PL218960B1 - Mikropaskowa antena sektorowa - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest mikropaskowa antena sektorowa zawierająca przewodzącą strukturę mikropaskowa utworzoną z połączonych elementów promieniujących, pod którą znajduje się pierwsza warstwa dielektryczna oraz przewodząca warstwa uziemiona, oraz drugą warstwę dielektryka stałego odizolowaną od struktury mikropaskowej i znajdującą się powyżej przewodzącej warstwy uziemionej.

Ze stanu techniki znanych jest wiele mikropaskowych anten sektorowych o wielu różniących się układach elementów promieniujących i o różnej szerokości wiązki głównej (ang. main lobe). Szerokość tą definiuje się zwykle jako wartość kąta zawartego pomiędzy punktami wiązki głównej promieniowania anteny, dla których natężenie pola elektromagnetycznego spada do poziomu -3 dB względem wartości maksymalnej, stanowiącej wartość odniesienia. Kąt ten nazywany jest również podwojonym kątem połowy mocy (ang. Half Power Beam Width - HPBW).

Najbardziej popularnymi klasami mikropaskowych anten sektorowych są anteny o wartościach HPBW wynoszących 60, 90 oraz 120°. Przykładową charakterystykę mikropaskowej znanej ze stanu techniki anteny sektorowej z typoszeregu anten 60-stopniowych przedstawiono na rysunku fig. 8. Jak widać praktyczna wartość HPBW dla takiej anteny wynosi około 63°.

Zaprojektowanie odpowiedniej struktury elementów promieniujących pozwalającej na skonstruowanie sektorowej anteny mikropaskowej o wysokich parametrach roboczych wymaga zarówno dużego nakładu pracy twórczej, jak i wiedzy specjalistycznej. Stosunkowo najprostsze do zaprojektowania są anteny 90-stopniowe, których promieniująca struktura mikropaskowa składa się z jednej kolumny najczęściej jednakowych elementów (ang. patch) promieniujących, najczęściej w kształcie wielokątów lub kół. W przypadku anten o większych szerokościach wiązki struktura mikropaskowa jest zwykle o wiele bardziej skomplikowana.

I tak przykładowo jednym ze stosowanych sposobów projektowania anten 120-stopniowych jest przeprojektowywanie anten 90-stopniowych, obejmujące między innymi zwielokrotnienie liczby kolumn elementów promieniujących przy jednoczesnym uwzględnieniu wpływu takiego zwielokrotnienia na parametry elektromagnetyczne układu. Choć proces ten jest prostszy od projektowania anteny 120-stopniowej od podstaw, jednak z uwagi na relatywnie skomplikowaną topologię struktury mikropaskowej i tak wymaga od wykwalifikowanego specjalisty dużego nakładu pracy twórczej.

Powyższy problem omówiono w polskim zgłoszeniu patentowym P. 384512 gdzie w celu poszerzenia wiązki zastosowano dodatkową ciągłą warstwę dielektryczną umieszczoną nad przewodzącą mikropaskowa strukturą promieniującą w odległości z przedziału od 0,04 do 0,4 długości fali anteny. W rozwiązaniu tym wymagane jest aby dodatkowa warstwa dielektryka pokrywała całą strukturę mikropaskowa.

Zastosowanie tego rodzaju dodatkowej warstwy dielektryka pozwala na skonstruowanie anteny sektorowej o podwojonym kącie połowy mocy wynoszącym 120-stopni z wykorzystaniem struktury mikropaskowej zaprojektowanej dla anteny 90-stopniowej.

Proces projektowania tego rodzaju anteny jest symulacyjnym procesem iteracyjnym, w którym w poszczególnych krokach zmieniane są parametry dodatkowej warstwy dielektrycznej (takie jak jej dokładna odległość od struktury mikropaskowej, grubość, przenikalność, dielektryczna, stratność, itp.) aż do osiągnięcia pożądanych parametrów elektromagnetycznych anteny.

Istotną cechą takiej konstrukcji jest również fakt, że znajdująca się nad całą strukturą warstwa dielektryczna wpływa w istotny sposób na parametry elektryczne struktury mikropaskowej powodując konieczność modyfikacji/przeprojektowania struktury w każdym kolejnym kroku iteracyjnym co jest zajęciem czasochłonnym.

Celem wynalazku jest dostarczenie konstrukcji anteny sektorowej z dodatkową warstwą dielektryczną, która umożliwiałaby osiągnięcie zwiększonej szerokości wiązki głównej mocowej charakterystyki kierunkowej promieniowania anteny z wykorzystaniem struktury mikropaskowej zaprojektowanej dla anteny o mniejszej szerokości wiązki, a jednocześnie była prostsza w zaprojektowaniu od znanych anten.

