Миниатюрная микрополосковая антенна

Предлагаемая миниатюрная микрополосковая антенна относится к радиотехнике и может быть использована в радиолокации, радионавигации, связи, антенных системах и радиоизмерениях, как самостоятельная антенна, так и в качестве базового излучающего элемента в печатных фазированных антенных решетках.
Известна конструкция микрополосковой антенны [Matthias К. Fries, Rüdiger Vahldieck; Small microstrip patch antenna using slow-wave structure, 2000 IEEE Int. Antennas Propagat. Symp.Dig. vol. 38, p.770-773, July 2000 - 1], см. фиг.2, в которой уменьшение размера антенны достигается использованием замедляющей структуры в виде набора крестообразных щелей в пластине и экране МПА. Такая антенна имеет сложную конструктивную реализацию.
Также 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.
Полезная модель направлена на уменьшение размера антенны, с простотой конструкцией антенны и возможностью создания многоярусных конструкций антенн
Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является удлинение пути протекания тока, что позволяет понизить резонансную частоту антенны.
Технический результат достигается за счет того, что миниатюрная микрополосковая антенна, содержащая линию питания, экран, излучающую пластину на диэлектрической подложке, которая с помощью монтажных элементов подвешена над экраном отличающаяся тем, что излучающая пластина снабжена Г-образными вырезами, а излучающая пластина и диэлектрическая подложка загнуты внутрь пространства между экраном и диэлектрической подложкой.
Микрополосковая антенна, содержит экранирующую плоскость, отделенного от экранирующей плоскости диэлектрическое основание, элемент излучения (квадрат, круг, овал, прямоугольник и другую форму). Коаксиальный кабель, связан с излучающей пластиной, по которому сигнал передают на излучающую пластину. Размер излучающей платины антенны определяется длиной волны, приблизительно половину длины волны. С целью уменьшения резонансных размеров антенны, диэлектрическое основание и элемент излучения изгибается на одинаковую длину у двух излучающих кромок антенны. Загиб выполняется в свободное пространство между экранирующей плоскостью и диэлектрическим основанием антенны. Также добавление дополнительных вырезов на излучающей пластине в виде уголков дополнительно позволяет уменьшить габариты антенны. Площадь и форма вырезов может быть произвольной, однако при увеличении площади вырезов, увеличивается длина пути токов на поверхности антенны, что влияет на её рабочую частоту. Чем больше путь, тем ниже рабочая частота. Стоит также отметить, что вырезы могут иметь произвольное расположение на поверхности микрополосковой антенны. В ряде случаев полученный диапазон рабочих частот компактных МПА оказывается недостаточным для эффективной работы радиоканала. Существенно расширить полосу рабочих частот позволяет добавление  пассивного резонатора, установленного над основным излучателем.
Сущность изобретения поясняется фигурами, на которых изображено:
на фиг.1 - предпочтительный вариант топологии предлагаемой микрополосковой антенны с загнутыми кромками, реализованной на диэлектрической подложке с относительной диэлектрической проницаемостью равной 4.4 и толщиной 1.5 мм; вид сверху.
на фиг.2 - график зависимости КСВ от частоты;
на фиг.3 - график зависимости коэффициента усиления от частоты, выраженных в децибелах;
на фиг.4 - график диаграммы направленности на центральной частоте (922 МГц).
Миниатюрная микрополосковая антенна имеет один 50-омный вход, состоит из экрана, диэлектрика, и излучающей пластины с вырезами. При этом излучающие кромки антенны загнуты на одинаковое расстояние в пространство между экраном и диэлектриком.
Миниатюрная микрополосковая антенна работает следующим образом. С помощью коаксиальной линии энергия подводится к излучающей пластине (например, с рабочей частой 0.92 ГГц), энергия, протекая по внутреннему проводнику коаксиального кабеля, заставляет индуцировать электрические токи на пластине и обеспечивает излучение электромагнитных волн в пространство (при работе на передачу). За счет изгибов излучающей пластины и вырезов на её основании, происходит увеличение пути протекание токов, что позволяет заметно снизить её габариты.
Для подтверждения правильности выбранного технического решения была смоделирована полезная модель предлагаемой антенны, у которой получены следующие технические характеристики:
полоса рабочих частот 12%, по уровню КСВ=2, в соответствии с данными на фиг. 2;
коэффициент усиления в полосе частот не ниже 7 дБ, в соответствии с данными на фиг. 3;
2
Площадь предлагаемой антенны 9025 мм, что на 50% меньше относительно антенны стандартной реализации на такую же частоту.