однако вышеуказанное техническое решение имеет свои недостатки. Конструкция имеет довольно сложную схему питания, включающую дополнительные согласующие элементы. Кроме того, конструкция не предполагает осевое излучение, так как витки спирали запитаны синфазно, что не позволяет излучать СВЧ-энергию по направлению нормали антенной решетки.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание компактного широкополосного печатного излучателя для антенных решеток с возможностью управлять положением максимума коэффициента усиления (КУ) единичного излучателя и, как следствие, максимально эффективно использовать КУ антенной решетки в заданном направлении.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение рабочей полосы частот излучателя, расширение его диаграммы направленности (ДН) с возможностью управления положением максимума ДН. Данное свойство позволяет направить максимум излучения излучателя в необходимом направлении и, соответственно, максимум КУ единичного излучателя.

Для достижения указанных технических результатов печатный двухзаходный спиральный излучатель включает в себя основной плоский излучатель в виде двухзаходной спирали Архимеда и расположенный над ним один и более пассивных отражателя, при этом один и более пассивных отражателя расположены несимметрично относительно центра основного плоского излучателя. Также между двумя плечами спирали Архимеда расположена перемычка, длина которой кратна целому числу полуволн.

На фиг. 1 представлен разрез печатного двухзаходного спирального излучателя со смещением пассивного отражателя в одной из плоскостей.

На фиг. 2 представлен вид основного плоского печатного двухзаходного спирального излучателя.

На фиг. 3 схематично представлен предлагаемый трехмерный вид печатного двухзаходного спирального излучателя с пассивным отражателем.

Печатный двухзаходный спиральный излучатель включает в себя основной плоский излучатель 1 в виде двухзаходной спирали Архимеда, состоящей из правого плеча 4, левого плеча 5 и перемычки 6, длина которой кратна целому числу полуволн, пассивный отражатель 2 и тракт запитки спирального излучателя 3.

Печатный двухзаходный спиральный излучатель работает следующим образом. Печатная двухзаходная спираль Архимеда имеет два плеча. Одно плечо запитывается коаксиальной линией в его начале, а второе плечо - через перемычку 6, которая создает разность фаз между плечами в 180 градусов, что ведет к осевому излучению антенны. При таком противофазном возбуждении плеч на окружностях с периметром, равным нечетному числу длину волн, токи в соседних проводниках спирали находятся в фазе и могут интенсивно излучать электромагнитные волны. Наибольшую интенсивность имеет излучение токов в районе окружности радиусом . При таком способе возбуждения излучателя система тракта запитки спирального излучателя 3 становится максимально простой и состоит только из одного коаксиала. Однако перемычка 6 сужает полосу устройства, так как она настроена только на определенный диапазон частот. Для компенсации этого эффекта в конструкцию излучателя введен пассивный отражатель 2. Он создает в системе дополнительные резонансы, что увеличивает общую полосу системы. Основной плоский излучатель 1 и пассивный отражатель 2 разделены между собой зазором.

Требуемое положения максимума диаграммы направленности антенны в необходимом направлении подбирается положением пассивного отражателя в пространстве над основным спиральным излучателем 1.

Таким образом, наличие в заявленном печатном двухзаходном спиральном излучателе одного и более пассивных отражателей обеспечивает увеличение широкополосности излучателя и увеличение его ширины ДН, а расположение несимметрично одного и более пассивных отражателей относительного центра основного плоского излучателя обеспечивает смещение положения максимума диаграммы направленности излучателя. Наличие перемычки между двумя плечами спирали Архимеда, длина которой кратна целому числу полуволн, обеспечивает осевое излучение излучателя.

Изобретение относится к области радиотехники сверхвысоких частот (СВЧ), а именно излучателям антенных решеток (патч-антенна), и может быть использовано в широкополосных фазированных антенных решетках. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание компактного широкополосного печатного излучателя для антенных решеток с возможностью управлять положением максимума коэффициента усиления (КУ) единичного излучателя и, как следствие, максимально эффективно использовать КУ антенной решетки в заданном направлении. Для достижения указанных технических результатов печатный двухзаходный спиральный излучатель включает в себя основной плоский излучатель в виде двухзаходной спирали Архимеда и расположенный над ним один и более пассивных отражателя, при этом один и более пассивных отражателя расположены несимметрично относительно центра основного плоского излучателя. Также между двумя плечами спирали Архимеда расположена перемычка, длина которой кратна целому числу полуволн. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Печатный двухзаходный спиральный излучатель, включающий в себя основной плоский излучатель в виде двухзаходной спирали Архимеда и расположенный над ним один и более пассивных отражателя, отличающийся тем, что один и более пассивных отражателя расположены несимметрично относительно центра основного плоского излучателя.

2. Печатный двухзаходный спиральный излучатель по п. 1, отличающийся тем, что между двумя плечами спирали Архимеда расположена перемычка, длина которой кратна целому числу полуволн.