Istotą wynalazku jest opisana na wstępie mikropaskowa antena sektorowa charakteryzująca się tym, że druga warstwa dielektryka stałego zawiera co najmniej jedną szczelinę, której rzut prostokątny na płaszczyznę struktury mikropaskowej pokrywa się co najmniej z częścią tej struktury mikropaskowej, przy czym druga warstwa dielektryka stałego znajduje się powyżej przewodzącej struktury mikropaskowej w odległości (D) zawierającej się w przedziale od 0,04 do 0,4 długości fali anteny (λ₀),

PL 218 960 B1 a rzeczona szczelina znajduje się co najmniej częściowo nad co najmniej częścią struktury mikropaskowej.

Ponadto korzystnym jest aby druga warstwa dielektryka stałego zawierała co najmniej dwie rozmieszczone po obu stronach przewodzącej struktury promieniującej poza jej obrysem boczne łaty dielektryczne, pomiędzy którymi znajduje się otwarta szczelina.

Rzeczone boczne łaty dielektryczne są przy tym korzystnie rozmieszczone współpłaszczyznowo a ich krawędzie wewnętrzne są zasadniczo równoległe względem siebie i wzdłużnej osi środkowej przewodzącej struktury promieniującej.

Korzystnym kształtem łat dielektrycznych jest kształt prostokątny.

W przypadku symetryczności struktury mikropaskowej względem jej wzdłużnej osi środkowej boczne łaty dielektryczne mają korzystnie symetryczny kształt i są symetrycznie rozmieszczone względem wzdłużnej osi środkowej rzeczonej struktury mikropaskowej.

W przypadku gdy rzeczona struktura mikropaskowa utworzona z elementów promieniujących i linii zasilających jest niesymetryczna względem swojej wzdłużnej osi środkowej, boczna łata znajdująca się po stronie struktury, po której względem wzdłużnej osi środkowej znajduje się większa część linii zasilających ma korzystnie większą powierzchnię od bocznej łaty znajdującej się po przeciwnej stronie struktury; albo boczna łata znajdująca się po stronie struktury, po której względem wzdłużnej osi środkowej znajduje się większa część linii zasilających znajduje się korzystnie bliżej struktury promieniującej niż boczna łata leżąca po przeciwnej stronie struktury.

Boczne łaty dielektryczne korzystnie wystają na obu końcach swej osi wzdłużnej poza przewodzącą strukturę promieniującą, wyjątkowo korzystnie na odległość co najmniej szerokości (S) bocznej łaty.

Ponadto korzystne jest aby grubość (G) bocznej łaty dielektrycznej zmieniała się w sposób ciągły lub skokowy w kierunku prostopadłym do osi wzdłużnej rzeczonej struktury promieniującej.

W korzystnym przypadku boczne łaty promieniujące połączone są ze sobą za pomocą co najmniej dwóch dielektrycznych łat łączących, które korzystnie mają postać poprzecznych łat łączących.

Alternatywą względem rozwiązania z łatami bocznymi jest antena, w której druga warstwa dielektryka stałego ma korzystnie formę jednej płyty, w której uformowana jest zamknięta szczelina.

Zastosowanie opisanej powyżej dodatkowej warstwy dielektryka stałego pozwala na znaczne zwiększenie podwojonego kąta połowy mocy takiej anteny w łatwy sposób i przy wykorzystaniu powszechnie dostępnych materiałów.

Jednocześnie nieoczekiwanie okazało się, że uformowanie w takiej dodatkowej warstwie dielektryka stałego szczeliny, dzięki której co najmniej część struktury promieniującej nie jest przesłonięta (czy to od spodu czy to od góry) tą dodatkową warstwą dielektryka stałego na kierunku centralnej części wiązki promieniowania anteny, powoduje zmniejszenie wpływu zmian parametrów geometrycznych/elektrycznych tej dodatkowej warstwy dielektryka stałego na zmiany parametrów elektrycznych struktury mikropaskowej. Biorąc pod uwagę, że zmiany parametrów elektrycznych tej struktury są główną przyczyną konieczności przeprojektowywania struktury w trakcie procesu projektowania anteny osiąga się dzięki temu znaczne uproszczenie procesu projektowania anten.

W szczególnie korzystnych przykładów realizacji szczelina pokrywa całą powierzchnię struktury i nie wpływa w ogóle na parametry elektryczne struktury mikropaskowej anteny dzięki czemu całkowicie unika się konieczności jakiegokolwiek modyfikowania struktury mikropaskowej w trakcie procesu projektowania anteny.

