BG67154B1

BG67154B1 - Къса антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител

Info

Publication number: BG67154B1
Application number: BG112574A
Authority: BG
Inventors: Георги ЧЕРВЕНКОВ; Цанев Червенков Георги
Original assignee: Технически Университет - Варна
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2020-10-15
Also published as: BG112574A

Abstract

Изобретението се отнася до конструкция на къса антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител, която е предназначена за излъчване и/или приемане на радиовълни с линейна поляризация - самостоятелно или като съставен елемент на комплексни антенни системи в радиокомуникационната, радионавигационната, радиолокационната и сигнално-охранителната техника в метровия, дециметровия и сантиметровия честотни обхвати. Задачата, която се решава с изобретението, е създаване на къса антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител, с високо усилване, механично устойчива и мълниезащитена конструкция. Това се постига с къса антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител, състояща се от обща кръгла метална основа, периферен цилиндричен метален екран, малък кръгъл метален отражател, цилиндричен метален прът, свързан към периферния екран и поддържащ малкия отражател, цилиндричен диелектричен резонатор, възбуждаща микролентова магнитна сонда, свързана към коаксиален конектор. Галваничната връзка между всички метални елементи на антената позволява свързване на заземителен проводник в геометричния център на долната страна на общата кръгла метална основа, като така се предотвратява натрупването на електростатичен заряд и се осигурява мълниезащитата й.

Description

(54) КЪСА АНТЕНА С ОБРАТНО ИЗЛЪЧВАНЕ С ДИЕЛЕКТРИЧЕН РЕЗОНАТОРЕН ВЪЗБУДИТЕЛ

Област на техниката

Изобретението се отнася до конструкция на къса антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител, която е предназначена за излъчване и/или приемане на радиовълни с линейна поляризация - самостоятелно или като съставен елемент на комплексни антенни системи в радиокомуникационната, радионавигационната, радиолокационната и сигнално-охранителната техника в метровия, дециметровия и сантиметровия честотни обхвати.

Предшестващо състояние на техниката

Известни са конструкции на къси антени с обратно излъчване с квадратна метална основа (голям отражател) и квадратен, правоъгълен или елиптичен малък метален отражател и диелектричен резонаторен възбудител, съставен от цилиндричен диелектричен резонатор с коаксиално-щифтово възбуждане [1-2]. Усилването на резонансната честота е около 4 пъти (от 5 dBi до 6.5 dBi) по-голямо от усилването на обикновената диелектрична резонаторна антена (около 6.5 dBi) или между 11.5 dBi и 13 dBi.

Най-близкото известно решение е конструкцията на къса антена с обратно излъчване, състояща се от квадратна плоска плътна метална основа (голям отражател), върху която е залепен цилиндричен диелектричен резонатор, над който е разположен малък плосък квадратен плътен метален отражател, геометричните центрове на които са разположени на една геометрична ос, отражателите лежат в успоредни равнини, а малкият отражател се поддържа от пенодиелектрични подпори, залепени, както към два от срещуположните му ъгли, така и към металната основа, а възбуждането на цилиндричния диелектричен резонатор е посредством цилиндричен метален щифт с височина равна на височината на цилиндричния диелектричен резонатор, долепен вертикално към околната страна на резонатора, като долният му край е запоен към вътрешния проводник на коаксиален конектор [1]. Основните недостатъци на тази антена са: ниската й механична устойчивост, което се дължи на това, че малкия отражател се поддържа на подпори от пенодиелектрик (с относителна диелектрична проницаемост 1,06-1,08), опиращи се в металната основа; високата хигроскопичност на подпорите от пенодиелектрик, разположени в резонаторния обем, формиран в пространството между големия и малкия плоскопаралелни отражатели, води до неконтролируемата промяна на електродинамичните характеристики на антената, при промяна на атмосферните условия (влажността), поради неконтролируемата промяна на относителната диелектрична проницаемост на пенодиелектрика и нарушаване на резонансното условие за работа на късата антена с обратно излъчване; натрупване на електростатичен заряд по повърхността на малкия отражател, който е електрически изолиран от металната основа от поддържащите го подпори от пенодиелектрик; натрупване на електростатичен заряд по повърхността на металния цилиндричен щифт запоен към вътрешния проводник на коаксиален конектор.

Техническа същност на изобретението

Цел на изобретението е да се създаде къса антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител за излъчване и/или приемане на радиовълни с линейна поляризация, с високо усилване, механично устойчива и мълниезащитена конструкция. Целта се постига с къса антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител, съгласно изобретението, състояща се от две съставни части - излъчваща и възбуждаща, съвместени в общ обем.

