Багатодіапазонна антена кругової поляризації

Реферат: Багатодіапазонна антена кругової поляризації належить до антенної техніки і призначена для використання або як самостійної антени, або як елемента антенної ґратки, наприклад як багатодіапазонної антени для роботи в мережах мобільного зв'язку. Багатодіапазонна антена кругової поляризації містить плоский випромінювач трикутної форми і металевий екран, причому плоский випромінювач трикутної форми виконаний з резонуючими отворами трикутної форми. Випромінювач трикутної форми розташовується паралельно до площини екрана на відстані d, вибраній із співвідношення 0,005   d  0,15 , де  - середня довжина хвилі. Плоский випромінювач трикутної форми збуджується у вершинах струмами рівної амплітуди з фазами 0, 120 і 240 для першої, другої та третьої вершин відповідно. Технічним результатом є створення поля кругової поляризації в декількох діапазонах частот. UA 107376 C2 (12) UA 107376 C2 UA 107376 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до антенної техніки і призначений для використання або як самостійної антени, або як елемента антенної ґратки. Пристрій належить до класу багатодіапазонних антен кругової поляризації. Відомі антени кругової поляризації, які можуть випромінювати поле кругової поляризації при збудженні в них двох вироджених ортогональних типів коливань з відносним зсувом фази 90 градусів. У таких антенах використовуються плоскі випромінювачі, зазвичай круглої або квадратної форми, при включенні двох ортогонально розташованих збуджувачів, що забезпечують зсув по фазі 90 градусів. Збудження випромінювача проводиться від загальної лінії живлення і подільника з додатковими відрізками ліній, що забезпечують необхідний набіг фази (Панченко Б.А. Мікросмугові антени / Б.А. Панченко, Є.І. Нефедов. - Μ.: Радіо і зв'язок, 1986. - 144 с). Цим антенам притаманний недолік - неможливість роботи в декількох діапазонах частот, оскільки випромінювач формує поле кругової поляризації тільки в одному частотному діапазоні. Найбільш близькою по технічній суті до антени, яка заявляється, є багатодіапазонна антена, що складається з екрана і плоского випромінювача трикутної форми, розташованого перпендикулярно до площини екрана. Точка живлення для цієї антени підключена до однієї з вершин плоского випромінювача трикутної форми, яка розташовується ближче всього до екрана (Потапов А.А. Фрактали в радіофізиці і радіолокації / А.А.Потапов. - Μ.: Логос, 2002. 664 с.). Плоский випромінювач трикутної форми виконаний у вигляді фрактальної структури на основі серветки Серпінського. Фрактальні структури такого типу відповідають принципу самоподібності і не мають характеристичного розміру, оскільки нескінченне число масштабів і розмірів спостерігаються в одному об'єкті. Завдяки такій властивості фрактальні структури багатодіапазонні в електромагнітному сенсі. Цим антенам притаманний недолік - неможливість створення поля кругової поляризації, оскільки антени, виконані на основі серветки Серпінського, формують поле лінійної поляризації. Вектор електричного поля Ε для таких антен орієнтований перпендикулярно до площини екрана антени, а вектор магнітного поля Η орієнтований паралельно до площини екрану. Використання поля лінійної поляризації не доцільно у випадку, якщо антени розташовуються на мобільних пристроях, які переміщуються. Щоб уникнути можливих проблем прийому-передачі радіохвиль, слід використовувати антени кругової поляризації. Задачею винаходу є створення конструкції площинної багатодіапазонної антени кругової поляризації. Поставлена задача вирішується тим, що у багатодіапазонній антені застосований плоский випромінювач трикутної форми і металевий екран, при цьому плоский випромінювач трикутної форми виконаний з резонуючими отворами трикутної форми, при цьому плоский випромінювач трикутної форми розташовується паралельно до площини екрана на відстані d, вибраній зі співвідношення 0,005 λ  d  0,15 λ, де λ - середня довжина