Tak więc dzięki rozwiązaniom według wynalazku rozwiązania według wynalazku po jednorazowym zaprojektowaniu struktury mikropaskowej o zadowalających parametrach dalej projektant może analizować już tylko same zmiany wnoszone przez modyfikowanie dodatkowej warstwy dielektryka stałego do charakterystyki mocowej anteny, bez zwracania uwagi na zmiany parametrów elektrycznych struktury mikropaskowej, które w rozwiązaniach według wynalazku w ogóle nie występują w przypadku takiej konstrukcji lub są znacząco ograniczone w przypadku innych przykładów wykonania wynalazku.

Długość fali anteny (λ₀) należy według wynalazku rozumieć jako długość fali elektromagnetycznej w przestrzeni swobodnej dla częstotliwości roboczej (f0) anteny. Przykładowo dla anteny sektorowej o częstotliwości roboczej równej 5,5 GHz, długość fali wynosi w przybliżeniu 55 mm.

Wynalazek przedstawiono w korzystnych przykładach wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia pierwszy przykład wykonania anteny według wynalazku odpowiednio w schematycznym widoku perspektywicznym (fig. 1A), widoku z przodu (fig. 1B) i widoku z góry (fig. 1C),

PL 218 960 B1 fig. 2 przedstawia drugi przykład wykonania anteny według wynalazku odpowiednio w schematycznym widoku perspektywicznym (fig. 2A), widoku z przodu (fig. 2B) i widoku z góry (fig. 2C), fig. 3 przedstawia trzeci przykład wykonania anteny według wynalazku odpowiednio w schematycznym widoku perspektywicznym (fig. 3A), widoku z przodu (fig. 3B) i widoku z góry (fig. 3C), fig. 4 przedstawia czwarty przykład wykonania anteny według wynalazku odpowiednio w schematycznym widoku perspektywicznym (fig. 4A), widoku z przodu (fig. 4B) i widoku z góry (fig. 4C), fig. 5 przedstawia piąty przykład wykonania anteny według wynalazku w widoku z przodu, fig. 6 przedstawia szósty przykład wykonania anteny według wynalazku w widoku z przodu, fig. 7 przedstawia siódmy przykład wykonania anteny według wynalazku w widoku z przodu, fig. 8 przedstawia charakterystykę natężenia pola elektromagnetycznego promieniowania anteny dla przykładowej anteny znanej ze stanu techniki, o konstrukcji podobnej do pokazanej na rysunku fig. 2, lecz pozbawionej drugiej warstwy dielektryka stałego, a fig. 9 przedstawia charakterystykę natężenia pola elektromagnetycznego promieniowania anteny dla przykładowej anteny według wynalazku o konstrukcji pokazanej na rysunku fig. 2.

Na rysunku fig. 1 przedstawiono pierwszy przykład wykonania anteny według wynalazku. Podstawowy układ promieniujący anteny mikropaskowej 1 stanowi przewodząca struktura mikropaskowa 2 umieszczona na prostokątnej płytce dielektrycznej 3 wykonanej z laminatu ze szkła epoksydowego, pod którą znajduje się równoległa do struktury mikropaskowej 2 uziemiona prostokątna płytka metalowa 4.

Płytka dielektryczna 3 może być wykonana z laminatu ze szkła epoksydowego, takiego jak na przykład laminat FR4 o kącie stratności δ równym 0,02 i przenikalności elektrycznej e_r wynoszącej 4,3, produkowanego przez firmę Isola GmbH, laminatu ceramiczno-teflonowego, na przykład produkowanego przez firmę Rogers, lub innego dowolnego materiału o właściwościach odpowiednich dla danego zakresu pracy anteny. Płytka dielektryczna 3, na której wytrawiona jest przewodząca struktura mikropaskowa 2 stanowi dla niej oczywiście jedynie strukturę wsporczą. Struktura mikropaskowa 2 może być również wykonana przez jej wycięcie na przykład z blachy miedzianej i może stanowić strukturę samonośną.

W tym przykładzie wykonania struktura mikropaskowa 2 jest symetryczna a tworzy ją sześć współliniowych identycznych romboidalnych elementów promieniujących 5 połączonych w odpowiedni sposób ścieżkami przewodzącymi 6. Kształty, wymiary poszczególnych elementów promieniujących, ich rozmieszczenie przestrzenne oraz układ łączących je ścieżek przewodzących jest dopasowany do wymaganych parametrów pracy anteny.

