Дискова мікросмужкова антена зі щілинами

Реферат: Дискова мікросмужкова антена зі щілинами містить діелектричну підкладку, на одному боці якої розташована заземлена підставка, а на іншому боці - провідниковий диск зі щілинним випромінювачем у вигляді радіально розташованої прямокутної щілини, короткозамкненої з обох кінців. У провідниковому диску додатково виконаний секторний виріз. Крім цього додатково введений розміщений на дисковій діелектричній пластині провідниковий диск, в якому також виконана радіально розташована прямокутна щілина, короткозамкнена з обох кінців, та секторіальний виріз, конфігурація розташування яких співпадає зі дзеркальним відображенням першого провідникового диска. Перший та другий диски встановлені співвісно та з можливістю пересування один відносно одного навколо спільної осі, забезпечуючи розміщення радіально розташованої прямокутної щілини, короткозамкненої з обох кінців, першого провідникового диска в межах секторного вирізу другого провідникового диска й навпаки: радіально розташованої прямокутної щілини, короткозамкненої з обох кінців, другого провідникового диска - в межах секторного вирізу першого провідникового диска та за умов збереження гальванічного контакту між обома провідниковими дисками. UA 86771 U (54) ДИСКОВА МІКРОСМУЖКОВА АНТЕНА ЗІ ЩІЛИНАМИ UA 86771 U UA 86771 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до антенної техніки надвисоких частот і використовується в радіотехнічних системах різного призначення як самостійний пристрій, так і як випромінювачі у фазованих антенних ґратках. Відома мікросмужкова антена лінійної поляризації, яка складається з випромінювача у вигляді прямокутної провідної пластини, розміщеної на одному боці діелектричної підкладки, на другому боці якої розміщена заземлена підкладка, та відрізок мікросмужкової лінії підключеного до прямокутної провідникової пластини, у якій виконані щілини з метою зменшення габаритів антени [1]. Недоліком цього технічного рішення є відсутність елементів підстроювання довжини щілини для забезпечення певних параметрів. В [2] описана мікросмужкова антена, яка містить смужковий випромінювач, який збуджується коаксіальним кабелем, та плоский металевий екран, між яким знаходиться діелектричне середовище з керованими електромагнітними характеристиками. Зміною керованої напруги від зовнішнього джерела досягається зміна поляризації мікросмужкової антени з вертикальної на горизонтальну. Недоліком розглянутого технічного рішення є складність конструкції та зсув смуг випромінювання при перемиканні. Відома робота [3], в якій наведені дані відносно дискової мікросмужкової антени з короткозамкненою з обох кінців щілиною, яка розташована по центру провідникового диска, який збуджується коаксіальним відрізком, розташованим перпендикулярно до провідникового диска. Недоліком даного технічного рішення є залежність параметрів мікросмужкової антени від довжини радіальної щілини за відсутністю елементів підстроювання. Зміна довжини радіальної щілини у реальній конструкції мікросмужкової антени пов'язана з певними технологічними та конструктивними труднощами. Мікросмужкова дискова антена зі щілиною у вигляді сектора, прорізаною в провідниковому диску, описана в роботі [4]. Параметри такої антени залежать від кута сектора щілини, тому технологічні похибки при виготовленні конструкції антени суттєво впливають на смугу випромінювання. Найбільш близьким аналогом за технічною суттю до пропонованої корисної моделі є дискова мікросмужкова антена з неоднорідністю щілинного типу, вибрана як прототип [5]. Дискова мікросмужкова антена містить діелектричну підкладку із заземленою підставкою з одного боку, провідниковий диск із радіальною короткозамкненою з обох кінців прямокутною щілиною і відрізок мікросмужкового провідника з іншого боку. Недоліком прототипу є відсутність елементів для настроювання й компенсації змін характеристик, обумовлених технологічними похибками при виготовленні антени. В основу корисної моделі поставлена задача створення дискової мікросмужкової антени з можливістю регулювання характеристик при наявності простої конструкції та зручності 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 короткозамкнена з обох кінців 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 короткозамкненої з обох кінців прямокутної щілини першого провідникового диска в межах секторного вирізу другого провідникового диска й навпаки: короткозамкненої з обох кінців прямокутної щілини другого провідникового диска в межах секторного вирізу першого провідникового диска та за умов збереження гальванічного контакту між обома провідниковими дисками. Технічна суть пропонованого рішення пояснюється графічними зображеннями. Фіг. 1. Загальний вигляд моделі. Фіг. 2. Вигляд моделі (переріз А-А на фіг. 1). Фіг. 3. Вигляд моделі (переріз Б-Б на фіг. 1). Фіг. 4. Загальний вигляд моделі зверху (без діелектричної пластини). Фіг. 5. Залежність випроміненої за нормаллю потужності від частоти при варіації кута  між короткозамкненими з обох кінців прямокутними щілинами. Фіг. 6. Залежність відносної випроміненої за нормаллю потужності від кута  короткозамкненими з обох кінців прямокутними щілинами. 