Трансформируемая антенная решетка Российский патент 2023 года по МПК H01Q9/34 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к микрополосковым антеннам. Антенная решетка состоит из диэлектрических подложек (одна подложка на излучатель), топология излучателя расположена на верхней поверхности диэлектрической подложки, а на противоположной стороне имеется экран и крепление для соединения подложки со штангой, вдоль которой подложка перемещается для изменения расстояния между соседними излучателями.

Фазированная антенная решетка (ФАР), описанная в [B. Панченко, Е. Нефедов. Микрополосковые антенны. - М.: Радио и связь, 1986 - 144 с], где предлагается реализация печатной антенной решетки, излучатели которой выполнены на одной плате. Топология антенной решетки расположена на одной стороне платы (лицевой), а экран (сплошная металлизация) расположен на противоположной стороне платы.

В [RU 6471 U1 «Плоская СВЧ-антенная решетка», опубл. 16.04.1998 г.] описана СВЧ-антенная решетка, состоящая из двух тонких диэлектрических плат, сторона, одной из которых металлизирована и в ней выполнены отверстия-излучатели, а на второй, напротив, их резонаторы и микрополосковая разводка, и полосково-волноводный переход.

В [RU 2279742 С2 «Фазированная антенная решетка двойной поляризации», опубл. 10.07.2006 г.] представлена антенная решетка, состоящая из излучателей в виде квадратов.

Известна антенная решетка [RU 2296400 С1 «Линейная антенная решетка», опубл. 27.03.2007 г.], выполненная в виде ряда вибраторных излучателей, размещенных с шагом, равным половине длины волны.

В [RU 2552933 С2 «Антенная решетка», опубл. 10.06.2015 г.] описана антенная решетка, состоящая из отражателя и нескольких излучателей, каждый из которых содержит симметричный вибратор, выполненный в виде двух плоских металлических элементов.

Общим недостатком рассмотренных конструкций антенных решеток является невозможность изменения расстояния между соседними излучателями (шага решетки), что ограничивает её функциональность. Это сужает дидактические возможности установки и затрудняет анализ влияния шага решетки на импедансные и полевые характеристики ФАР.

При изучении принципов работы антенной решетки важным требованием является возможность визуальной демонстрации ее характеристик при изменении ее конфигурации. Это подразумевает изменение расстояния между соседними излучателями ФАР с последующим анализом изменений в ее диаграмме направленности. Таким образом, для такого анализа требуется антенная решетка с возможностью изменения расстояния между излучателями и обеспечением возможности подключения диаграмма-образующих схем с различным амплитудно-фазовым распределением, что дополнительно позволит оценить и ее влияние на диаграмму направленности ФАР. Описанная антенная решетка может быть использована для создания учебной установки для проведения лабораторных работ, которая обеспечит большую эффективность за счет более широких функциональных возможностей антенной решетки.

Технической проблемой, решаемой данным изобретением, является расширение арсенала технических средств за счет обеспечения возможности механического изменения положения излучателя в пространстве относительно соседних излучателей путем перемещения излучателя вдоль штанги, на которой они закреплены, что позволяет выбирать оптимальный шаг антенной решетки для формирования желаемой диаграммы направленности, что расширяет дидактические возможности антенной решетки и упрощает анализ влияния расстояния между излучателями на характеристики антенной решетки.

Техническим результатом изобретения является создание трансформируемой антенной решетки с возможностью изменения расстояния между соседними излучателями антенной решетки, что позволяет расширить арсенал антенных решеток и систем с их применением (учебные установки для проведения лабораторных работ).

Технический решение достигается тем, что трансформируемая антенная решетка, характеризующаяся тем, что каждый излучатель антенной решетки размещен на отдельной диэлектрической подложке с металлическим основанием, расположенным с противоположной стороны от излучателей, на котором закреплены коаксиальные разъемы и элементы крепления, которые одним концом соединены с металлическим основанием неподвижно, а другим концом через выполненное в нем отверстие соединен со штангой с возможностью перемещения по горизонтальной оси последней, при этом, штанга снабжена фиксаторами для установки необходимого расстояния между соседними излучателями антенной решетки.

