Совмещенная микрополосковая антенна

Авторы патента:

H01Q9/00 - "Короткие" (в электрическом смысле) антенны с размерами, не превышающими удвоенную рабочую длину волны и составленные из электропроводящих активных излучающих элементов (петлевые антенны H01Q 7/00; волноводные рупоры или раструбы H01Q 13/00; щелевые антенны H01Q 13/00; комбинированные конструкции из активных элементов со вторичными устройствами, выполняемые с целью формирования требуемой диаграммы направленности антенны H01Q 19/00; комбинированные конструкции из двух и более активных элементов H01Q 21/00)

Владельцы патента RU 2571914:

Кабетов Роман Владимирович (RU)
Каланчин Николай Андреевич (RU)

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи в УВЧ- и СВЧ-диапазонах. Технический результат - многократное использование площади, занимаемой антенной, что способствует увеличению направленности антенны на некоторых частотах. Для этого предлагается совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна, состоящая из объединенных в симметричные вибраторы пар плеч, выполненных в виде тонкого слоя металла, нанесенного на непроводящую подложку. При этом пары плеч имеют различные размеры, причем большие плечи имеют полую форму, а пары плеч меньшего размера могут быть целиком размещены внутри плеча симметричного вибратора большего размера. 2 ил.

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи в УВЧ- и СВЧ-диапазонах.

Известна микрополосковая антенна, представляющая собой ленточный вибратор [1], состоящий из двух плеч в виде прямоугольных полосок металла, расположенных на диэлектрической подложке. Резонансная длина волны такой антенны λ_рез зависит от относительной диэлектрической проницаемости подложки ε и длины плеча вибратора ℓ:

Относительная ширина полосы рабочих частот такой антенны невелика и составляет около 5% от рабочей частоты. Для увеличения полосы рабочих частот полоске металла может быть придана гексагональная форма [1].

Для работы в нескольких частотных диапазонах необходимо использовать несколько ленточных вибраторов с различными длинами плеча (в зависимости от частоты, на которую эти вибраторы настроены). Такие вибраторы располагаются на одной подложке рядом друг с другом и занимают большую площадь.

Известна также кольцевая микрополосковая антенна [1]. Внутренняя (полая) часть такой антенны может быть использована для размещения в ней другой кольцевой антенны меньшего радиуса.

Целью изобретения является многократное использование площади, занимаемой ленточными микрополосковыми вибраторами, и, одновременно с этим, обеспечение работы антенны в нескольких разнесенных частотных диапазонах согласно размеру излучателей, а также увеличение направленности антенны на некоторых частотах.

Для этого предлагается совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна. Она состоит из объединенных в симметричные вибраторы пар плеч, выполненных в виде тонкого слоя металла, который нанесен на непроводящую подложку. При этом пары плеч имеют различные размеры.

Достижение цели изобретения достигается за счет придания большим плечам полой формы (то есть удаления части металла из внутренней области полоски металла) и размещения плеч меньшего размера целиком внутри плеча большего размера.

Второй вариант совмещенной многовибраторной микрополосковой антенны предполагает, что пары плеч меньшего размера размещаются целиком внутри плеча большего размера.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:

- фиг. 1 - совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна;

- фиг. 2 - второй вариант совмещенной многовибраторной микрополосковой антенны.

Совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна (фиг. 1) содержит два симметричных вибратора 1-2-3-4-5-6, 7-8-9-10-11-12 и 13-14-15-16-17, 18-19-20-21-22-23, состоящих из плеч гексагональной формы, расположенных один внутри другого, и диэлектрическую подложку 24. С обратной стороны подложки на некотором расстоянии от нее может располагаться металлический экран 25. Конструкция запитывается в центре подключением СВЧ-генератора к точкам 4, 7 и 15, 23.

Второй вариант совмещенной многовибраторной микрополосковой антенны (фиг. 2) подразумевает размещение симметричного вибратора меньшего размера целиком внутри плеча симметричного вибратора большего размера.

Способы питания элементов совмещенной многовибраторной микрополосковой антенны могут быть различными. При этом активным может являться лишь вибратор наименьшего размера.

Совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна работает следующим образом. При подключении питания в местах 4, 7 или 15, 23 к одному из вибраторов в нем образуется стоячая волна тока. Целесообразно выбирать размеры вибраторов так, чтобы они были полуволновыми для своей рабочей частоты. В этом случае диаграмма направленности (ДН) вибратора будет иметь форму тора.

Каждый из элементов антенны наиболее интенсивно излучает в полосе частот, сосредоточенной в окрестности резонансной (для этого элемента) частоты. В области нижних частот активным излучающим элементом является внешний вибратор 1-2-3-4-5-6, 7-8-9-10-11-12, а внутренний вибратор 13-14-15-16-17, 18-19-20-21-22-23, являясь пассивным и имея малые размеры, не вносит искажений в диаграмму направленности. В области высоких частот активен внутренний вибратор. Однако на этих частотах также присутствует определенное влияние внешнего вибратора на внутренний, приводящее к небольшому искажению формы ДН.

Диаграмма направленности совмещенной многовибраторной микрополосковой антенны симметрична относительно оси вибратора. Для формирования однонаправленного излучения параллельно подложке может быть размещен проводящий экран-рефлектор 25, отдаленный от подложки на некоторое расстояние, подбираемое из условия минимизации коэффициента стоячей волны и уровня обратного излучения.

При размещении в каждом большем плече пар плеч меньшего размера, образующих симметричный вибратор, на резонансной частоте меньшего вибратора будут излучать сразу два разнесенных по пространству элемента. Как известно [3], при совместном излучении нескольких одинаковых элементов достигается увеличение направленности антенны.

Резонансные частоты излучателей, образующих совмещенную многовибраторную микрополосковую антенну, могут быть подобраны из условия получения нескольких разнесенных рабочих поддиапазонов частот либо таким образом, чтобы полосы соседних поддиапозонов примыкали друг к другу, а характеристики излучателей менялись бы незначительно в пределах своей рабочей полосы. Во втором случае совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна будет сохранять свои характеристики в широкой полосе частот.

Таким образом, предложенная совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна позволяет более эффективно использовать отводимую под антенну площадь, обеспечить прием/передачу радиоволн в нескольких разнесенных диапазонах частот и повысить направленные свойства антенны.

ЛИТЕРАТУРА

1. Панченко Б.А., Нефедов Е.И. Микрополосковые антенны. - М.: Радио и связь, 1986.

2. Carver K.R, Mink J.W. Microstrip antenna technology. / IEEE Trans, 1981, v. AP 29, №1. - p.2-24.

3. Фельд Я.Н., Бененсон Л.С. Основы теории антенн: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. - М.: Дрофа, 2007. - 491 с., ил.

Совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна, состоящая из объединенных в симметричные вибраторы пар плеч, выполненных в виде тонкого слоя металла, нанесенного на непроводящую подложку, отличающаяся тем, что пары плеч имеют различные размеры, причем большие плечи имеют полую форму, и внутри плеча большего размера целиком размещаются пары плеч меньшего размера.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к антеннам для космических аппаратов (КА), функционирующих на орбите высотой от 400 км до 1000 км. Диаграмма направленности (ДН) таких антенн должна иметь максимум в направлениях ±(60°÷70°) и коэффициент эллиптичности (КЭ) не менее 0.4 в секторе углов от -70° до 70° от оси антенны.

Бортовая коротковолновая антенна подвижного объекта // 2556446

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике, и бортовая коротковолновая антенна (БКВА) подвижного объекта (ПО) может быть использована в качестве передающей ненаправленной антенны для работы как ионосферными, так и поверхностными волнами совместно с KB радиостанцией средней мощности, установленной на борту ПО.

Дипольная антенна // 2546069

Изобретение относится к антенной технике, в частности к дипольным антеннам с отражающим экраном с полунаправленной диаграммой направленности, и может быть использовано в технике связи для приема сигналов навигационных систем и для организации приемо-передающего канала с Землей в командно-телеметрических системах.

Диапазонный ультракоротковолновый вибратор // 2538909

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве приемной и/или передающей УКВ антенны совместно с широкодиапазонными УКВ радиостанциями.

Способ создания плазменной антенны // 2536338

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для исследования магнитосферы Земли и для задач дальней НЧ радиосвязи. Технический результат - повышение мощности НЧ источника электромагнитного излучения, улучшение качества НЧ радиосвязи.

