Дискова мікросмужкова антена

Реферат: Дискова мікросмужкова антена містить діелектричну підкладку, на одному боці якої розміщена заземлена підставка, а на іншому боці - збуджувальний мікросмужковий провідник та провідниковий диск із щілинним випромінювачем у вигляді радіально розташованої прямокутної щілини. В провідниковому диску додатково виконаний секторний виріз, додатково введений розміщений на дисковій діелектричній пластині другий провідниковий диск, в якому також виконані радіально розташована прямокутна щілина та секторний виріз, конфігурація розташування яких співпадає із дзеркальним відображенням першого провідникового диска, причому перший та другий диски встановлені співвісно та з можливістю пересування один відносно одного навколо спільної осі, забезпечуючи переміщення прямокутної щілини першого провідникового диска в межах секторного вирізу другого провідникового диска й навпаки прямокутної щілини другого провідникового диска в межах секторного вирізу першого провідникового диска та за умов збереження гальванічного контакту між обома провідниковими дисками. UA 85643 U (54) ДИСКОВА МІКРОСМУЖКОВА АНТЕНА UA 85643 U UA 85643 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до антенної техніки надвисоких частот і використовується в радіотехнічних системах різного призначення як самостійний пристрій, так й як випромінювачі у фазованих антенних ґратках. Відома компактна мікросмужкова антена з компонуванням інших елементів на поверхні антени й внесених елементів у вигляді ребер загнутих у всередину простору між екраном і випромінюючою пластиною [1]. До недоліків даного пристрою належить конструктивна складність забезпечення ідентичності виконання розмірів елементів при серійному виробництві для забезпечення необхідних характеристик. Відома [2] одношарова мікросмужкова антена, що складається з підкладки й сформованих на підкладці випромінювача у формі кільця або багатокутника й живильної підкладки, відділеної від випромінювача проміжком заданої постійної величини. Недоліком даного пристрою є відсутність елементів регулювання електромагнітного зв'язку для досягнення заданих параметрів. Відома [3] мікросмужкова антена, у якої підкладка антенного елемента виконана стаканоподібної форми з діелектричного матеріалу з екранною металізованою внутрішньою порожниною, при цьому друкований провідник, розташований зверху діелектричного стакана, з'єднаний з високочастотним кабелем через металізовану внутрішню порожнину підкладки й отвір. Описана конструкція складна в технологічному плані та у настройці. Найбільш близьким аналогом є дисковий випромінювач із неоднорідністю щілинного типу [4]. Випромінювач містить діелектричну підкладку із заземленою підставкою з одного боку, провідниковий диск із радіальною щілиною й відрізком збуджувального мікросмужкового провідника з іншого боку. Недоліком аналога є відсутність елементів для настройки й компенсації змін характеристик, обумовлених технологічними похибками при виготовленні випромінювача. В основу корисної моделі поставлена задача створення дискової мікросмужкової антени, що сполучає в собі можливість перебудови й регулювання характеристик, достатню простоту конструкції й зручність при експлуатації. Поставлена задача вирішується тим, що в провідниковому диску додатково виконаний секторний виріз, крім того додатково введений розміщений на дисковій діелектричній пластині другий провідниковий диск, в якому також виконані радіально розташована прямокутна щілина та секторний виріз, конфігурація розташування яких співпадає із дзеркальним відображенням першого провідникового диска, причому перший та другий диски встановлені співвісно та з можливістю пересування один відносно одного навколо спільної осі, забезпечуючи переміщення прямокутної щілини першого провідникового диска в межах секторного вирізу другого провідникового диска й