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.
Наиболее близкие 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.
Однако конструкция этих антенн не позволяет гибко регулировать частотный диапазон и оптимизировать форму диаграмм направленности излучателей, является достаточно сложной, в слое диэлектрика происходит потеря мощности излучения.
Задача заключается в том, чтобы разработать антенну кругового обзора, позволяющую гибко регулировать частотный диапазон излучения, обеспечить оптимальное перекрытие главных лепестков диаграмм направленности излучателей, излучение антенной максимальной мощности и простоту ее конструкции.
Технический результат: у предлагаемой антенны имеется возможность регулировать частотный диапазон излучения, оптимизировать форму диаграмм направленности излучателей, обеспечивающих круговой обзор, она имеет меньшее поглощение энергии электромагнитных волн и более простую конструкцию.
Полученный технический результат достигается тем, что антенна кругового обзора, содержащая 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, отличающаяся тем, что диски соосно закреплены на стержне на расстоянии длины волны λ, при этом диски азимутально развернуты на угол φ=45°, участки выполнены в виде щелей прямоугольной формы, число которых в каждом диске равно четырем, длина которых а=3λ, а ширина в=(2/3)·λ, в качестве согласующих элементов используют полосковые линии, расположенные вблизи центров каждого диска, длина которых выбирается с учетом заданного диапазона частот.
Сущность полезной модели заключается в том, что в антенне, содержащей два соосно симметричных металлических диска диаметром d на расстоянии друг от друга, равном длине волны λ, имеются по четыре щели, что является оптимальным с точки зрения перекрытия их диаграмм направленности. Щели ориентированы в радиальном направлении, имеют постоянную длину а=3λ (от краев диска) и ширину b=(2/3)·λ, их питание 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. Диэлектрик между дисками отсутствует, что исключает поглощение сигнала, повышает мощность излучения антенны, делает ее более простой и технологичной в изготовлении. Геометрические размеры щелей и полосковых линий позволяют легко регулировать форму главных лепестков диаграмм направленности излучателей и частотный диапазон излучения.
Полезная модель поясняется чертежами.
На Фиг.1 изображен общий вид заявляемой антенны. Антенна содержит два алюминиевых диска 1 и 2 толщиной τ=(0,3÷0,5) мм (Фиг.1), диаметром d=10λ=30 см, соосно расположенные на металлическом стержне на расстоянии длины волны λ друг от друга, на верхнем диске (Фиг.2, Фиг.3) имеются участки для излучения электромагнитного поля в виде щелей прямоугольной формы 3 и полосковые линии 4, нижний диск (Фиг.4, Фиг.5), имеющий аналогичные щели 3 и полосковые линии 4, развернут азимутально относительно верхнего диска на угол φ=45 градусов. На каждом диске каждая из щелей 3 через плавный переход гальванически соединена с полосковыми линиями связи 4, выполненными из медной фольги и имеющими размеры: длина l=2,5λ, ширина h=2 мм. К противоположным концам полосковых линий 4 подводится сигнал посредством кабеля в виде сверхвысокочастотных (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 для уменьшения паразитного излучения, в щелях 3 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 8,5-10 ГГц диаграммы направленности в плоскостях Е и Н остаются практически неизменными. Изменение геометрических размеров щелей 3 и полосковых линий 4 позволяет регулировать форму диаграмм направленности излучателей и частотный диапазон излучения.
Выводы: использование предложенной антенны позволяет упростить конструкцию, уменьшить количество излучателей, задавать требуемый частотный диапазон, оптимизировать форму главных лепестков диаграмм направленности для каждого излучателя, обеспечивая круговой обзор, отсутствие диэлектрика позволяет повысить мощность излучения.