Ненаправленная широкополосная антенна // 2535178

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в качестве приемной и/или передающей антенны совместно с широкополосными радиостанциями. Технический результат - расширение рабочего диапазона путем обеспечения функционирования антенны в диапазоне низких частот.

Коническая ультракоротковолновая антенна // 2535177

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в качестве приемной и/или передающей антенны совместно с широкодиапазонными УКВ радиостанциями.

Компактный широкодиапазонный конический несимметричный вибратор // 2533867

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве приемных и/или передающих антенн широкодиапазонных УКВ-радиостанций и навигационных систем типа "GPS" и "ГЛОНАСС".

Совмещенные антенны (варианты) // 2525742

Изобретение относится к радиосвязи и предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи в ВЧ- и ОВЧ-диапазонах.

Способ регистрации отраженного сигнала при радиолокации // 2519443

Изобретение относится к сверхширокополосной (СШП) радиолокации и может быть использовано для решения задач, требующих определения трехмерной формы объектов или определения положения объектов.

Вибраторная антенна // 2572072

Использование: для передающей или приемной антенны летательного аппарата в дециметровом диапазоне длин волн. Сущность изобретения заключается в том, что вибраторная антенна содержит излучатель, размещенный над экраном, коаксиальный соединитель, размещенный под экраном и включающий центральный проводник, при этом вдоль продольной оси антенны дополнительно установлен корпус антенны, в котором между излучателем и коаксиальным соединителем установлено согласующее устройство, включающее центральный проводник и изолятор, расположенный между корпусом антенны и центральным проводником, при этом излучатель и центральные проводники согласующего устройства и коаксиального соединителя выполнены за одно целое, излучатель и часть корпуса антенны, расположенная над экраном, опрессованы радиопрозрачным теплозащитным материалом, а корпус антенны выполнен с возможностью фиксирования в экране, часть корпуса антенны, расположенная под экраном, выполнена в виде внешнего контакта коаксиального соединителя. Технический результат: упрощение конструкции, повышение технологичности изготовления, уменьшение габаритов, улучшение эксплуатационных характеристик, повышение надежности. 4 ил.

Малогабаритная сверхнаправленная антенна вч диапазона с кардиоидной диаграммой направленности // 2577198

Изобретение относится к малогабаритной сверхнаправленной антенне ВЧ диапазона с кардиоидной диаграммой направленности (ДН), предназначенной для использования в конструкциях малогабаритных направленных антенных систем, включая ФАР ВЧ диапазона. Технический результат - повышение эффективности и качества согласования кардиоидной антенны в широком диапазоне частот за счет реализации сверхнаправленности и эффекта бегущей волны. Для этого антенна включает двухпроводную линию с бегущей волной, где роль излучающих элементов, формирующих ДН, выполняют вертикальные отрезки, в один из которых включен малошумящий усилитель или генератор, а в другой - нагрузка, согласованные с линией, что снижает реактивность антенны и улучшает ее согласование с радиосредствами. Для увеличения действующей высоты и коэффициента усиления излучателя двухпроводной линии может быть придана форма малогабаритного ромбического излучателя с нагрузкой при расположении плоскости ромба вертикально относительно земли, и предусмотрено включение в механизм излучения, помимо вертикальных проводов, также всех сторон ромба пропорционально проекциям векторов тока на вертикальную ось координатной системы. 4 ил.

Малогабаритная резонансная рамочная коаксиальная антенна // 2583758

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в приемопередающей радиоаппаратуре, преимущественно в средневолновых и коротковолновых системах радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в повышении мощности излучения при сохранении малых габаритов антенны. Малогабаритная резонансная рамочная коаксиальная антенна состоит из схемы настройки и согласования и коаксиального излучателя. Схема настройки и согласования содержит настроечные катушки индуктивности L1-LN+2, настроечные конденсаторы переменной емкости C1-CN+2, разделительный конденсатор Ср, трансформатор Тр. Коаксиальный излучатель состоит из N+1 коаксиальных рамок, соединенных между собой на концах оболочками электрически так, что образуется общая оболочка. Коаксиальный излучатель подключен к настроечным конденсаторам переменной емкости C1-CN+2 общей оболочкой и внутренними проводниками каждой рамки в отдельности с одного конца и к настроечным катушкам индуктивности L1-LN+2 - с другого. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Планарная линейная фазированная антенная решетка с расширенным сканированием луча // 2583869