навпаки - прямокутної щілини другого провідникового диска в межах секторного вирізу першого провідникового диска та за умов збереження гальванічного контакту між обома провідниковими дисками. Суть корисної моделі пояснюється кресленням. Фіг. 1. Загальний вигляд моделі. Фіг. 2. Вигляд моделі (переріз А-А). Фіг. 3. Вигляд моделі (переріз Б-Б). Фіг. 4. Загальний вигляд моделі зверху (без діелектричної пластини). Фіг. 5. Залежність випроміненої за нормаллю потужності від частоти при варіації кута Р між щілинами. Фіг. 6. Залежність випроміненої за нормаллю потужності від кута β між щілинами. Фіг. 7. Залежність центральної частоти робочої смуги випромінювання від кута β між щілинами. Фіг. 8. Залежність КСХН від частоти при варіації кута β між щілинами. Пристрій містить: 1 - діелектрична підкладка; 2 - заземлена підставка; 3 - провідниковий диск; 4 - мікросмужковий провідник; 5 - прямокутна щілина; 6 - секторний виріз; 7 - діелектрична пластина; 8 - провідниковий диск; 9 - прямокутна щілина; 10 - секторний виріз. Діелектрична пластина 7 з провідниковим диском 8 накладається на діелектричну підкладку 1 з провідниковим диском 3 таким чином, що провідникові диски 3 і 8 встановлені співвісне та з можливістю пересування один відносно одного навколо спільної осі, забезпечуючи переміщення прямокутної щілини 5 першого провідникового диска 3 в межах секторного вирізу 10 другого провідникового диска 8 й навпаки - прямокутної щілини 9 другого провідникового диска 8 в межах секторного вирізу 6 першого провідникового диска 1 та за умов збереження гальванічного контакту між обома провідниковими дисками. При зборці дискової антени (фіг. 4) секторний виріз 10 провідникового диска 8 розміщається над прямокутною щілиною 5 1 UA 85643 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 провідникового диска 3, а прямокутна щілина 9 провідникового диска 8 розташовується над секторним вирізом 6 провідникового диска 3. Таким чином, у результаті одержуємо дискову мікросмужкову антену з двома прямокутними щілинами з можливістю зміни їхнього взаємного розташування відносно один одного. При повороті діелектричної пластини 7 щодо діелектричної підкладки 1 на кут β (фіг. 4) величина повороту визначається розкривом секторних вирізів 6 й 10, при цьому довжина секторних вирізів більше або дорівнює довжині прямокутних щілин 5 і 9, а довжина прямокутних щілин дорівнює (0,70,8)R, де R - радіус провідникових дисків. При подачі електромагнітної енергії на відрізок мікросмужкової лінії, утвореною діелектричною підкладкою 1, заземленою підставкою 2 і мікросмужковим провідником 4 у простору між провідниковим диском 3 і заземленою підставкою 2 збуджуються коливання, що приводить як до резонансного поглинання енергії, так і до випромінювання в певних смугах частот. Оскільки випромінювання з провідникового диска здійснюється за рахунок крайового локалізованого поблизу крайки провідникового диска, а саме з зазорів між провідниковим диском і заземленою підставою, то внесення прямокутних щілин у провідниковий диск викликає додаткове випромінювання, оскільки змінюється структура струмів у провідниковому диску, а це відповідно позначається на опорі випромінювання, що, у свою чергу, викликає як зсув робочої смуги частот, так і додаткове узгодження дискової мікросмужкової антени. Зміною взаєморозташування прямокутних щілин 5 й 9 поворотом діелектричної накладки 7 щодо діелектричної підкладки 1 на кут β (фіг. 4) досягається настройка моделі на задані характеристики. Виготовлений й випробуваний макет, що відповідає всім істотним ознакам запропонованої корисної моделі. Макет пропонованої дискової мікросмужкової антени виконувався на базі фольгованого діелектрика ФЛАН-3,8 з діелектричною проникністю 3,8 і товщиною 0,5 мм, при цьому провідникові диски, які мають діаметр 35 мм і відрізок мікросмужкової лінії виготовлялися методом