хвилі; при цьому плоский випромінювач трикутної форми збуджується у вершинах струмами рівної амплітуди з фазами 0, 120, 240 градусів для першої, другої та третьої вершин відповідно. Технічний результат полягає в розташуванні плоского випромінювача трикутної форми антени над паралельно розташованим екраном, а також у збудженні плоского випромінювача трикутної форми струмами в трьох вершинах із заданим зсувом фаз, що дозволяє створити поле кругової поляризації. Перевагою даної багатодіапазонної антени кругової поляризації є відносна простота реалізації і компактність площинної структури. Все це дозволяє використовувати даний тип антен для роботи в декількох діапазонах частот. Таким чином, характерні ознаки технічного рішення, що заявляється, є суттєвими і це технічне рішення відповідає критерію істотні відмінності. На кресленні представлена схема пропонованої багатодіапазонної антени кругової поляризації. Багатодіапазонна антена кругової поляризації, схема якої зображена на кресл. складається з плоского випромінювача трикутної форми 4 з резонуючими отворами трикутної форми 5, 6 і металевого екрана 7. Вибір відстані d проводиться, виходячи з умови одномодового збудження випромінювача трикутної форми. Багатодіапазонна антена кругової поляризації у режимі, наприклад, випромінювання на частоті одного з робочих діапазонів, працює таким чином. Вершина 1 плоского випромінювача трикутної форми збуджується струмом з фазою 0°, що створює електромагнітні хвилі в структурі 1 UA 107376 C2 5 10 15 20 25 30 35 без додаткового зсуву фази (0°); вершина 2 плоского випромінювача трикутної форми збуджується струмом з фазою 120°, що створює електромагнітні хвилі в структурі зі зсувом фази 120° (щодо електромагнітних хвиль створюваних при збудженні вершини 1); вершина 3 плоского випромінювача трикутної форми збуджується струмом з фазою 240°, що створює електромагнітні хвилі в структурі із зсувом фази на 240° (відносно електромагнітних хвиль, створюваних при збудженні вершини 1). У такому випадку, сумарне електромагнітне поле антени в режимі випромінювання буде мати кругову поляризацію, оскільки вектори парціальних полів, порушуваних різними вершинами, також зрушені на 120 градусів відносно один одного в просторі. У підсумку суперпозиції полів, створюваних антеною при збудженні плоского випромінювача трикутної форми по окремих вершинах на осі, перпендикулярній площині плоского випромінювача трикутної форми, і яка проходить через його центр, формується поле кругової поляризації. Причому нерівномірність поля, формованого антеною при використанні трьох точок збудження у трьох вершинах, буде менше, ніж при використанні аналогів антени з двома ортогонально розташованими збуджувачами, що забезпечують зсув по фазі 90 градусів. Технічна суть винаходу забезпечує роботу багатодіапазонної антени кругової поляризації у багаточастотному режимі. Дана багатодіапазонна антена кругової поляризації може використовуватися замість декількох однодіапазонних антен кругової поляризації. Така конструкція багатодіапазонної антени виявляє нові споживчі властивості: зменшення товщини антени і можливість формування поля кругової поляризації у декількох діапазонах частот, що дозволяє поліпшити роботу систем зв'язку при використанні антен кругової поляризації. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Багатодіапазонна антена кругової поляризації, що містить плоский випромінювач трикутної форми і металевий екран, причому плоский випромінювач трикутної форми виконаний з резонуючими отворами трикутної форми, яка відрізняється тим, що плоский випромінювач трикутної форми розташовано паралельно до площини екрана на відстані d, вибраній із співвідношення: 0,005   d  0,15 , де  - середня довжина хвилі, при цьому плоский випромінювач трикутної форми збуджується у вершинах струмами рівної амплітуди з фазами 0, 120 і 240 для першої, другої та третьої вершин відповідно. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2