Полосковая антенна Советский патент 1992 года по МПК H01Q1/38 

Изобретение относится к антенной технике диапазона СВЧ и может использоваться в качестве приемной или передающей антенны.

Известна плоская антенна, содержащая металлическое основание, слой диэлектрика и N полосковых металлических линий, имеющих в плане форму меандра.

Недостатками этой антенны являются высокий уровень кроссполяризации и потери в узких микрополосковых линиях.

Известна полосковая антенна, имеющая металлическое основание, слой диэлектрика и N параллельно расположенных на нем с периодом d 0,5-1,5 А симметричных относительно продольной оси полосковых металлических линий, ширина которых меняется с периодом Т по специальному закону. Возбуждение электромагнитной энергией металлических полосковых линий осуществляется с помощью схемы питания в виде неоднородной несимметричной полосковой линии. Излучающий элемент этой

антенны имеет высокий коэффициент усиления. Недостатком этой антенны является то. что при увеличении числа металлических по- лосков наступает ограничение коэффициента усиления антенны из-за потерь в полосковых линиях питания.

Цель изобретения - повышение коэффициента усиления антенны.

Поставленная цель достигается тем, что в полосковой антенне, содержащей N (где N 2) излучающих полосковых линий, расположенных симметрично продольной оси полосковой антенны на одной стороне диэлектрической подложки, на другой стороне которой размещен проводящий экран, и возбудитель, в проводящем экране вдоль его оси симметрии, перпендикулярной продольной оси, выполнена щель шириной (0,1 - 0,2) Я, где Я - рабочая длина волны, а возбудитель выполнен в виде рупора, образованного первой металлической пластиной, установленной параллельно проводящему экрану, плавным переходом

(Л

С

х|

Сл)

О

о ч VI

длиной f(1 - 1,5) Я, соединяющим первую кромку первой металлической пластины, параллельную одной кромке щели, с одной кромкой щели, и второй металлической пластиной, перпендикулярной первой металли- ческой пластине и соединяющей ее вторую кромку, которая имеет форму параболы, с проводящим экраном, при этом горловина рупора присоединена к прямоугольному волноводу, продольная ось которого прохо- дит через точку пересечения продольной оси полосковой антенны с параболой, а его высота равна расстоянию между проводящим экраном и первой металлической пластиной.

На фиг, 1 схематически изображена антенна; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Антенна содержит проводящий экран, состоящий из двух равных частей 1 и 2, разделенных поперечной щелью 3 шириной 0,2 - 0,3 Я, слой диэлектрика 4 высотой Н с расположенными на нем металлическими (проводящими) полосковыми линиями 5, ширина которых изменяется по определен- ному (заданному) закону. Высота h и закон изменения ширины полосковых линий определяются известными методами. Под частью 1 проводящего экрана параллельно ему на расстоянии Н установлена первая металлическая пластина 6, при этом ее ближняя к щели 3 поперечная сторона 7 соединена с второй частью 2 проводящего экрана посредством наклонного плавного перехода 8 длиной, равной 1 - 1,5Я. Другая поперечная сторона 9 первой металлической пластины 6 имеет форму кривой, изменяющейся по параболическому закону, и вместе с двумя продольными сторонами 10 и 11 соединена с первой частью 1 проводя- щего экрана посредством закорачивающей второй металлической пластины 12, образуя плоский возбудитель, имеющий форму рупора, который переходит в расположенный под углом к продольной оси проводящего экрана 1 и 2 стандартный прямоугольный волновод 13 высотой Н, снабженный фланцем 14 для подключения антенны. Продольная ось стандартного прямоугольного волновода 13 проходит через точку пересе- чения продольной оси проводящего основа- ния 1 и 2 и параболической кривой поперечной стороны 9 первой металлической пластины 6. Кривизна стороны 9 и закорачивающей металлической пластины 12 определяется расчетным путем в соответствии с требуемым фазовым распределением в поперечном растворе плоского волновода. Так, для антенны нормального излучения кривизна закорачивающей пластины изменяется по формуле

X2 4fZ,

где X и Z - текущие координаты точек кривой по осям X и Z, a f - фокусное расстояние, которое определяется диаграммой направленности открытого конца стандартного прямоугольного водновода, шириной антенны и поперечным амплитудным распределением и расчитывается известными методами. Достижение требуемой ширины антенны обеспечивается выбором соответствующего фокусного расстояния f.

