Щілинна антена

Реферат: Щілинна антена належить до радіотехніки і може бути використана у системах зв'язку дециметрового, сантиметрового та міліметрового діапазонів довжин хвиль як самостійна антена або елемент антенної решітки. Антена містить металевий екран зі щілинною лінією, який розташований на першій діелектричній пластині з відносною діелектричною проникністю 1 , роз'єм, компланарну лінію, що з'єднує роз'єм і щілинну лінію, та металевий рефлектор. Щілинна лінія виконана у формі ромба. Між металевим екраном та металевим рефлектором встановлено другу діелектричну пластину з відносною діелектричною проникністю  2 , причому 2  1 . Металевий рефлектор розміщений під кутом  до нормалі. Металевий екран та металевий рефлектор з'єднані бічними металевими стінками. Технічним результатом є збільшення смуги робочих частот, покращення узгодження антени в смузі робочих частот, зменшення бокового випромінювання, підвищення коефіцієнта підсилення і, тим самим, розширення області використання. UA 104959 C2 (12) UA 104959 C2 UA 104959 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до антенної техніки і може бути використаний в системах зв'язку дециметрового, сантиметрового та міліметрового діапазонів довжин хвиль як самостійна антена або елемент антенної решітки. Відома щілинна антена [Патент США № 3,086,204 Island antenna for installation on aircraft, 1963], яка містить металевий екран з прямокутною щілинною лінією, розташований на діелектричній пластині. Дана щілинна антена живиться за допомогою коаксіального кабелю, що спричиняє погіршення узгодження антени та обмежує область її практичного застосування. Найбільш близькою до пропонованого винаходу по технічній суті є щілинна антена [Патент США № US 2001/0050651 A1 Radiocommunications device, and a slot loop antenna, H01Q 13/10; H01Q 13/12, 2001], яка містить металевий екран зі щілинною лінією, розташований на діелектричній пластині, роз'єм, компланарну лінію, що з'єднує роз'єм та щілинну лінію, та металевий рефлектор. Однак в цій антені щілинна лінія виконана у формі прямокутника, що суттєво зменшує смугу робочих частот, а також металевий екран зі щілинною лінією передачі розташований паралельно до металевого рефлектора, за рахунок чого антена має низький коефіцієнт підсилення, та низький ступінь узгодження антени з коаксіальним кабелем, що впливає на область використання. В основу винаходу поставлена задача створення щілинної антени, в якій введення нових конструктивних елементів та нове їх виконання забезпечило би збільшення смуги робочих частот, покращення узгодження антени в смузі робочих частот, зменшення рівня бокового випромінювання та підвищення коефіцієнта підсилення, а отже розширити область використання. Поставлена задача вирішується тим, що в щілинній антені, яка містить металевий екран зі щілинною лінією, розташований на першій діелектричній пластині з відносною діелектричною проникністю 1 , роз'єм, компланарну лінію, що з'єднує роз'єм та щілинну лінію, та металевий рефлектор, згідно із винаходом, щілинна лінія виконана у формі ромба, між металевим екраном та металевим рефлектором встановлено другу діелектричну пластину з відносною діелектричною проникністю  2 , причому 2  1 , металевий рефлектор розміщений під кутом  до нормалі, металевий екран та металевий рефлектор з'єднані бічними металевими стінками. Виконання щілинної лінії у формі ромба розширює смугу робочих частот. Встановлення другої діелектричної пластини з відносною діелектричною проникністю  2 , причому 2  1 , та розташування металевого рефлектора під кутом  до нормалі покращує узгодження антени в смузі робочих частот та підвищує коефіцієнт підсилення. Встановлення бічних металевих стінок зменшує рівень бокового випромінювання. Збільшення смуги робочих частот при одночасному покращенні узгодження антени в смузі робочих частот, зменшення рівня бокового випромінювання та підвищення коефіцієнта підсилення розширює область використання. На Фіг. 1 схематично зображена запропонована щілинна антена; на Фіг. 2 - проекція щілинної антени на площині YOZ; на Фіг. 3 - переріз А-А Фіг. 2. Щілинна антена містить першу діелектричну пластину 3 з відносною діелектричною проникністю 1 , на якій розташований металевий екран 1 зі щілинною лінією 2 та компланарною лінією 4, яка з'єднує роз'єм 8 та щілинну лінію 2. На металевому екрані 1 розташована друга діелектрична пластина 6 з відносною діелектричною проникністю  2 , причому 2  1 , на якій знаходиться металевий рефлектор 5 під кутом  до нормалі, що з'єднаний з металевим екраном 1 бічними металевими стінками 7. Щілинна антена працює наступним чином. Від роз'єму 8 електромагнітна енергія по компланарній лінії 4 надходить у щілинну лінію 2 у металевому екрані 1. На поверхні металевого екрана 1 збуджуються поверхневі струми, що зумовлює випромінювання електромагнітної енергії в зовнішній простір. В результаті вздовж щілинної лінії 2 енергія хвилі поступово зменшується. Щілинна лінія 2 є елементом збудження, у випромінені якого приймає участь уся поверхня металевого екрана 1. Щілинна лінія 2 збуджує струми у площині антени і формує розподіл струмів, який визначається конкретною конфігурацією форми екрана 1 та елемента збудження. При виконанні форми щілинної лінії 2 ромбоподібною, досягається розширення смуги робочих частот у порівнянні з прототипом за рахунок змінної відстані від точок елемента збудження до границь екрана 1, що обумовлює виникнення локальних резонансів для просторових гармонік струму на різних частотах. 1 UA 104959 C2 5 Завдяки металевому рефлектора 5 та бічним металевим стінкам 7 щілинна антена має однонапрямлене випромінювання та більший коефіцієнт підсилення. Встановлення другої діелектричної пластини 6 з відносною діелектричною проникністю  2 , причому 2  1 , та розташування металевого рефлектора 5 під кутом  до нормалі призводить до зміни величини хвилевого опору вздовж щілинної лінії 2 та покращує узгодження антени в смузі робочих частот. Розміри бічних металевих стінок 7 визначаються співвідношеннями: b2  2  b1  1 ;   b3  b 2  2a  tg 90    , причому b1  0,02  щл ,  щл - довжина хвилі у щілинній лінії 2. 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 Щілинна антена, яка містить металевий екран зі щілинною лінією, який розташований на першій діелектричній пластині з відносною діелектричною проникністю 1 , роз'єм, компланарну лінію, що з'єднує роз'єм і щілинну лінію, та металевий рефлектор, яка відрізняється тим, що щілинна лінія виконана у формі ромба, між металевим екраном та металевим рефлектором встановлено другу діелектричну пластину з відносною діелектричною проникністю  2 , причому 2  1 , а металевий рефлектор розміщений під кутом  до нормалі, при цьому металевий екран та металевий рефлектор з'єднані бічними металевими стінками. 2 UA 104959 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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 3