МИКРОПОЛОСКОВАЯ АНТЕННА
MICROSTRIP ANTENNA

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к антенной технике, и более точно, к микрополосковым антеннам, образованным электропроводящим слоем на диэлектрической подложке, и может быть использовано в различных радиотехнических системах, например, в антенных решетках.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известна микрополосковая антенна, раскрытая в US 6018319 А, опубл. 25.01.2000. Известная антенна содержит излучающий элемент в виде плоской накладки прямоугольной формы, плоский диэлектрический слой, на котором расположена эта накладка, плоский заземляющий слой с крестообразной апертурой, точка пересечения линейных отверстий которой соответствует центру указанной накладки, и второй диэлектрический слой с цепями питания сложной формы.
Недостатком известной антенны является сложность конструкции и высокие требования к точности расположения апертуры относительно излучающего элемента, а также не обеспечивается возможность контроля амплитуды и фазы антенных сигналов, т.е. излучаемых или принимаемых сигналов антенны.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является микрополосковая антенна, раскрытая в US 7123195 А, опубл. 25.01.2000. Микрополосковая антенна, раскрытая в наиболее близком аналоге, содержит плоский приемно-излучающий элемент, имеющий форму прямоугольника, плоскую диэлектрическую подложку, на лицевой стороне которой расположен указанный приемно-излучающий элемент, и плоскую заземляющую металлическую пластину, расположенную с обратной стороны этой подложки параллельно ей.
Недостаток наиболее близкого аналога заключается в том, что в нем не обеспечивается возможность контроля амплитуды и фазы антенных сигналов. Кроме того, не обеспечиваются малые размеры приемно-излучающего элемента, необходимая форма диаграммы направленности, перпендикулярной плоскости приемно-излучающего элемента, высокие радиотехнические характеристики антенны, в частности коэффициент полезного действия, коэффициент усиления.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей заявленного изобретения является разработка микрополосковой антенны линейной поляризации с рефлекторами для различных применений и, в первую очередь, для использования в фазированных антенных решетках.
Техническим результатом изобретения является увеличение точности установки требуемых значений амплитуды и фазы антенных сигналов, улучшение формы диаграммы направленности, перпендикулярной плоскости приемно-излучающего элемента, увеличение коэффициента полезного действия и коэффициента усиления антенны, при уменьшении геометрических размеров приемно-излучающего элемента антенны.
Указанный технический результат достигается за счет того, что микрополосковая антенна содержит верхнюю и нижнюю диэлектрические подложки, между которыми расположен приемно-излучающий элемент, выполненный в виде замкнутой микрополосковой линии, при этом на верхней поверхности верхней диэлектрической подложки расположены два рефлектора и микрополосковая линия.
На нижней поверхности нижней диэлектрической подложки закреплена заземляющая металлическая пластина.
В приемно-излучающем элементе, в верхней и нижней диэлектрических подложках и в заземляющей металлической пластине выполнено первое отверстие для размещения первого штыря.
В области микрополосковой линии в верхней и нижней диэлектрических подложках и в заземляющей металлической пластине выполнено второе отверстие для размещения второго штыря.
Рефлекторы выполнены в виде микрополосковых линий.
В заземляющей металлической пластине отверстия в области первого и второго штырей выполнены расширенными для изоляции штырей.
Приемно-излучающий элемент выполнен в форме овала, прямоугольника, квадрата или окружности.
Рефлекторы на верхней диэлектрической подложке расположены внутри или вне контура приемно-излучающего элемента.
Микрополосковая линия на верхней диэлектрической подложке расположена вне контура приемно-излучающего элемента.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение будет более понятным из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
Фиг. 1 - вид сверху микрополосковой антенны;
Фиг. 2 - поперечный разрез микрополосковой антенны по плоскости АА;
Фиг. 3 - поперечный разрез микрополосковой антенны по плоскости ВВ.
