Микрополосковая антенна с круговой поляризацией

Предлагаемая микрополосковая антенна с круговой поляризацией относится к радиотехнике и может быть использована в радиолокации, радионавигации, связи, антенных системах и радиоизмерениях, как самостоятельная антенна, так и в качестве базового излучающего элемента в печатных фазированных антенных решетках.
Известна сверхширокополосная антенна круговой поляризации (Патент №2206160. «Сверхширокополосная антенна круговой поляризации». МПК H01Q 21/24), которая формирует поле излучения круговой поляризации в сверхширокой полосе частот. Недостатком данной антенны является формирование поля круговой поляризации в малом секторе угловых направлений.
Известна двухдиапазонная микрополосковая антенна с круговой поляризацией, содержащая металлический экран, два излучающих элемента в виде квадратных металлических пластин, расположенных одна над другой параллельно металлическому экрану и разделенных диэлектрическими подложками, и коаксиальную линию передачи (коаксиальный фидер) с двумя точками возбуждения [авторское свидетельство СССР №1771016, МПК H01Q 1/38, опубл. 23.10.1992]. Для увеличения ширины полосы рабочих частот и сектора сканирования по коэффициенту эллиптичности пластины имеют неоднородности в виде щелей, прорезанных с углов пластин по диагонали и неоднородности в виде выступов, предназначенных для подстройки рабочих частот. Однако выполнение неоднородностей в пластинах данной антенны усложняет ее изготовление.
Наиболее близкой к предложенной антенне является микрополосковая дипольная антенна, плечи диполя которой выполнены на одной стороне, а запитывающий элемент в виде полоска выполнен на другой стороне (Патент CLLJA N 3845490, кл. 343-821, 1974). Однако известная антенна не может работать с круговой поляризацией, что особенно важно в антенных системах метеолокаторов для сопровождения аэрологических радиозондов (АРЗ) и метеорологических ракет.
Полезная модель направлена на получение круговой поляризации у микрополосковой антенны. Техническим результатом является создание малогабаритной микрополосковой антенны с круговой поляризацией.
Технический результат достигается за счет того, что к заявляемой микрополосковой антенне с круговой поляризацией добавляются идентичные антенны и таким образом, она будет состоять из четырех идентичных дипольных излучателей совмещенных ортогонально друг другу одной боковой стенкой. Питание к излучателям можно подавать как отдельно на каждый с помощью коаксиального кабеля или СВЧ-разъемов, либо с помощью делителя мощности. Вход делителя сигналов является входом антенны.
Микрополосковая антенна с круговой поляризацией, содержащая диэлектрическую подложку, щель, излучатель и линию питания, размещенную на ней, отличающаяся тем что, дополнительно введены три диэлектрических подложки, на которых расположены идентичные по форме, дипольные излучатели, линии питания и щели, при этом все подложки ориентированы взаимно перпендикулярно между собой и совмещены одной боковой стенкой друг с другом.
Сущность изобретения поясняется фигурами, на которых изображено:
на фиг. 1 - предпочтительный вариант топологии предлагаемой микрополосковой антенны с круговой поляризацией, реализованной на диэлектрической подложке с относительной диэлектрической проницаемостью равной 4.4 и толщиной 1 мм; где 1, 2, 3, 4- входы антенн, 5, 6, 7, 8 - микрополосковые резонаторы, 9, 10, 11, 12 - линии питания;
на фиг. 2 - график зависимости КСВ от частоты;
на фиг. 3 - график зависимости коэффициента усиления от частоты, выраженных в децибелах;
на фиг. 4 - график диаграммы направленности на центральной частоте (2100 МГц).
N
Микрополосковая дипольная антенна круговой поляризации имеет один 50-омный вход, делитель мощности на четыре выхода, 4 излучателя с излучателями, линией питания и щелью. Количество излучателей может быть 2, где N - целое число больше единицы.
Входной сигнал делится в делителе сигналов на четыре сигнала поровну и без отражения. Сигнал с первого выхода попадает на вход первого дипольного излучателя 1, который излучает его в свободное пространство. На второй, третий и четвертый дипольные излучатели 2, 3, 4 сигналы попадают со второго, третьего и четвертого выхода делителя сигналов, соответственно. При таком расположении два излучателя излучают в пространство сигнал линейной поляризации, вторые два повернутые относительно первых на угол 90 градусов, также излучают линейную поляризацию. Однако за счет того, что излучатели повернуты на 90 градусов относительно первой пары, суммарно получается поле круговой поляризации. Вся полученная конструкция может быть помещена в радиопрозрачный корпус. Также внизу можно оставить зазор необходимой ширины для подключения питания. Необходимо обеспечивать отсутствие контактов электропроводящих элементов у всех дипольных антенн, что позволит избежать искажения частотных характеристик всей антенны.
В результате электромагнитного моделирования микрополосковой антенны с круговой поляризацией, удалось получить сигнал в свободном пространстве (дальней зоне). Полученные в результате электромагнитного моделирования антенны данные, подтвердили получение круговой поляризации.
Для заявляемой антенны коэффициент эллиптичности, вычисленный указанным выше способом, оказался равным 0.84, что позволяет сделать вывод, что рассматриваемая антенна имеет возможность передавать и принимать сигнал с круговой поляризацией.
Также были получены следующие технические характеристики:
полоса рабочих частот 67%, по уровню КСВ=2, в соответствии с данными на фиг. 2;
коэффициент усиления в полосе частот не ниже 5 дБ, в соответствии с данными на фиг. 3.