Płytka uziemiona 4 jest oddzielona od struktury mikropaskowej 2 pierwszą warstwą dielektryczną 7 o grubości d, składającą się z warstwy powietrznej i warstwy płytki dielektrycznej 4. Do przewodzącej struktury mikropaskowej 2 przyłączone jest gniazdo 8 oraz metalowy trzpień 9 łączący galwanicznie strukturę 2 z płytką uziemioną 4. Do gniazda 8 można podłączyć niepokazany na rysunku kabel zasilający służący do połączenia anteny z urządzeniami nadawczo/odbiorczymi.

Ponad powierzchnią struktury mikropaskowej 2 w odległości D znajduje się równoległa do niej dodatkowa, druga warstwa dielektryka stałego 10 o grubości G w formie prostokątnej płyty 11. Zastosowanym dielektrykiem może być na przykład laminat na bazie szkła epoksydowego o długości L równej długości płytki dielektrycznej 3 ze strukturą mikropaskowa 2.

W centralnej części płyty 11 wykonana została wzdłużna szczelina 12 znajdująca się centralnie na strukturą mikropaskowa 2.

Dzięki zastosowaniu szczeliny 12 odsłaniającej część struktury promieniującej 2 na kierunku centralnej części wiązki promieniowania, proces projektowania anteny staje się prostszy ponieważ zmiana parametrów tej dodatkowej warstwy dielektryka skutkuje zmniejszoną zmianą właściwości elektrycznych struktury mikropaskowej. Ponadto możliwe jest poszerzenie wiązki promieniowania anteny.

Przy czym aby osiągnąć takie zmniejszenie nie jest według wynalazku konieczne zastosowanie jakiegoś konkretnego kształtu czy położenia szczeliny 12. Według wynalazku możliwe jest zastosowanie dowolnej szczeliny, która co najmniej częściowo będzie znajdowała się nad co najmniej częścią struktury promieniującej 2.

W szczególnie korzystnych przykładach wykonania wynalazku szczelina stanowi obwiednię struktury mikropaskowej, tak, że żadna część dodatkowej drugiej warstwy dielektryka stałego 10 nie znajduje się nad żadnym elementem struktury mikropaskowej 2, jak wskazano na rysunku fig. 3 albo korzystnie może stanowić otwartą szczelinę 12 o szerokości A rozdzielającą dodatkową warstwę dielektryka stałego 10 na dwie oddzielne boczne łaty dielektryczne 13 co zilustrowano na rysunku fig. 2, 3, 5 i 6.

PL 218 960 B1

Na wszystkich figurach rysunku odsyłacze numeryczne elementów odpowiadających sobie funkcjonalne pozostają takie same dla wszystkich przykładów wykonania.

Na rysunku fig. 2 przedstawiono drugi korzystny przykład wykonania anteny według wynalazku analogiczny do przykładu uwidocznionego na rysunku fig. 1, w którym dodatkową drugą warstwę dielektryka stałego stanowią jednak dwie boczne łaty dielektryczne 13 o jednakowej szerokości S rozmieszczone współpłaszczyznowo po obydwu stronach wzdłużnej otwartej szczeliny 12 znajdującej się ponad całą strukturą mikropaskowa 2, dzięki czemu dodatkowa warstwa dielektryka stałego nie pokrywa się w żadnym miejscu z elementami promieniującymi 5 ani ścieżkami przewodzącymi 6 struktury 2. Krawędzie wewnętrzne bocznych łat 13 znajdują się ponad wzdłużnymi krawędziami zewnętrznymi prostokątnego obrysu struktury mikropaskowej 2.

Boczne łaty 13 rozmieszczone są symetrycznie względem osi środkowej 14 struktury mikropaskowej 2. Pod powierzchnią całej struktury utworzonej z pierwszej warstwy dielektrycznej 3 i drugiej warstwy dielektryka stałego 10 znajduje się przewodząca uziemiona metalowa płyta 4.

Na rysunku fig. 3 przedstawiono trzeci przykład wykonania anteny sektorowej według wynalazku mającą niesymetryczną strukturę mikropaskowa 2 złożoną z symetrycznego rzędu romboidalnych elementów promieniujących 5 połączonych niesymetrycznie względem niego rozłożonymi ścieżkami zasilającymi 6.

Symetryczność struktury mikropaskowej 2 należy według wynalazku oceniać względem jej wzdłużnej osi środkowej 14 rozumianej jako oś środkowa minimalnego prostokątnego obrysu struktury promieniującej.

Celem uzyskania bardziej symetrycznej charakterystyki promieniowania anteny niesymetryczność struktury 2 znalazła odbicie w niesymetryczności szerokości bocznych łat dielektrycznych 13, 15. Mianowicie łata 15 znajdująca się po stronie struktury 2, po której względem wzdłużnej osi środkowej 14 znajduje się przeważająca część ścieżek zasilających 6 ma szerokość S1 większą od szerokości S naprzeciwległej łaty 13.

