МИКРОПОЛОСКОВАЯ АНТЕННА С ПОДЛОЖКОЙ НА ОСНОВЕ МЕТАМАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована в качестве самостоятельной приемной, передающей или приемо-передающей многодиапазонной антенны.
Известна широкополосная микрополосковая антенна (ΜΠΑ) [Патент RU №2122263, МПК H01Q 1/38, опубл. 20.11.1998], которая содержит расположенную над экраном на обеих сторонах подложки решетку излучателей и двухпроводную линию передачи. К одному проводнику на расстоянии половины соответствующей резонансной длины волны попеременно с разных сторон присоединены четвертьволновые вибраторы, а к другому на обратной стороне подложки под ними присоединены в середине полуволновые симметричные вибраторы. ΜΠΑ отличается тем, что на всех плечах или на плечах некоторых логопериодически расположенных полуволновых симметричных вибраторов образованы поперечные зазоры, не превышающие по ширине толщину подложки.
Недостатком устройства является большой размер антенны.
Известна также ΜΠΑ круговой поляризации [Патент Японии 63-139406, МКИ H01Q 21/24, опубл. в 1988], выполненная на микрополосковой линии (МПЛ), с одной стороны которой сформирована возбуждающая структура, а вторая сторона является заземляющим проводником. Возбуждающая структура выполнена в виде МПЛ, связанной с квадратурным мостом, к выходам которого подключены возбудители в виде отрезков МПЛ. Возбудители формируют поле излучения крестообразной щели, выполненной в заземляющем проводнике МПЛ.
Недостатком такой антенны является низкий коэффициент полезного действия, обусловленный малой эффективной излучающей поверхностью крестообразной щели и внесением дополнительных потерь энергии элементами квадратурного моста.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является антенна с подложкой на основе метаматериала [Патент США №8350759 B2, опубл. 04.11.2010], включающая резонатор, в котором расположена антенна, и подложку, включающую диэлектрическую пластину с проводящими вставками, имеющую следующий вид: четыре прямоугольных вогнутых участка, направленные к центру проводящей пластины.
Недостатком устройства является сложность конструкции и резкое ухудшение согласования антенны при изменении рабочей частоты.
Техническим результатом полезной модели является создание более совершенной и простой конструкции антенны с расширенной полосой рабочих частот.
Указанный технический результат достигается тем, что в ΜΠΑ, содержащей тонкую плоскую проводящую пластину, размещенную на подложке - диэлектрическом слое на основе метаматериала, ограниченной снизу проводящей экранной плоскостью, согласно заявляемому техническому решению, подложка имеет линейно-решетчатую структуру, непосредственно примыкает к экранной плоскости, а проводящая пластина имеет трапециевидную форму и трапециевидный переход для соединения с питающей линией.
Сущность технического решения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена ΜΠΑ в аксонометрии, а на фиг. 2 представлено построение метаматериала подложки.
ΜΠΑ состоит из тонкой плоской проводящей пластины (1), размещенной на подложке на основе метаматериала (2), ограниченной снизу проводящей экранной плоскостью (3).
В качестве подложки используется метаматериал, в котором сочетаются ячейки из обычного материала (ε и µ больше нуля) с DNG-материалами (ε и µ могут быть меньше нуля). На различных частотах такие материалы позволяют получить как отрицательный коэффициент преломления (нижняя часть диапазона), а при превышении некоторой граничной частоты - положительный. В результате подложка выполняется на основе метаматериала видоизмененной линейно-решетчатой структуры.
Возбуждение антенны осуществляется коаксиальной линией, которая подсоединяется в точке (4).
Подбором размеров сегментов подложки осуществляется регулирование резонансной частоты печатной антенны, полосы рабочих частот, что позволяет сделать ее многодиапазонной.
Диаграмма направленности ΜΠΑ имеет секторный характер. В результате для приведенной конструкции при толщине подложки 4 мм была получена ΜΠΑ с рабочей полосой частот от 1 до 3 ГГц.
Таким образом, в результате изменения структуры подложки и формы проводящей пластины была получена многодиапазонная ΜΠΑ, имеющая упрощенную и компактную структуру.