Концы полосковых металлических линий 5 могут быть гальванически соединены с металлическими закорачивающими пластинами 15, установленными перпендикулярно металлическому основанию 1 и 2 и обеспечивающими за счет отражения более равномерное распределение тока в антенне. За счет этого достигается дополнительное увеличение КИПа и коэффициента усиления.

Антенна работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал поступает в стандартный прямоугольный волновод 13 через фланцевое соединение 14 и после излучения его открытым концом распространяется в плоском рупоре, образованном частью 1 проводящего экрана, первой металлической пластиной 6 и закорачивающей второй металлической пластиной 12. Переотраженный от последней электромагнитный сигнал доходит до щели 3 и возбуждает электрический ток в полосковых металлических линиях 5, размещенных над проводящим экраном 1 и 2 на высоте h.

Коэффициент усиления повышается в предлагаемой антенне по сравнению с известной за счет того, что в последней возникают потери в полосковых питающих элементах и, кроме того, при каждом делении на 2 подводимой энергии возникают дополнительные потери порядка 0,3 дБ, при превышении количества элементов 32 шт. рост коэффициента усиления практически прекращается. В предлагаемой антенне потери не зависят от количества излучающих элементов, определяются только потерями в плоском волноводе и составляют весьма малую величину.

В качестве примера реализации могут быть приведены конструктивные параметры макета плоской антенны, расчитанные по приведенным формулам.

Высота подвеса h полосковых металлических линий над основанием составляет 0,25Я. Ширина полоска меняется от 0,88Я до

0,5 А. Длина антенны 16 А, ширина 11 А, общая высота антенны 1,5 А.

Формула изобретения Полосковая антенна, содержащая N (где N 2) излучающих полосковых линий, расположенных симметрично продольной оси полосковой антенны на одной стороне диэлектрической подложки, на другой стороне которой размещен проводящий экран, и возбудитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения коэффициента усиления, в проводящем экране, вдоль его оси симметрии, перпендикулярной продольной оси, выполнена щель шириной (0,1 - 0,2) А, где А- рабочая длина волны, а возбудитель выполнен в виде рупора, образованного

0

5

первой металлической пластиной, установ ленной параллельно проводящему экрану, плавным переходом длиной С (1 - 1,5) А, соединяющим первую кромку первой металлической пластины, параллельную одной кромке щели, с одной кромкой щели, и второй металлической пластиной, перпендикулярной первой металлической пластине и соединяющей ее вторую кромку, которая имеет форму параболы, с проводящим экраном, при этом горловина рупора присоединена к прямоугольному волноводу, продольная ось которого проходит через точку пересечения продольной оси полосковой антенны с параболой, а его высота равна расстоянию между проводящим экраном и первой металлической пластиной.

Использование: приемная и передающая аппаратура в системах радиосвязи различного назначения, в том числе спутниковом телевидении. Сущность изобретения: в полосковой антенне, содержащей по крайней мере две полосковых излучающих линии на одной диэлектрической подложке, вместо полоскового возбудителя используется волноводно-рупорный возбудитель, связанный с полосковыми излучающими линиями поперечной щелью, обеспечивающей эффективное возбуждение всех полосковых излучающих линий, Благодаря этому достигается более равномерное распределение тока в антенне, повышение КИП и коэффициента усиления, уменьшение потерь. 2 ил.

/

/

МА

Ьо

Ss