ШИРОКОПОЛОСНАЯ МИКРОПОЛОСКОВАЯ АНТЕННА

Полезная модель широкополосная микрополосковая антенна предназначена для использования в аппаратуре связи и радиолокации в качестве одиночной широкополосной антенны или как элемент микрополосковой антенной решетки.
ср
ср
Известна микрополосковая антенна, в которой расширенная полоса частот реализуется за счет удаления петлевого вибратора от металлического экрана на величину 0,1 λ, где λ - средняя рабочая длина волны в диэлектрике подложки. (см. "Широкополосная микрополосковая антенна". Экспресс-информация "Радиотехника СВЧ", N 37, 1978 г, реферат 252, стр.1-5).
cp
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата относится то, что при выполнении антенны в низкопрофильном варианте, когда петлевой вибратор удален от металлического экрана на 0,01-0,02 λ, рабочая полоса частот уменьшается до 5-6%.
Наиболее близким устройством является микрополосковая антенна, включающая расположенную над экраном на обеих сторонах подложки решетку излучателей и двухпроводную линию передачи, к одному проводнику которой 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, на всех плечах или на плечах некоторых логопериодически расположенных полуволновых симметричных вибраторов образованы поперечные зазоры, не превышающие по ширине толщину подложки (см. патент РФ №2122263).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании устройства, принятого за
прототип, относится то, что схема питания данного устройства не позволяет выполнить данную антенну в низкопрофильном варианте, так как приближение экрана к нижней части окажет сильное влияние на нижнюю излучающую часть, что приведет к сужению рабочей полосы частот. Антенна обеспечивает рабочую полосу частот до 40% при КСВН менее 2.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в увеличении ширины рабочей полосы частот, т.к. это является главной проблемой при проектировании микрополосковых антенн, а также в выполнении антенны в низкопрофильном варианте, что существенно расширит область применения данной антенны, т.к. низкопрофильность является одним из наиболее важных параметров, учитываемых при проектировании микрополосковых антенн для судостроительной и авиационной промышленности.
Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является расширение рабочей полосы частот излучаемых волн, а также возможность выполнения антенны в низкопрофильном варианте.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном устройстве микрополосковой антенны, работающей в широком диапазоне частот, излучающий элемент расположен на диэлектрической подложке над экраном и состоит из нескольких полуволновых вибраторов, имеющих разные рабочие частоты и запитываемых коаксиальным фидером.
Особенность заключается в том, что плечи полуволновых вибраторов, расположенных на диэлектрическом основании с экраном симметрично, в две противоположные стороны от места запитки, и длины которых возрастают по мере удаления от центра, объединяются двумя собирающими полосками, середина одного из которых соединяется с центральной жилой питающего фидера, а центр второго заземляется.
На фиг. изображена предлагаемая микрополосковая антенна.
Микрополосковая антенна содержит диэлектрическую подложку 1, на одной стороне которой расположен металлический экран 2, а на другой стороне расположен основной микрополосковый излучатель. Излучатель состоит из собирающих полосков 3, в центре одного из которых подключен питающий фидер 4 (выполненный в рассматриваемом примере в виде разъема коаксиального кабеля), а центр второго заземлен короткозамыкателем - 6. Собирающие полоски соединяют последовательно расположенные в две стороны от места запитки плечи вибраторов 5. Ширина вибраторов не должна превышать нескольких десятых длины волны, также как и расстояние между собирающими полосками.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Питающий фидер возбуждает собирающие полоски. В зависимости от рабочей частоты возбуждается тот или иной вибратор, настроенный на данную частоту. По мере удаления от места запитки собственные резонансные частоты вибраторов уменьшаются. В совокупности вибраторы образуют многорезонансную систему, составные части которой имеют между собой не сильную связь, что обеспечивает достаточно высокий уровень согласования в промежутках между соседними резонансами. Так как из теории антенн известно, что микрополосковые вибраторы являются узкополосными излучающими устройствами, то для обеспечения широкополосного согласования, собственные резонансные частоты вибраторов 1, 2, 3 должны отличаться друг от друга на величину не более 5-10%. Если частоты будут отличаться на большую величину, настройка согласования имеет характер отдельных узкополосных резонансов. Количество вибраторов может быть увеличено, но практически количество пар вибраторов берется не более пяти. Это связано с тем, что по мере удаления от точки запитки происходит затухание электромагнитной волны, и КПД антенны падает. Расстояние между соседними вибраторами не должно быть меньше чем 2-3 ширины отдельно взятого вибратора, для уменьшения влияния их друг на друга.
Таким образом, широкополосная настройка полосковой антенны обеспечивается выбором количества дополнительных микрополосковых вибраторов, их резонансных частот. При использовании до пяти пар вибраторов, микрополосковая антенна может быть настроена в полосе частот с перекрытием примерно 2:1 (полоса частот до 50% при КСВН менее 2).