Излъчващата част на антената включва обща (за излъчващата и възбуждащата част) кръгла плоска плътна метална основа (голям отражател), към периферията на която е запоен цилиндричен плътен метален екран, в стената на който са направени два диаметрално разположени проходни отвора, през които преминава цилиндричен метален прът, с диаметър равен на този на отворите и запоен към периферния екран, като диаметрално под пръта е разположен малък плосък кръгъл плътен метален диск (малък отражател), запоен към пръта, а отражателите лежат в успоредни равнини. Геометричните центрове на общата кръгла метална основа, малкия отражател и цилиндричния периферен метален екран лежат на една геометрична ос (геометрична ос на антената), преминаваща и през средата на цилиндричния

67154 Bl метален прът. Диаметърът D, на общата кръгла метална основа и диаметърът D₂ на малкия кръгъл метален отражател удовлетворяват съотношението In D, = 1 + In D₂. Височината на цилиндричния периферен метален екран е равна на една пета част от диаметъра на общата кръгла метална основа.

Възбуждащата част на антената включва диелектричен резонаторен възбудител, който се състои от две кръгли диелектрични подложки разположени съосно една над друга и формиращи цилиндричен диелектричен резонатор залепен съосно върху общата кръгла метална основа. Диелектричният резонаторен възбудител се възбужда от микролентова магнитна сонда, която се състои от общата кръгла метална основа, метален лентов проводник ориентиран ортогонално спрямо цилиндричния метален прът поддържащ малкия отражател, метален щифт запоен към лентовия проводник и към металната основа, втори метален щифт запоен към лентовия проводник и към вътрешния проводник на коаксиален конектор. Коаксиалният конектор е разположен под общата метална основа, като геометричната му ос е успоредна на геометричната ос на антената, външният му проводник е запоен към общата метална основа, а вътрешният проводник на конектора преминава през пробит в общата метална основа проходен отвор, с диаметър равен на диаметъра на изолационния материал на конектора. Височината на металните щифтове е равна на разстоянието между геометричните им оси, ширината на лентовия проводник е равна на диаметъра на металните щифтове, а дължината на лентовия проводник е равна на 0.07λ_ά, където λ_ά е дължината на вълната в цилиндричния диелектричен резонатор за средната честота на антената. Разстоянието h между горната основа на цилиндричния диелектричен резонатор и малкия кръгъл метален отражател удовлетворява съотношението h = 0.5λ - h_d, където λ е средната дължина на вълната в работната честотна лента на антената, a h_d е височината на цилиндричния диелектричен резонатор.

Късата антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител се отличава с високо усилване и механично устойчива конструкция. Галваничната връзка между всички метални елементи на антената позволява свързване на заземителен проводник в геометричния център на долната страна на общата кръгла метална основа, като така се предотвратява натрупването на електростатичен заряд и се осигурява мълниезащитата й.

Пояснение на приложените фигури

Изобретението се пояснява по-подробно с примерно изпълнение, показано на приложените фигури, като:

Фигура 1 представлява разрез по А - А (фигура 2) на къса антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител;

Фигура 2 представлява поглед отгоре на къса антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител.

Примерно изпълнение на изобретението

Късата антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител, съгласно фигура 1, се състои от две части - излъчваща и възбуждаща.

Излъчващата част на антената включва обща кръгла плоска плътна метална основа 1, към периферията на която е запоен цилиндричен плътен метален екран 2, в стената на който са направени два диаметрално разположени проходни отвора 13а, 136, през които преминава цилиндричен метален прът 5, с диаметър равен на този на отворите 13а, 136 и запоен към периферния екран 2, като диаметрално под пръта 5 е разположен малък плосък кръгъл плътен метален диск 4, запоен към пръта 5, а геометричните центрове на 1, 2 и 4 лежат на една геометрична ос (геометрична ос на антената).

Възбуждащата част на антената се състои от: включва обща кръгла плоска плътна метална основа 1, цилиндричен диелектричен резонаторен възбудител, който се състои от кръгла диелектрична подложка За залепена със слой лепило 12а към общата метална основа 1 и залепена със слой лепило 126 към кръгла диелектрична подложка 36, като геометричните центрове на За и 36 лежат на геометричната ос на антената. Диелектричният резонаторен възбудител се възбужда от микролентова магнитна сонда, която се състои от общата кръгла метална основа 1, метален лентов проводник 6 ориентиран ортогонално спрямо цилиндричния метален прът 5 и получен чрез фотолитографско ецване на мета

67154 Bl лен фолиен слой залепен с лепило към горната повърхност на диелектрична подложка За, в която са направени два идентични проходни отвора с диаметър равен на диаметъра на метални щифтове 7 и 8, като долния край на метален щифт 7 е запоен към лентовия проводник 6, а горният му край е запоен към металната основа 1, долния край на метален щифт 8 е запоен към лентовия проводник 6, а горният му край е запоен към вътрешния проводник 10 на коаксиалния конектор. Коаксиалният конектор е разположен под общата метална основа 1, като геометричната му ос е успоредна на геометричната ос на антената, външният му проводник 11 е запоен към долната повърхност на общата метална основа 1, а вътрешният проводник 10 на конектора преминава през пробит в общата метална основа 1 проходен отвор, с диаметър равен на диаметъра на изолационния материал 9 между външния 11 и вътрешния 10 коаксиални проводници на конектора.

