Ячейка модульной проходной антенной решетки

Предлагаемая полезная модель относится к антенной технике и может быть использована в системах телекоммуникаций.
Из существующего уровня техники известны варианты реализации ячеек проходных антенных решеток, к примеру, ячейка проходной антенной решетки, состоящая из двух слоев, включающих в себя антенны и проходное соединительное отверстие (ЕР 2656438 В1). Однако такая ячейка является сложно реализуемой, поскольку отсутствует связующий слой, используемый для скрепления между собой основных слоев, которые необходимы для реализации ячейки по технологии производства печатных плат. Ячейка проходной антенной решетки, в которой содержатся необходимые соединительные слои для ее изготовления представлена в патенте US 9941592 B2. Данная ячейка содержит плату, выполненную из слоев, соединенных соединительным слоем. Однако данная конфигурация ячейки позволяет ей работать только с линейной поляризацией.
Наиболее близким аналогом является ячейка проходной антенной решетки, представленная в патенте RU 196050 U1. Данная ячейка содержит плату, выполненную из слоев, соединенных соединительным слоем. На внешних сторонах крайних слоев сформированы участки металлизации, являющиеся антеннами. Внутренняя сторона одного крайнего слоя полностью металлизирована за исключением участка, через который проходит металлизированное отверстие. На внутренних сторонах крайних слоев выполнены участки металлизации, образующие резонаторы, перекрывающиеся проекцией антенны, электрически соединенные металлизированным отверстием. Причем поверхности двух внутренних слоев, обращенные друг к другу, полностью металлизированы, за исключением участков, через которые проходит металлизированное отверстие.
Недостатком данного прототипа является наличие только одного резонатора с каждой стороны ячейки, что ограничивает возможность работы ячейки с разными поляризациями падающей электромагнитной волны. При приеме решеткой из таких ячеек электромагнитной волны с отличающейся поляризацией возникнут дополнительные потери.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является добавление ячейке проходной антенной решетки возможности работать как с вертикальной, так и с горизонтальной поляризациями, а также с круговой поляризацией.
Для решения поставленной задачи ячейка модульной проходной антенной решетки так же, как и известное решение, содержит плату, выполненную из крайних слоев и двух внутренних слоев, разделенных соединительными слоями, на внешних сторонах крайних слоев сформированы участки металлизации, являющимися антеннами, на внутренних сторонах крайних слоев выполнены участки металлизации, образующие резонаторы, перекрывающиеся проекцией антенны и электрически соединенные металлизированным отверстием, а поверхности двух внутренних слоев, обращенные друг к другу, полностью металлизированы, за исключением участков, через которые проходит металлизированное отверстие. Но, в отличие от известной ячейки, в предлагаемой модульной проходной ячейке на внутренних сторонах крайних слоев добавлены участки металлизации, образующие дополнительные резонаторы, смещенные относительно нормали к плоскости ячейки на 90° и соединенные между собой через металлизированное отверстие.
Достигаемым техническим результатом является возможность работы ячейки антенной решетки с вертикальной, и горизонтальной, а также с круговой поляризациями за счет нанесения на внутренние стороны внешних слоев металлизации, образующую резонаторы. Антенны, работающие с круговой поляризацией, позволяют эффективно работать в условиях многолучевого распространения сигнала и в случае, когда неизвестна поляризация принимаемой электромагнитной волны.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан вид ячейки спереди, на фиг. 2 показано сечение ячейки, на фиг. 3 показана металлизация на внутренней стороне крайнего слоя.
Ячейка модульной проходной антенной решетки выполнена в виде печатной платы, на внешних сторонах крайних слоев 1 сформированы участки металлизации 2, являющиеся антеннами (фиг. 1). Печатная плата также содержит в себе внутренние слои 3 и соединительные слои 4, предназначенные для скрепления между собой крайних слоев 1 и внутренних слоев 3, как показано на фигуре 2. На внутренних сторонах крайних слоев 1 выполнены участки металлизации 5, образующие резонаторы, топология которых показана на фигуре 3, которые связывают антенны 2 бесконтактным способом, что позволяет расширить полосу пропускания ячейки проходной антенной решетки. Резонаторы 5 электрически соединены между собой металлизированным отверстием 6, а поверхности двух внутренних слоев, обращенные друг к другу, полностью металлизированы 7, за исключением участков, через которые проходит металлизированное отверстие 6.
Ячейка является проходной структурой для падающей на нее электромагнитной волны. Падающая на одну из сторон ячейки электромагнитная волна возбуждает токи в антенне. Под антенной, в том месте, где плотность тока максимальна, расположен резонатор с открытым концом, который благодаря индуктивной связи возбуждается токами, текущими в антенне. Связь антенн бесконтактным способом, за счет резонатора, позволяет изменять глубину связи путем размещения резонатора под проекцией антенны и изменения размеров резонаторов, что позволяет увеличить ширину рабочей полосы частот. Ширина микрополоска антенны и резонатора связи были оптимизированы для максимальной ширины полосы пропускания ячейки. Два резонатора соединены друг с другом сквозным отверстием, таким образом, осуществляется передача электромагнитной энергии на другую сторону ячейки. Антенна на другой стороне возбуждается вторым резонатором и излучает электромагнитную волну в свободное пространство. Так как для ортогональной поляризации максимум плотности тока в антенне смещается относительно нормали к плоскости ячейки на 90 градусов, то добавление двух дополнительных резонаторов расположенных перпендикулярно уже имеющимся резонаторам позволяет ячейке проходной антенной решетки работать с ортогональной поляризацией. Учитывая тот факт, что круговая поляризация является суммой двух ортогональных поляризаций, ячейка будет работать так же и с круговой поляризацией.
Описание конструкции ячейки модульной проходной антенной решетки и ее работы доказывает достижение технического результата путем добавления дополнительного резонатора перпендикулярно уже имеющемуся.