фотолітографії, кут секторного вирізу 90°, прямокутні щілини шириною 1 мм і довжиною 0,8R, де R - радіус провідникового диска. Характеристики макета досліджувалися експериментально на панорамному вимірнику КСХН й ослаблення в діапазоні 24 ГГц. Результати випробувань наведені на кресленні фіг. 5-8. На фіг. 5. наведено залежність випромінюваної за нормаллю потужності від частоти при варіації кута β між щілинами. Як видно із графіків, зміною величини кута β робоча смуга випромінювання антени зрушується за частотою, при цьому змінюється величина випроміненої потужності. Залежність випроміненої за нормаллю потужності випромінювання від кута між щілинами β наведена на фіг 6, а залежність центральної частоти робочої смуги випромінювання від кута між щілинами β ілюструється фіг. 7. Як видно з наведених характеристик при варіації величини кута β в межах 110°135° потужність випромінювання змінюється в межах 10 % при перебудові центральної частоти робочої смуги до 9 %. Досліджено вплив перебудови макета на узгодження. Залежність КСХН від частоти при варіації кута між щілинами наведена на фіг. 8. Джерела інформації: 1. Татарников Д.В., Астахов А.В. и др. Патент RU МПК7 H01Q 3/00, H01Q 1/38, H01Q 21/24 № 2390890 C2. Компактная микрополосковая антенна без использования диэлектрика (варианты). Опубл. 27.05.2010. 2. Хван Хонг Мун, Федотов А.Н. и др. Патент RU МПК7 Н01Q 1/38 № 2327263 С2. Однослойная микрополосковая антенна. Опубл. 20.07.2007. 3. Шугаева В.Ф., Бойко С.Н. Патент RU МПК7 H01Q 1/38 № 2256591 С1. Микрополосковая антенна с широкой диаграммой направленности. Опубл. 23.06.2004. 4. Майборода Д.В., Погарский С.А., Пшеничная С.В., Сапрыкин И.И. Характеристики дискового излучателя с неоднородностью щелевого типа. Тезисы 22-ой Крымской конференции "СВЧ-техника и спутниковые телекоммуникационные технологии № (КрымМиКо-2012). Севастополь, 2012. - Т. 2. - С. 437-439. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 1. Дискова мікросмужкова антена, що містить діелектричну підкладку, на одному боці якої розміщена заземлена підставка, а на іншому боці - збуджувальний мікросмужковий провідник та 2 UA 85643 U 5 10 15 20 провідниковий диск із щілинним випромінювачем у вигляді радіально розташованої прямокутної щілини, яка відрізняється тим, що в провідниковому диску додатково виконаний секторний виріз, крім того додатково введений розміщений на дисковій діелектричній пластині другий провідниковий диск, в якому також виконані радіально розташована прямокутна щілина та секторний виріз, конфігурація розташування яких співпадає із дзеркальним відображенням першого провідникового диска, причому перший та другий диски встановлені співвісно та з можливістю пересування один відносно одного навколо спільної осі, забезпечуючи переміщення прямокутної щілини першого провідникового диска в межах секторного вирізу другого провідникового диска й навпаки - прямокутної щілини другого провідникового диска в межах секторного вирізу першого провідникового диска та за умов збереження гальванічного контакту між обома провідниковими дисками. 2. Дискова мікросмужкова антена за п. 1, яка відрізняється тим, що прямокутна щілина виконана короткозамкненою з краю, зверненого до центра провідникового диска, та розімкненою з периферійного краю провідникового диска. 3. Дискова мікросмужкова антена за п. 1 або п. 2, яка відрізняється тим, що радіуси провідникових дисків R виконані рівними, а довжина прямокутної щілини дорівнює (0,70,8)R. 4. Дискова мікросмужкова антена за пп. 1-3, яка відрізняється тим, що висота секторного вирізу дорівнює або перевищує довжину прямокутної щілини. 5. Дискова мікросмужкова антена за пп. 1-4, яка відрізняється тим, що секторні вирізи виконані з кутом розкриття 90°. 3 UA 85643 U 4 UA 85643 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова 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 5