Изобретение относится к антенной технике. Планарная фазированная антенная решетка с формированием и сканированием луча содержит: планарный волновод, образованный верхним и нижним проводящими экранами с диэлектрическим слоем между ними; фазированную решетку, содержащую излучатели для формирования фронта электромагнитной волны внутри планарного волновода; по меньшей мере одну заднюю отражающую структуру, расположенную позади фазированной решетки; по меньшей мере одну отклоняющую структуру, выполненную в диэлектрическом слое таким образом, чтобы отклонять фронт электромагнитной волны внутри волновода, при этом значение диэлектрической проницаемости упомянутой отклоняющей структуры не равно значению диэлектрической проницаемости упомянутого диэлектрического слоя волновода. Верхний проводящий экран может быть короче нижнего проводящего экрана. Планарная фазированная антенная решетка может дополнительно содержать средство для преобразования вертикально поляризованной волны в упомянутом планарном волноводе в горизонтально поляризованную пространственную волну, формируемую вдоль внешней границы планарного волновода. Технический результат заключается в возможности получения компактной фазированной антенной решетки, обеспечивающей максимальный угол сканирования луча не меньше ±75 градусов. 3 н., 64 з.п. ф-лы, 10 ил.

Промежуточный возбудитель коротковолновой антенны подвижного объекта // 2585918

Изобретение относится к антенной технике. Заявленный промежуточный возбудитель коротковолновой антенны подвижного объекта содержит индуктивный проводник, размещенный в экранированном подкрышевом пространстве подвижного объекта и подключенный одним концом к блоку дискретных реактивных нагрузок, а другим - через блок настройки и согласования к выходу бортовой коротковолновой радиостанции, причем периферийные трети индуктивного проводника, размещенного в подкрышевом пространстве, выполнены в виде сосредоточенных индуктивных нагрузок. Техническим результатом является расширение диапазона рабочих частот без увеличения габаритов подкрышевого пространства подвижного объекта и без снижения уровня трансформаторной связи с корпусом подвижного объекта. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Самолетная ультракоротковолновая антенна // 2589858

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антенной технике и, в частности, предназначена для работы с УКВ радиостанциями, размещенными на подвижных объектах: летательных аппаратах (ЛА), автомобилях и т.п. Техническим результатом является разработка самолетной УКВ антенны, обеспечивающей более широкодиапазонную работу по согласованию. Самолетная УКВ антенна состоит из нижней 1 и верхней 2 частей, разделенных диэлектрической вставкой 3. Нижняя часть 2 выполнена в виде полого проводника, в полости которого размещены два отрезка 5, 6 коаксиального фидера, выполняющие роль трансформирующих элементов, нижние концы которых соответственно подключены к соответствующим входам сумматора 7, обеспечивающего согласование их суммарного сопротивления с волновым сопротивлением фидера 11 от бортовой радиостанции. Экранные оболочки отрезков 5, 6 электрически соединены друг с другом и с верхней кромкой нижней части 1 антенны, а их центральные проводники подключены к верхней части 2 антенны. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Малогабаритная перестраиваемая антенна // 2592052

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании малогабаритных широко перестраиваемых антенных устройств для аппаратуры связи и передачи данных в СВ, KB диапазонах частот. Антенна содержит первый (1) и второй (2) соосно расположенные токопроводящие цилиндры, катушку индуктивности (4), а также N коммутаторов (4) и N дополнительных цилиндров (3), соосно расположенных с первым (1) и вторым (2) токопроводящими цилиндрами, соединенными таким образом, что в совокупности они образуют колебательный контур, настроенный на частоту излучаемого или принимаемого сигнала. Первый вывод катушки индуктивности (4) подключен к первому цилиндру (1), второй вывод катушки индуктивности (4) подключен к центральному проводнику (6) фидерной линии (7), питающей антенну, а к оплетке фидерной линии (7) подключен второй цилиндр (2). Второй цилиндр (2) расположен между первым цилиндром (1) и катушкой индуктивности (4). Дополнительные цилиндры (3) все вместе или в определенной комбинации, каждый через отдельный коммутатор из N коммутаторов (5), могут иметь электрическое соединение со вторым цилиндром (2), тем самым увеличивая длину второго цилиндра (2). Технический результат заключается в увеличении перестройки резонансной частоты антенны при сохранении эффективности, что позволяет обеспечить надежную связь в СВ, KB диапазонах частот мобильным и стационарным абонентам. 2 ил.