На фиг. 1 представлена трансформируемая антенна решетка (вид сверху), состоящая из излучателей 1, 2 и 3, расположенных на диэлектрических подложках A, B и С, и штангой 4, по которой перемещаются излучатели антенное решетки. Стоит отметить, что форма излучателей и подложек может быть разной.

На фиг.2 представлена трансформируемая антенна решетка (вид снизу), состоящая из экранов (сплошная металлизация на подложке с противоположной стороны излучателя) 5, 6 и 7 к которым добавлены крепежные элементы 1А, 2А и 3А – соединяющие подложки со штангой 4. Материал, из которого изготовлена штанга, может быть произвольным, главное, чтобы он позволял перемещать излучатели. Тоже самое касается креплений. СВЧ разъемы, необходимые для возбуждения излучателей, на фиг.2 не представлены.

На фиг.3 представлена трансформируемая антенная решетка (вид сбоку).

Излучатели антенной решетки могут быть получены с помощью металлизированных клейких лент (скотча), которые устанавливаются на поверхность подготовленных подложек с установленными СВЧ разъемами, что позволяет расширить возможности работы с описанной антенной решеткой (на одной и той же подложке могут быть получены излучатели различных размеров и форм). Также возможно предусмотреть вариант конструктивного выполнения антенной решетки, позволяющий снимать излучатели, установленные в состав антенной решетки, и устанавливать на их места другие. Для того чтобы иметь возможность изменять расстояние между элементами антенной решетки, необходимо, чтобы она включала в себя по крайней мере два излучателя.

Предлагаемая трансформируемая антенная решетка может быть использована для проведения лабораторных работ по дисциплинам, где рассматриваются антенные решетки, и работа может заключаться в следующем: обучаемый в соответствии с заданием рассчитывает габариты излучателей, входящих в состав антенной решетки и шаг решетки (расстояние между излучателями). Далее с помощью подвижных элементов выставляется соответствующий шаг между соседними излучателями антенной решетки. С помощью металлизированного скотча получаем нужную геометрию излучателей, которые устанавливаются на подготовленные площадки с установленными СВЧ разъемами. Если установка укомплектована дополнительным набором антенных излучателей, отличающихся по схемно-конструктивным реализациям, рассчитанных на разные рабочие частоты и реализованных на подложках с разными параметрами, то выбираются и устанавливаются в конструкцию антенной решетки наиболее подходящие по расчетам. Для формирования заданного амплитудно-фазового распределения на излучателях антенной решетки к ним подключается диаграммообразующая схема. Результаты работы антенной решетки фиксируются с помощью измерительного оборудования.

Обучаемый в процессе выполнения работы может изменять шаг решетки, что позволяет анализировать изменение диаграммы направленности и проверить правильность своих предварительных расчетов, что, в целом, повышает дидактические возможности установки. Использование одного и того же стенда для исследования антенных решеток с разными частотными диапазонами и конструкциями снижает общую стоимость установки.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к микрополосковым антеннам. Технический результат – формирование необходимой диаграммы направленности за счет регулировки шага излучателей антенной решетки. Результат достигается тем, что предложена трансформируемая антенная решетка, характеризующаяся тем, что каждый излучатель антенной решетки размещен на отдельной диэлектрической подложке с металлическим основанием, расположенным с противоположной стороны от излучателей, на котором закреплены коаксиальные разъемы и элементы крепления, которые одним концом соединены с металлическим основанием неподвижно, а другим концом через выполненное в нем отверстие соединены со штангой с возможностью перемещения по горизонтальной оси последней, при этом штанга снабжена фиксаторами для установки необходимого расстояния между соседними излучателями антенной решетки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Трансформируемая антенная решетка, характеризующаяся тем, что каждый излучатель антенной решетки размещен на отдельной диэлектрической подложке с металлическим основанием, расположенным с противоположной стороны от излучателей, на котором закреплены коаксиальные разъемы и элементы крепления, которые одним концом соединены с металлическим основанием неподвижно, а другим концом через выполненное в нем отверстие соединены со штангой с возможностью перемещения по горизонтальной оси последней, при этом штанга снабжена фиксаторами для установки необходимого расстояния между соседними излучателями антенной решетки.

2. Трансформируемая антенная решетка по п.1, отличающаяся тем, что антенная решетка содержит по меньшей мере два излучателя.