Микрополосковая антенна круговой поляризации

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться в приемных, передающих и приемопередающих антенных устройствах радиотехнических систем различного назначения, в частности для создания фазированных антенных решеток. Техническим результатом является повышение коэффициента полезного действия. Микрополосковая антенна круговой поляризации содержит микрополосковую линию, с одной стороны которой расположена возбуждающая структура, а с другой стороны заземляющий проводник с выполненными в нем щелями, являющимися одновременно излучателями, при этом щели расположены взаимоперпендикулярно по смежным сторонам излучателя квадратной формы, сторона которого выбрана равной половине длины волны, связанного со щелями через первый и второй слои диэлектрика, диэлектрическая постоянная второго слоя в два раза больше диэлектрической постоянной первого слоя диэлектрика, причем щели возбуждены последовательно одним отрезком микрополосковой линии. 1 ил.

 

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться в приемных, передающих и приемопередающих антенных устройствах радиотехнических систем различного назначения, в частности для создания фазированных антенных решеток.

Известны микрополосковые антенны подобной конструкции. Например, в патенте США 5187490 [1] приведено описание микрополосковой щелевой антенны с круговой поляризацией. Антенна выполнена на микрополосковой линии, с одной стороны которой сформирована возбуждающая структура, а вторая сторона линии является заземляющим проводником. Возбуждающая структура выполнена в виде микрополосковой питающей линии, заканчивающейся отрезком микрополосковой линии квадратной формы. Над квадратным отрезком микрополосковой линии размещается металлическая пластина, в которой по окружности выполнены крестообразные щели.

Недостатками такой антенны является низкий коэффициент полезного действия, так как при возбуждении крестообразных щелей неизбежны потери энергии на рассеяние, обусловленные пространственным удалением щелей от квадратного возбудителя. Кроме того, при создании антенной решетки трудно обеспечить фазирование поля, так как необходимо обеспечить взаимодействие смежных крестообразных излучателей, связанных с соседними возбудителями.

Известна также микрополосковая антенна круговой поляризации по заявке Японии 63-139406 [2], выбранная за прототип. Антенна выполнена на микрополосковой линии, с одной стороны которой сформирована возбуждающая структура. Вторая сторона является заземляющим проводником. Возбуждающая структура выполнена в виде микрополосковой питающей линии, связанной с квадратурным мостом, к выходам которого подключены возбудители в виде отрезков микрополосковой линии. Возбудители формируют поле излучения крестообразной щели. Крестообразная щель выполнена в заземляющем проводнике микрополосковой линии. Излучателем антенны является крестообразная щель. Эффективная излучающая поверхность антенны определяется площадью щели.

Недостатком такой антенны является низкий коэффициент полезного действия, обусловленный малой эффективной излучающей поверхностью крестообразной щели и внесением дополнительных потерь энергии элементами квадратурного моста.

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия антенны.

Сущность изобретения заключается в том, что антенна выполнена на микрополосковой линии, с одной стороны которой сформирована возбуждающая структура. Вторая сторона является заземляющим проводником. Возбуждающая структура в виде отрезка линии, последовательно возбуждает две ортогональные щели. Щели расположены на заземляющем проводнике взаимоперпендикулярно по смежным сторонам квадрата. Сторона квадрата равна половине длины волны. Точки возбуждения щелей разнесены на четверть длины волны для обеспечения фазового сдвига и формирования излучения с круговой поляризацией.

Над щелями через два слоя диэлектрика располагается наиболее часто используемый в микрополосковых антеннах [3] излучатель квадратной формы, сторона которого выбрана равной половине длины волны. Второй слой диэлектрика имеет диэлектрическую постоянную, например, в два раза больше диэлектрической постоянной первого слоя диэлектрика. Выполнение возбуждающей структуры в виде отрезка линии сокращает потери и обеспечивает повышение коэффициента полезного действия.

Размещение полуволнового квадратного излучателя через два слоя диэлектрика с указанным соотношением диэлектрических постоянных позволяет обеспечить возбуждение поля в слое первого диэлектрика и предотвратить рассеяние поля излучения за счет более высокой диэлектрической постоянной второго слоя диэлектрика в зоне полуволнового квадратного излучателя. Эффективная излучающая поверхность заявляемой антенны определяется площадью квадратного излучателя и существенно превосходит эффективную излучающую поверхность антенны-прототипа. Взаимодействие полей щелевых возбудителей и квадратного излучателя в зоне двухслойного диэлектрика антенны снижает потери на излучение и повышает коэффициент полезного действия антенны.

На чертеже изображена конструкция микрополосковой щелевой антенны с круговой поляризацией.

Антенна состоит из микрополосковой линии 1, с одной стороны которой находится возбуждающая структура 2, а с другой - заземляющий проводник 3, в котором выполнены две ортогональные щели 4. Над щелями расположен излучатель 5. Пространство между излучателем и щелями заполнено двумя слоями диэлектриков 6 и 7. Точки возбуждения щелей соединены наклонным отрезком линии 8.

Антенна выполнена на микрополосковой линии 1, с одной стороны которой сформирована возбуждающая структура 2. Вторая сторона является заземляющим проводником 3. Возбуждающая структура 2 в виде отрезка линии последовательно возбуждает две ортогональные щели 4. Щели 4 выполнены на заземляющем проводнике 3 взаимоперпендикулярно по смежным сторонам квадрата. Сторона квадрата равна половине длины волны. Возбуждающая структура 2 имеет наклонную часть 8 линии длиной в четверть длины волны для обеспечения фазового сдвига между точками возбуждения щелей и формирования излучения с круговой поляризацией.

Над щелями 4 через два слоя диэлектрика 6 и 7 располагается излучатель квадратной формы 5, сторона которого равна половине длины волны. Второй слой 7 диэлектрика имеет диэлектрическую постоянную, например, в два раза больше диэлектрической постоянной первого слоя 6 диэлектрика.

При распространении энергии по линии 2 щели возбуждаются со сдвигом в четверть длины волны. Наклонная часть линии 8 имеет длину в четверть длины волны. При ортогональном расположении щелей две кромки излучателя возбуждают волну с круговой поляризацией.

Для проверки эффективности принятых технических решений изготовлен макет антенны, результаты проверки которого показали повышение уровня излучаемой мощности на 1,5-2 дБ по сравнению с прототипом при одинаковой подводимой мощности. В настоящее время на основе заявляемой антенны разрабатывается приемопередающие модули для серийного охранного радиоволнового извещателя для защиты периметров объектов.

Литература

1. Патент США 5187490, МКИ H 01 Q 13/10, НКИ 343/770, 1993 г.

2. Патент Японии 63-139406, МКИ H 01 Q 21/24, НКИ 343/770, 1988 г.

3. Антенны эллиптической поляризации: Сб. статей./Под ред. А.И.Шпунтова. - М.: Иностранная литература, 1961.

Микрополосковая антенна круговой поляризации, содержащая микрополосковую линию, с одной стороны которой расположена возбуждающая структура, а с другой стороны заземляющий проводник с выполненными в нем щелями, являющимися одновременно излучателями, отличающаяся тем, что щели расположены взаимоперпендикулярно по смежным сторонам излучателя квадратной формы, сторона которого выбрана равной половине длины волны, связанного со щелями через первый и второй слои диэлектрика, диэлектрическая постоянная второго слоя в два раза больше диэлектрической постоянной первого слоя диэлектрика, причем щели возбуждены последовательно одним отрезком микрополосковой линии.