Промежуточный возбудитель невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта // 2593916

Изобретение относится к антенной технике. Особенностью заявленного промежуточного возбудителя невыступающей коротковолновой передающей антенны подвижного объекта является то, что горизонтальные части П-образных элементов объединены и электрически соединены друг с другом и установлены вдоль продольной оси симметрии экранированного подкрышевого пространства подвижного объекта, а их периферийные трети выполнены в виде плавных переходов, подключенных к вершинам соответствующих пар вертикальных частей П-образных элементов, размещенных вне экранированного подкрышевого пространства подвижного объекта. Техническим результатом является повышение эффективности антенны. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Печатно-полосковый шунтовой вибратор // 2604348

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в антенных решетках. Технический результат - обеспечение согласования устройства в широком диапазоне частот, уменьшение коэффициента отражения и габаритов устройства. Печатно-полосковый шунтовой вибратор содержит диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположена плоская проводящая пластина Т-образной формы, образующая разделенные щелью плечи первого вибратора и экран питающей полосковой линии. На другой стороне подложки расположен второй вибратор, параллельный первому вибратору и соединенный своими концами с концами плеч первого вибратора, а также питающую полосковую линию, пересекающую щель в Т-образной пластине, при этом проекция второго вибратора на плоскость проводящей Т-образной пластины не выходит за ее рамки. Расстояние между соединениями вибраторов может быть меньше, чем длина самих вибраторов, и они также могут быть выполнены в виде металлизированных отверстий в подложке. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Антенный излучатель // 2619806

Изобретение относится к антеннам, конструкциям из антенных элементов. Антенный излучатель включает фланец и два вибратора. Каждый вибратор снабжен диэлектрической подложкой с металлизацией, питающей линией и группой контактов подключения приемо-передающей аппаратуры. Фланец антенного излучателя в плане выполнен в форме круга, который составлен из секторов плоских пластин с отбортованными по краям вдоль радиуса кромками. Диэлектрическая подложка каждого вибратора выполнена плоской. Металлизация на диэлектрической подложке выполнена, по меньшей мере, из пары металлизированных рисунков, нанесенных первый на лицевой стороне и второй на тыльной стороне диэлектрической подложки. При этом первый металлизированный рисунок выполнен из двух шлейфов, каждый из которых снабжен плечом и полосой, освобожденной от металлизации. Второй металлизированный рисунок выполнен из одного шлейфа, который снабжен двумя симметричными разнонаправленными плечами. Причем шлейфы вибраторов размещены вдоль продольной оси антенного излучателя. В шлейфах сквозь диэлектрическую подложку выполнены верхние переходные отверстия под элементы соединения металлизированных рисунков и нижние переходные отверстия под элементы крепления вибраторов к фланцу. Питающая линия протянута в освобожденной от металлизации полосе шлейфов первого металлизированного рисунка каждого вибратора. Группа контактов подключения приемо-передающей аппаратуры каждого вибратора включает расположенные вблизи друг от друга в области нижней части первого металлизированного рисунка центральный контакт, который соединен с исходной точкой питающей линии, и боковые контакты. Боковые контакты соединены соответственно с каждым из шлейфов первого металлизированного рисунка и со шлейфом второго металлизированного рисунка. Кроме того, плоскости вибраторов соединены между собой крестообразно и установлены между стенками отбортованных кромок секторов перпендикулярно плоскости фланца с возможностью электрического контакта посредством элементов крепления, которые размещены в нижних переходных отверстиях вибратора, совмещенных с отверстиями отбортованной кромки секторов фланца. Технический результат заключается в получении требуемой формы диаграммы направленности и уменьшение боковых лепестков антенного излучателя. 4 ил.