Приложение (използване) на изобретението

Късата антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител може да се използва за излъчване и/или приемане на радиовълни с линейна поляризация - самостоятелно или като съставен елемент на комплексни антенни системи в радиокомуникационната, радионавигационната, радиолокационната и сигнално-охранителната техника в метровия, дециметровия и сантиметровия честотни обхвати. В режим на излъчване електромагнитната енергия се подава през коаксиалния конектор, състоящ се от външния 11 и вътрешния 10 коаксиални проводници и изолационния материал 9 между тях, към микролентовата магнитна сонда, състояща се от общата кръгла метална основа 1, метален лентов проводник 6 и метални щифтове 7 и 8. В първия резонаторен обем формиран от диелектричния резонаторен възбудител състоящ се от цилиндричния диелектричен резонатор 3 залепен върху общата кръгла метална основа 1 се възбуждат електромагнитни колебания ТМ_И0 вследствие на високочестотния ток, протичащ в микролентовата магнитна сонда. Електромагнитната енергия от диелектричния резонаторен възбудител се излъчва интензивно в посока към малкия отражател 4 и възбужда втория резонатор на антената, образуван от металната основа 1, малкия отражател 4 и периферния метален екран 2, след което основният енергиен поток се излъчва през отвора, образуван между малкия кръгъл отражател 4 и периферния метален екран 2, с максимум ориентиран по посока на геометричната ос на антената.

Периферният метален екран 2 намалява нивото на страничните и задното излъчване и пренасочват тяхната енергия в права посока, където тя се сумира с основния енергиен поток. Антената се отличава с високо усилване 16.5 dB и механично устойчива конструкция. Свързването на заземителен проводник в геометричния център на долната страна на общата кръгла метална основа, предотвратява натрупването на електростатичен заряд и се осигурява мълниезащита на антената.

Claims

Патентни претенции

1. Къса антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител, състояща се от плоска плътна метална основа (1), върху която е залепен цилиндричен диелектричен резонатор (3), над който е разположен малък плосък плътен метален отражател (4), центровете на които са разположени на една геометрична ос, и коаксиален конектор (11), характеризираща се с това, че плоската плътна метална основа (1) и малкия плосък плътен метален отражател (4) са с кръгла форма, към периферията на металната основа (1) е запоен цилиндричен плътен метален екран (2), в стената на който са направени два диаметрално разположени проходни отвора (13а и 136), през които преминава цилиндричен метален прът (5), разположен диаметрално над малкия отражател (2) и запоен към него, цилиндричния диелектричен резонатор (3) се възбужда от микролентова магнитна сонда, която се състои от металната основа (1), метален лентов проводник (6), метален щифт (7), запоен към лентовия проводник (6) и към металната основа (1), метален щифт (8), запоен към лентовия проводник (6) и към вътрешния проводник (10) на коаксиален конектор (11), като металния лентов проводник (6) е ориентиран ортогонално спрямо цилиндричния метален прът (5).
2. Къса антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че диаметъра Dj на метална основа (1) и диаметъра D₄ на малкия метален отражател (4) удовлетворяват съотношението In D] = 1 + In D₄.
3. Къса антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че височината на периферния метален екран (2) е равна на една пета част от диаметъра на металната основа (1).
4. Къса антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че височината на метални щифтове (7 и 8) е равна на разстоянието между геометричните им оси, ширината на лентовия проводник (6) е равна на диаметъра на металните щифтове, а дължината на лентовия проводник (6) е равна на 0.07 λ_ό, където Z_d е дължината на вълната в цилиндричния диелектричен резонатор (3) за средната честота на антената.
5. Къса антена с обратно излъчване с диелектричен резонаторен възбудител съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че разстоянието h_t между горната основа на цилиндричния диелектричен резонатор (3) и малкия кръгъл метален отражател (4) удовлетворява съотношението Ιη = 0.5λ - h_d, където λ е средната дължина на вълната в работната честотна лента на антената, a h_d е височината на цилиндричния диелектричен резонатор (3).