Ленточные активный и пассивный вибраторы

 

Изобретение относится к линейно-поляризованным печатным антеннам и может быть использовано в радиосвязи, телевидении и фазированных антенных решетках. Цель изобретения - снижение резонансной частоты, получение однонаправленного излучения, повышение эффективности излучения и уменьшение габаритов. Изобретение содержит цельный симметричный вибратор на одной стороне диэлектрического листа и разомкнутый отрезок проводника (шлейф) на другой стороне листа, а также расположенный вблизи них пассивный вибратор, отличающийся тем, что пассивный вибратор находится на небольшом расстоянии от активного вибратора и имеет с ним достаточно сильную электромагнитную связь, причем проводники Фидера питания присоединены к разомкнутому отрезку проводника и к симметричному вибратору. 4 ил.

Изобретение относится к печатным антеннам и может использоваться как самостоятельно, так и в составе антенных решеток в радиосвязи и телевидении.

На практике в настоящее время используются различные конструкции печатных полосковых антенн [1-3] И существуют различные методы возбуждения. В устройстве "Антенна" по патенту RU 2020665, кл. H O1 Q 1/38, 1994 автора Тарасова Н.П. предлагается использовать ленточный симметричный цельный вибратор, который возбуждается за счет электромагнитной связи с четвертьволновым разомкнутым отрезком проводника. Это позволяет расширить полосу частот, улучшить согласование и упростить конструкцию.

В данной заявке предлагается вблизи активного излучателя симметричного цельного вибратора расположить ленточный пассивный вибратор. Его влияние сказывается на снижении основной резонансной частоты активного симметричного цельного вибратора, повышении эффективности излучения и коэффициента направленного действия. Для значительного снижения резонансной частоты и получения однонаправленного излучения ленточный пассивный вибратор должен располагаться на небольшом расстоянии от активного вибратора и иметь с ним достаточно сильную электромагнитную связь. При этом его длина как директора или рефлектора должна отличаться от резонансной длины активного вибратора.

Не было обнаружено решений со сходными признаками, поэтому предлагаемая антенна соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого устройства, в котором пассивный вибратор используется как директор; на фиг. 2 в проекциях активный вибратор, где изображены разомкнутый отрезок проводника 4 и цельный активный вибратор 5; на фиг. 3 кривые коэффициента стоячей волны от частоты одиночного активного вибратора и в присутствии пассивного директора; на фиг. 4 диаграмма направленности в плоскости E антенны с пассивным вибратором.

Конструкция устройства (фиг. 1) состоит из диэлектрической пластины 1 (наличие этой пластины необязательно), на которой располагается печатный пассивный вибратор 2. Под пластиной 1 располагается другая диэлектрическая пластина 3, на которой размещен разомкнутый отрезок 4 на одной стороне подложки 3 и цельный симметричный активный излучатель 5 на другой стороне подложки. Две пластины находятся друг от друга на расстоянии Н. Линия питания к антенне может подводиться с любой стороны диэлектрического листа 3 и присоединяется к активному вибратору и разомкнутому отрезку проводника в любом порядке.

Толщина диэлектрической пластины d может быть разной, однако должна обеспечиваться необходимая электромагнитная связь между разомкнутым отрезком проводника (шлейфом) и активным вибратором, а также между активным и пассивным вибраторами.

В наших испытаниях толщина пластины не превышала 5 мм. Что касается диэлектрической проницаемости, то чем больше ее величина, тем более значительное снижение резонансной частоты можно получить.

На фиг. 2 показан неразрезной симметричный вибратор длиной L и шириной W на одной стороне платы толщиной d и разомкнутый отрезок проводника (шлейф) длиной L₁ +L₂ и шириной W₁ на другой стороне платы. Длина L₁ обычно превышает половину длин неразрезного симметричного вибратора, которая приблизительно равна λ/2 где λ длина волны в антенне, а длина L₂ берется небольшой и может не превышать 0.1λ. Ширина W₁ обычно превышает ширину W вибратора.

Над активным вибратором на фиг. 1 на расстоянии H расположен пассивный вибратор 2, который в зависимости от его длины может служить директором или рефлектором. Расстояние H может меняться от нуля до величины, превышающей, например, 0.1λ Это зависит от электрических требований к антенне. Чем ближе пассивный вибратор расположен к активному, тем меньше резонансная частота антенны. Однако в этом случае приходится считаться с увеличением КСВ и уменьшением полосы пропускания. Длина пассивного вибратора оказывает влияние на резонансную частоту и направленность антенны.

Активный и пассивный вибраторы не обязательно должны иметь прямоугольную форму или быть прямолинейными.

На фиг. 3 показаны измеренные значения КСВ одиночного вибратора с разомкнутым отрезком проводника (шлейфом) и совместно с пассивным директором. Размеры следующие: длина вибратора L=235mm, его ширина 20mm, длина шлейфа L₁ 130mm, его ширина 30mm, длина пассивного вибратора 210mm, его ширина 17mm, толщина двух диэлектрических пластин d 1.75mm, расстояние между ними 7mm. Материалом является стеклотекстолит, его диэлектрическая проницаемость равна приблизительно 4. Можно видеть смещение в сторону нижних частот резонансной частоты антенны.

Диаграмма направленности по мощности на частоте 530 МГц в плоскости E представлена на фиг. 4. Ширина диаграммы направленности в плоскости H равна приблизительно 100^o.

Объяснить влияние пассивного вибратора на снижение резонансной частоты антенны можно, если принять во внимание, что под его воздействием происходит концентрация электрического поля в диэлектрике между излучателями. Это приводит к увеличению эффективной длины вибратора, перераспределению тока и лучшему согласованию. Можно сказать, что при наличии пассивного вибратора излучателями являются края, которыми заканчивается неразрезной симметричный вибратор.

Источники информации.

1. Подторжнов С.М. Воробьева 3.М. Печатные полосковые антенны. Патенты США, Англии, Франции, ФРГ, Японии. М. ЦНИИ "Электроника", 1982, 54 с.

2. Панченко Б. А. Нефедов Е.И. Микрополосковые антенны. M. Радио и связь, 1986, 144 с.

3. Тарасов Н.П. Антенна. Патент RU N 2020665, кл. H O1 Q 1/38, 1994.

Формула изобретения

Антенна ленточный активный и пассивный вибраторы, содержащая диэлектрическую пластину с симметричным цельным вибратором и разомкнутым отрезком проводника на разных ее сторонах, отличающаяся тем, что введен пассивный вибратор, который имеет с активным вибратором электромагнитную связь, а проводники фидера питания присоединены непосредственно к разомкнутому отрезку проводника и к симметричному цельному вибратору.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4