Антенная решетка для формирования радиосигналов с заданным спин-орбитальным состоянием

Полезная модель относится к области радиотехники, в частности к антенным устройствам, а именно к фазированным антенным решеткам для беспроводных систем связи, и может быть использована в радиосистемах миллиметрового диапазона.
Известна цифровая кольцевая антенная решетка (патент RU2630846, H01Q21/00, 16.06.2016), выполненная в виде круглой формы, где установлены печатные антенные излучатели, на лицевой стороне основания расположены печатные излучатели антенные (тип антенны - Вивальди), соединенные высокочастотными разъемами с цифровыми приемопередающими модулями, расположенными на противоположной стороне основания, модули системы питания, модули функционального управления и обработки информации, модуль синтезатора сигналов и разветвителя частоты.
Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что устройство не формирует радиосигналы с заданным спин-орбитальным состоянием.
Известно широкополосное волноводное щелевое двухканальное излучающее устройство круговой поляризации (патент RU 2386199, Н 01Q13/00, 11.01.2009), состоящее из отрезка прямоугольного волновода с двумя короткозамыкающими заглушками в торцевых сечениях, с резонансной крестообразной щелью на широкой передней стенке квадратной формы.
Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что устройство не позволяет задавать порядок спин-орбитального момента излучаемых радиосигналов.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является антенный фрагмент фазированной антенной решетки с управляемой поляризацией (патент RU92745, H01Q21/26, 30.11.2009), представляющий собой линейную решетку, содержащую N турникетных печатных излучателей, каждый из которых состоит из двух ортогонально объединенных в объемную конструкцию симметричных печатных вибраторов, расположенных с определенным периодом в строке над общим проводящим экраном на высоте, равной четверти средней длины волны рабочего диапазона, при этом каждый печатный вибратор выполнен на диэлектрической подложке по классической схеме верхнего питания и содержит полосковые проводники, образующие плечи вибратора, конструктивно объединенные с симметрирующим устройством, и питающую полосковую линию, нижний конец которой соединен с коаксиально-полосковым переходом, причем симметрирование и возбуждение каждого вибратора, входящего в антенный фрагмент, осуществляется тремя связанными полосковыми проводниками длиной λср/4, два из которых, средний и левый крайний, образуют щелевой волновод, верхние концы которого подключены к плечам вибратора, а нижние - короткозамкнуты, а третий крайний правый проводник, являющийся запитывающей связанной линией и имеющий настроечный элемент, выполненный в виде ступеньки, нижним концом соединен с ВЧ разъемом, расположенным на диэлектрической подложке (плате), а верхним - с плечом вибратора, который подключен к левому крайнему полосковому проводнику.
Недостатком прототипа являются ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в том, что излучатели, расположенные в прямоугольной плоскости, не позволяют сформировать радиосигнал с заданным спин-орбитальным состоянием.
Задачей полезной модели является повышение информационной защищенности радиоканалов за счет того, что передача радиосигналов в каждом канале осуществляется при помощи радиоизлучения с уникальным заданным спин-орбитальным состоянием.
Техническим результатом является формирование радиосигналов с заданным спин-орбитальным состоянием.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в антенной решетке, состоящей из N печатных излучателей, согласно полезной модели, печатные излучатели выполнены круговыми и расположены по окружности радиуса 2λ на расстоянии λ между центрами соседних печатных излучателей.
Существо полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 изображены 8 печатных излучателей антенной решетки, расположенных по окружности радиуса 2λ, с питающими проводниками (вид спереди). На фиг. 2 изображена плоскость земли (вид сзади). На фиг. 3 изображен вид сбоку всей конструкции, состоящей из печатных излучателей, диэлектрической подложки и плоскости земли.
Антенная решетка для формирования радиосигналов с заданным спин-орбитальным состоянием включает (фиг. 1) круговые печатные излучатели 1 (фиг. 1, фиг. 3), расположенные по окружности радиуса 2λ на расстоянии λ между центрами соседних печатных излучателей, связанные с ними питающие проводники 2 (фиг. 1), соединенные с входным портом 3 (фиг. 1), расположенные на диэлектрической подложке 4 (фиг.1, фиг. 3). Плоскость земли 5 (фиг.2, фиг. 3) расположена с обратной стороны диэлектрической подложки 4 (фиг. 1, фиг. 3).
Круговые печатные излучатели 1 и питающие проводники 2 нанесены на диэлектрическую подложку 4. К входному порту 3 присоединен вывод центрального проводника коннектора 1,0 мм, а выводы внешнего проводника коннектора 1,0 мм присоединены к плоскости земли 5.
Вся структура антенной решетки выполнена по технологии изготовления печатных плат и рассчитана на функционирование в полосе частот 77-78,5 ГГц. Входной порт 3 рассчитан на сопротивление 50 Ом.
Антенная решетка для формирования радиосигналов с заданным спин-орбитальным состоянием работает следующим образом: электрический сигнал подается на входной порт 3 (фиг. 1), распространяется по питающим проводникам 2 (фиг. 1) и достигает круговых печатных излучателей 1 (фиг. 1, фиг. 3), где электрический ток преобразуется в энергию электромагнитного поля, создаваемого между плоскостью земли 5 (фиг. 2, фиг. 3) и печатными излучателями 1 (фиг. 1, фиг. 3). Диэлектрическая подложка 4 (фиг. 1, фиг. 3) экранирует печатные излучатели 1 (фиг. 1, фиг. 3) и плоскость земли 5 (фиг. 2, фиг. 3) друг от друга и обеспечивает устойчивость конструкции.
Поскольку длины питающих проводников 2 (фиг. 1) различны, то электрические сигналы, подаваемые на 8 круговых печатных излучателей 1 (фиг. 1, фиг. 3) будут с разными фазами (конкретно, происходит увеличение фазы на π/4 для каждого последующего печатного излучателя при движении по часовой стрелке), задавая таким образом порядок формируемого спин-орбитального состояния излучаемого поля. За счет объединения колебаний от всех круговых печатных излучателей 1 (фиг. 1, фиг. 3), электрические сигналы на которые доставлены со сдвигами фаз, формируется итоговое излучаемое поле с заданным спин-орбитальным состоянием.
Итак, заявляемая полезная модель позволяет формировать радиосигналы с заданным спин-орбитальным состоянием и повышает информационную защищенность радиоканалов за счет того, что передача радиосигналов в каждом канале осуществляется при помощи радиоизлучения с уникальным заданным спин-орбитальным состоянием.