1 між UA 86771 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Фіг. 7. Залежність центральної частоти робочої смуги випромінювання від кута  між короткозамкненими з обох кінців прямокутними щілинами. Фіг. 8. Залежність КСХН від частоти при варіації кута  між короткозамкненими з обох кінців прямокутними щілинами. На фігурах 1-4 позначено: 1 - діелектрична підкладка; 2 - заземлена підставка; 3 - провідниковий диск; 4 мікросмужковий провідник; 5 - короткозамкнена з обох кінців прямокутна щілина; 6 - секторний виріз; 7 - діелектрична пластина; 8 - провідниковий диск; 9 - короткозамкнена з обох кінців 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 співвісно та з можливістю пересування один відносно одного навколо спільної осі, забезпечуючи переміщення короткозамкненої з обох кінців прямокутної щілини 5 першого провідникового диска 3 в межах секторного вирізу 10 другого провідникового диска 8 й навпаки: короткозамкненої з обох кінців 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 короткозамкненою з обох кінців прямокутною щілиною 5 провідникового диска 3, а короткозамкнена з обох кінців прямокутна щілина 9 провідникового диска 8 розташовується над секторним вирізом 6 провідникового диска 3. Таким чином, у результаті одержуємо дискову мікросмужкову антену з двома короткозамкненими з обох кінців прямокутними щілинами з можливістю зміни їхнього взаємного розташування відносно одна одної. 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 короткозамкнених з обох кінців прямокутних щілин 5 і 9, а довжина короткозамкнених з обох кінців прямокутних щілин дорівнює (0,6÷0,7)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 просторі 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 короткозамкнених з обох кінців 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 короткозамкнених з обох кінців прямокутних щілин 5 й 9 поворотом діелектричної накладки 7 щодо діелектричної підкладки 1 на кут β (фіг. 4) досягається настроювання 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°, короткозамкнені з обох кінців прямокутні щілини шириною 1 мм і довжиною 0,6R, де R - радіус провідникового диска. Характеристики макету досліджувалися експериментально на панорамному вимірнику КСХН й ослаблення в діапазоні 2÷4 ГГц. Результати випробувань наведені на фіг. 5-8. На фіг. 5 наведена відносна випромінена за нормаллю потужність в залежності від частоти макету при варіації кута  (фіг. 4) між короткозамкненими прямокутними щілинами. На фіг. 6 наведено залежність відносної випроміненої потужності від кута  в максимумах смуг випромінення. На фіг. 7 наведено залежність центральної частоти смуг випромінення від кута  між короткозамкненими з обох кінців прямокутними щілинами. 2 UA 86771 U 5 10 15 20 Досліджено вплив перебудови макету на узгодження, результати зміни КСХН в залежності від частоти при варіації кута  наведено на фіг. 8. Як видно з наведених характеристик, зміна кута між короткозамкненими прямокутними щілинами змінює центральну частоту випромінення та рівень випроміненої потужності запропонованої корисної моделі, що відповідає поставленій меті корисної моделі. Описаний зразковий варіант запропонованого технічного рішення, що включає істотні ознаки, заявлені у формулі корисної моделі, призначені для ілюстрації, а не обмеження дії формули корисної моделі, можливі модифікації й інші варіанти. Джерела інформації: 1. Тарасов Н.П., Громыко А.Н., МПК H01Q 9/28, А.С. SU № 1788540 А1. Микрополосковая антенна линейной поляризации. Опубл. 15.01.1993. Бюл. № 2. 2. Беляев Б.А., Лексиков А.А. и др., МПК H01Q 9/00, Патент RU № 2414779 С1. Микрополосковая антенна с переключенной поляризацией. Опубл. 08.12.2009. 3. Jui-Han Lu, Kai-Ping Yang. A Simple Design for Single-feed Circularly-Polarized Microstrip Antennas. Proc. Natl. Sci, Counc. ROC(A). - 2000. - Vol. 24, №. 2. - P. 130-133. 4. Krishna D.D., Gopikrishna M., Aanandan С.К., Mohanan P., Vasudevan K. Compact dual band slot loaded circular microstrip antenna with a superstrate. Progress In Electromagnetics Research, PIER 83. - 2008. - P. 245-255. 5. Kumar R., Chand G., Gupta M., Gupta D.K. Circular Patch Antenna with Enhanced Bandwidth using Narrow Rectangular Slit for Wi-Max Application. IJECT. - 2010. - Vol. 1. - P. 43-48. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 1. Дискова мікросмужкова антена зі щілинами, що містить діелектричну підкладку, на одному боці якої розташована заземлена підставка, а на іншому боці - провідниковий диск зі щілинним випромінювачем у вигляді радіально розташованої прямокутної щілини, короткозамкненої з обох кінців, яка відрізняється тим, що у провідниковому диску додатково виконаний секторний виріз, крім того додатково введений розміщений на дисковій діелектричній пластині провідниковий диск, в якому також виконана радіально розташована прямокутна щілина, короткозамкнена з обох кінців, та секторіальний виріз, конфігурація розташування яких співпадає зі дзеркальним відображенням першого провідникового диска, причому перший та другий диски встановлені співвісно та з можливістю пересування один відносно одного навколо спільної осі, забезпечуючи розміщення радіально розташованої прямокутної щілини, короткозамкненої з обох кінців, першого провідникового диска в межах секторного вирізу другого провідникового диска й навпаки: радіально розташованої прямокутної щілини, короткозамкненої з обох кінців, другого провідникового диска - в межах секторного вирізу першого провідникового диска та за умов збереження гальванічного контакту між обома провідниковими дисками. 2. Антена за п. 1, яка відрізняється тим, що радіуси провідних дисків R виконані рівними, а довжина прямокутних короткозамкнених з обох кінців щілин дорівнює (0,6÷0,7)R. 3 UA 86771 U 4 UA 86771 U 5 UA 86771 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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 6