АНТЕННА КРУГОВОГО ОБЗОРА

Полезная модель относится к области СВЧ - технологий и может быть использована в передающей и приемной радиоаппаратуре, а именно, в устройствах формирования азимутально смещенных (в одной плоскости) направленных лучей электромагнитных волн.
Известны антенны, содержащие излучающие металлизированные элементы с одной стороны диэлектрической подложки, другая сторона которой покрыта слоем металла в виде диска (Панченко Б.А., Нефедов Е.И. Микрополосковые антенны. М.: Радио и связь, 1986. С. 125).
Недостатками данной антенны являются то, что диаграмма направленности охватывает только одну полуплоскость азимутального пространства и не обеспечивает круговой обзор, также отсутствует возможность управлять формой диаграммы направленности и частотным диапазоном.
Аналогичны по технологической сущности антенны (Патент РФ №2047249, МПК H01Q 1/38, опубл. 27.10.95), содержащие диэлектрический диск с двумя слоями металлизации на обеих его сторонах в виде одинаковых аксиально симметричных металлизированных участков, гальванически соединенных с кольцевым проводником, который расположен вблизи центра диска на соответствующей его стороне, периметр которого намного меньше длины волны. При этом проводящие участки одного слоя диска азимутально смещены относительно соответствующих участков другого слоя металлизации на угол, при котором они совмещаются с неметаллизированной областью другого слоя диска.
Прототипом являются антенны кругового обзора (Патент РФ №103676, МПК H01Q 3/08 опубл. 20.04.2011), содержащие два металлических слоя в виде дисков, на которых имеются симметричные участки для излучения электромагнитных волн, гальванически соединенные с согласующими элементами, при этом участки одного слоя азимутально развернуты относительно участков другого слоя на угол φ, металлические слои соосно закреплены на стержне на расстоянии длины волны λ, при этом участки выполнены в виде щелей прямоугольной формы, число которых в каждом диске равно четырем
Однако конструкция этих антенн не позволяет гибко регулировать частотный диапазон и оптимизировать форму диаграмм направленности излучателей.
Задача заключается в том, чтобы разработать антенну кругового обзора, позволяющую расширить рабочий диапазон частот излучения, гибко регулировать ширину главного лепестка диаграммы направленности излучателей, обеспечить оптимальное перекрытие лепестков диаграммы направленности, при сохранении простоты констукции.
Технический результат: у предлагаемой антенны имеется наиболее полное перекрытие секторов обзора, расширенный рабочий диапазон частот, в котором возможна корректная работа антенны.
Полученный технический результат достигается тем, что антенна кругового обзора, содержит два металлических слоя в виде дисков, соосно закрепленных на стержне на расстоянии длины волны λ, на которых имеются по четыре симметричных участка для излучения электромагнитных волн, азимутально развернутых относительно друг друга на угол φ=45 градусов и выполненных в виде щелей, гальванически соединенных с полосковыми линиями, расположенными вблизи центров каждого диска, длина которых выбирается с учетом заданного диапазона частот, при этом щели выполнены в форме равнобедренного треугольника с высотой a=3λ, и основанием b=3λ.
Сущность полезной модели заключается в том, что в антенне, содержащей два соосно симметричных металлических диска толщиной τ=(0,3÷0,5) мм, диаметром d=10 см расположенных на расстоянии друг от друга, равном длине волны λ, имеются по четыре участка для излучения электромагнитных волн в виде щелей, имеющих форму равнобедренного треугольника с постоянной высотой a=3·λ, и основанием b=3·λ. Щели ориентированы в радиальном направлении и направлены вершиной в центр диска. Сочетание формы щелей и их геометрических параметров позволяет увеличить перекрытие главных лепестков диаграмм направленности излучателей. Питание участков для излучения электромагнитных волн производится с использованием полосковых линий длиной l=2,5λ и шириной h. При этом диски имеют азимутальное смещение смежных щелей относительно друг друга на угол φ=45 градусов. Треугольная форма щелей повышает чувствительность при регулировке формы главного лепестка на диаграмме направленности при изменении геометрических параметров участка для излучения электромагнитных волн.
Полезная модель поясняется чертежами.
На Фиг. 1 изображен общий вид заявляемой антенны.
На Фиг. 2 изображен общий вид диска.
На Фиг. 3 изображена боковая проекция диска.
Антенна содержит два алюминиевых диска 1 и 2, соосно расположенные на металлическом стержне на расстоянии длины волны λ=3 друг от друга, на дисках имеются участки для излучения электромагнитного поля 3 в виде щелей, выполненных в форме равнобедренного треугольника, и полосковые линии 4, верхний 1 и нижний 2 диски развернуты азимутально относительно друг друга на угол φ=45 градусов. Участки для излучения электромагнитного поля 3 через плавный переход 5 гальванически соединены с полосковыми линиями 4, выполненными из медной фольги и имеющими размеры: длина l=2,5λ, ширина h=2 мм. На полосковые линии 4 подается сигнал СВЧ колебаний, длиной волны λ, предназначенный для излучения в окружающее пространство.
Антенна работает следующим образом.
При подаче СВЧ-сигнала через полосковые линии 4, являющиеся широкополосными линиями связи, и плавный переход 5 для уменьшения паразитного излучения, в участках для излучения электромагнитного поля 3 выполненных в виде щелей, возбуждается электромагнитное поле, которое, проходя вдоль этих щелей, излучается в окружающее пространство, образуя соответствующие диаграммы направленности в азимутальной плоскости. Выбранное геометрическое расположение щелей и дисков позволяет сформировать практически не пересекающиеся диаграммы направленности от каждой щели и в то же время охватить все окружающее пространство, а не отдельные секторы. Для повышения электродинамической развязки к щелям на дисках 1 и 2 можно подводить сигнал на разных частотах. Для рабочего диапазона частот 6,5-12,5 ГГц диаграммы направленности в плоскостях E и H остаются практически неизменными. Треугольная форма щелей 3 позволяет осуществить более гибкую регулировку формы диаграмм направленности излучателей и частотный диапазон излучения. При этом коэффициент усиления излучателей достигался порядка 7 дБ.
Выводы: использование предложенной антенны позволяет расширить рабочий диапазон частот, гибко регулировать форму главных лепестков диаграмм направленности для каждого излучателя, обеспечивая круговой обзор.