Диэлектрическая резонансная антенна

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использовано в стационарных и мобильных системах сверхвысокочастотного диапазона для реализации антенных устройств как одиночных, так и в составе фазированных антенных решеток.
Известны диэлектрические резонансные антенны (ДРА) различного исполнения, как по форме, так и по методу возбуждения, описанные в обзоре (Слюсар В. Диэлектрические резонансные антенны. Электроника №2 2007 г.) В обзоре (рис. 3) показана ДРА с внутреннем коаксиальным фидером. Данная ДРА содержит диэлектрический резонатор, плоскость заземления, фидер, коаксиальный кабель, порт.
Основным недостатком данного ДРА является невозможность регулирования уровня согласования антенны с фидером.
В том же, что и указанном выше источнике информации (рис. 4) показана ДРА с внешним коаксиальным фидером.
Существенным недостатком, которой является плохое согласование коаксиального фидера с диэлектрическим резонатором.
Предлагаемая полезная модель направлена для решения технической задачи по устранению указанных недостатков.
Достигаемый при этом технический результат заключается в улучшении согласования коаксиального фидера с диэлектрическим резонатором.
Указанный технический результат достигается тем, что в диэлектрической резонансной антенне, содержащей диэлектрический резонатор, плоскость заземления, фидер, коаксиальный кабель, порт.
Новым является то, что на внешней стороне диэлектрического резонатора по вертикальной стенке со стороны фидера нанесена токопроводящая полоска, которая продолжается по верхней плоскости к центру диэлектрического резонатора, причем длина верхней полоски соответствует согласованию, фидер и токопроводящая полоска имеют электрический контакт.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
На фиг. 1 показано устройство заявляемой полезной модели. Она содержит: диэлектрический резонатор - 1, плоскость заземления - 2, фидер - 3, токопроводящая полоска - 4, коаксиальный кабель - 5, входной порт - 6.
11
В предложенной ДРА возбуждаются волны НЕМ, частота возбуждения хорошо согласуется с приведенной в обзоре формулой (7).
На фиг. 2 приведен общий вид предлагаемой ДРА.
Для проверки работоспособности предлагаемого технического решения была использована система автоматического проектирования на основе численных методов конечных элементов. Модель ДРА представляла собой диэлектрический резонатор диаметром 52 мм и высотой 26 мм с диэлектрической проницаемостью 16, расположенном на плоскости заземления размером 125×125×3 мм волновое сопротивление кабеля 50 Ом.
На фиг. 3 показана частотная характеристика предложенной ДРА в зависимости от длины токопроводящей полоски на верхней плоскости.
На фиг. 4 показана зависимость коэффициента стоячей волны напряжения (КСВН). Из приведенных зависимостей видно, регулируя длину верхней полоски можно оптимизировать согласование антенны с фидером.
11
Работа ДРА осуществляется следующим образом. При подаче СВЧ напряжения на коаксиальный фидер, электрическая составляющая электромагнитного поля формирует поток смещения через внешнюю поверхность диэлектрика, причем при конструировании ДРА необходимо подбирать размеры и геометрию диэлектрика так, чтобы в нем возникал электромагнитный резонанс. При формировании волны НЕМ в цилиндрическом резонаторе необходимо создать такой поток электрического поля, чтобы он, выходя из фидера по поверхности диэлектрика, замыкался через плоскость заземления, создавая мнимый образ резонатора. Как видно из фиг. 1 токопроводящая полоска формирует направление электрического поля, тем самым обеспечивая возбуждение необходимой волны в диэлектрике, и своей длиной согласует сопротивление фидера с антенной.