1 - приемно-излучающий элемент; 2 - верхняя диэлектрическая подложка; 3 -нижняя диэлектрическая подложка; 4 - заземляющая металлическая пластина; 5 - микрополосковая линия; 6 - второй штырь; 7 - расширенное отверстие под второй штырь; 8 - первый штырь; 9 - расширенное отверстие под первый штырь; 10 - рефлектор.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с фиг. 1-3 микрополосковая антенна содержит верхнюю (2) и нижнюю (3) диэлектрические подложки, между которыми расположен приемно-излучающий элемент (1), выполненный в виде замкнутой микрополосковой линии, при этом на верхней поверхности верхней (2) диэлектрической подложки расположены два рефлектора (10) и микрополосковая линия (5).
На нижней поверхности нижней (3) диэлектрической подложки закреплена заземляющая металлическая пластина (4) на всей нижней поверхности нижней (3) диэлектрической подложки.
В приемно-излучающем элементе (1), в верхней (2) и нижней (3) диэлектрических подложках и в заземляющей металлической пластине (4) выполнено первое отверстие для размещения первого штыря (8). Первый штырь (8) необходим для подключения приемно-излучающего элемента (1) к приемно-передающему устройству (на фиг. не показано).
В области микрополосковой линии (5) в верхней (2) и нижней (3) диэлектрических подложках и в заземляющей металлической пластине (4) выполнено второе отверстие для размещения второго штыря (6). Второй штырь (6) необходим для подключения микрополосковой линии (5) к устройству контроля амплитуды и фазы антенных сигналов (на фиг. не показано).
Рефлекторы (10) выполнены в виде микрополосковых линий.
В заземляющей металлической пластине (4) отверстия (7, 9) в области первого (8) и второго (6) штырей выполнены расширенными для изоляции штырей (6, 8).
Приемно-излучающий элемент (1) выполнен в форме овала, прямоугольника, квадрата или окружности.
Рефлекторы (10) на верхней (2) диэлектрической подложке расположены внутри или вне контура приемно-излучающего элемента (1). При расположении рефлекторов (10) вне контура приемно-излучающего элемента (1), между рефлекторами (10) расположен приемно-излучающий элемент (1), при этом один из рефлекторов (10) расположен между приемно-излучающим элементом (1) и микрополосковой линией (5).
Микрополосковая линия (5) на верхней (2) диэлектрической подложке расположена вне контура приемно-излучающего элемента (1).
Микрополосковая антенна работает следующим образом. При приеме радиосигналов рефлекторы (10) и приемно-излучающий элемент (1) выделяют полезный сигнал, который через первый штырь (8) поступает в приемно-передающее устройство, с последующей обработкой сигнала.
При подаче на первый штырь (8) сигнала от приемно-передающего устройства, приемно-излучающий элемент (1) и рефлекторы (10) излучают передаваемый сигнал.
В микрополосковой линии (5) наводятся сигналы от приемно-излучающего элемента (1) и рефлекторов (10), которые через второй штырь (6) поступают в устройство контроля амплитуды и фазы антенных сигналов.
Наличие в микрополосковой антенне приемно-излучающего элемента (1), рефлекторов (10) и микрополосковой линии (5) позволяет обеспечить возможность различного и удобного размещения указанных элементов антенны для обеспечения концентрации всех сигналов, в том числе полученных рефлекторами, в приемно-излучающем элементе, тем самым позволяет улучшить формы диаграммы направленности, перпендикулярной плоскости приемно-излучающего элемента, увеличить коэффициент полезного действия (на 10%) и коэффициент усиления антенны (на 20%), при уменьшении геометрических размеров приемно-излучающего элемента антенны. Выполнение приемно-излучающего элемента в виде замкнутой линии позволяет уменьшить его размеры (примерно на 20%), при обеспечении высокого качества антенных сигналов. Микрополосковая линия (5) обеспечивает контроль амплитуды и фазы антенных сигналов, а именно излучаемый сигнал, а не сигнал, подводимый к передающей антенне, даже не подключая устройство контроля к приемному тракту и тем самым исключая воздействие устройства контроля на этот тракт.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет увеличить точность установки требуемых значений амплитуды и фазы антенных сигналов, улучшить формы диаграммы направленности, перпендикулярной плоскости приемно-излучающего элемента, увеличить коэффициент полезного действия и коэффициент усиления антенны, при уменьшении геометрических размеров приемно-излучающего элемента антенны.
Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.