Na rysunku fig. 4 przedstawiono czwarty przykład wykonania anteny sektorowej 1 według wynalazku, w którym wewnętrzna krawędź każdej z bocznych łat została odsunięta na zewnątrz na pewną odległość W1 od wzdłużnej krawędzi obrysu struktury promieniującej 2. Ponadto w osi wzdłużnej struktury mikropaskowej 2 boczne łaty dielektryczne 13 zostały wystawione na obydwu końcach poza strukturę promieniującą 2 na pewną odległość W2 zaś wymiary płyty uziemionej 2 zostały nieznacznie zwiększone tak aby wystawała ona obwodowo poza zespół bocznych łat promieniujących 13 na pewną odległość W3. Wartości poszczególnych z powyższych odległości są dobierane eksperymentalnie dla konkretnych projektów anteny.

W przykładzie tym boczne łaty promieniujące 13 połączone są ze sobą za pomocą dwóch dielektrycznych łat łączących 16 zorientowanych w tym przypadku poprzecznie do bocznych łat 13. Zastosowanie łat łączących 16 może być w pewnych przypadkach korzystne z punktu widzenia możliwości konstrukcyjnego połączenia elementów anteny ze sobą. Łaty łączące 16 mogą w takim przypadku służyć jako elementy łączeniowe umożliwiające połączenie obu warstw dielektryka stałego 3 i 10 anteny ze sobą na przykład za pomocą tulei dystansowych. Łaty łączące 16 mogą mieć zasadniczo dowolny kształt i rozmieszczenie. Ponadto w korzystnym przypadku realizacji wynalazku nie znajdują się one nad strukturą promieniującą 2.

Autor wynalazku zauważył, że w pewnych przypadkach w celu dokładniejszego ukształtowania charakterystyki promieniowania anteny korzystne może być różnicowanie grubości G bocznych łat dielektrycznych na kierunku poprzecznym do wzdłużnej osi struktury mikropaskowej a w szczególności zwiększanie grubości G bocznych łat drugiej warstwy dielektryka stałego w kierunku od struktury mikropaskowej, przy czym korzystne jest aby zwiększanie to było realizowane skokowo lub liniowo w sposób ciągły jak przedstawiono na rysunku fig. 5 odpowiednio po lewej i prawej stronie dla dwóch kolejnych korzystnych przykładów realizacji anteny zobrazowanych we wspólnym widoku bocznym.

Ponadto alternatywnym sposobem dokładnego modyfikowania poszerzonej w wystarczającym stopniu charakterystyki promieniowania anteny jest odpowiednie pochylenie bocznych łat drugiej warstwy dielektryka stałego o kąt a względem płaszczyzny struktury mikropaskowej. Pochylenie to może być na przykład symetryczne dla symetrycznej struktury mikropaskowej jak to przedstawiono na rysunku fig. 6 albo niesymetryczne dla struktury niesymetrycznej.

Na rysunku fig. 7 przedstawiono kolejny siódmy przykład wykonania anteny sektorowej 1 według wynalazku. W przykładzie tym dodatkowa druga warstwa dielektryka stałego 10 w formie dwóch stosunkowo masywnych prostopadłościennych bloków 17 jest umieszczona bezpośrednio na przewodzącej

PL 218 960 B1 warstwie uziemionej 4 i w całości znajduje się poniżej pierwszej warstwy dielektryka stałego 3 ze strukturą promieniującą 2. Tak więc w tym przypadku odległość D pomiędzy strukturą mikropaskową 2 a dodatkową warstwą dielektryczną jest ujemna.

Na rysunku fig. 9 przedstawiono fragment mocowej charakterystyki kierunkowej wyznaczonej dla anteny według wynalazku Prostopadła do osi wzdłużnej struktury mikropaskowej. Na osi rzędnych znajdują się wartości natężenia pola elektromagnetycznego promieniowania anteny zaś na osi odciętych zaznaczono wartości kąta theta mierzonego od punktu, dla którego natężenie pola elektromagnetycznego jest największe. Uwidoczniony wykres został otrzymany dla anteny o konstrukcji przedstawionej na rysunku fig. 2 cechującej się następującymi parametrami konstrukcyjnymi: wysokość H umieszczenia drugiej warstwy dielektrycznej nad strukturą mikropaskowa H równa 15 mm, szerokość łaty dielektrycznej S równa 34 mm, grubość łaty G równa 1 mm, szerokość szczeliny pomiędzy łatami A równa 26 mm, przenikalność elektryczna materiału drugiej warstwy dielektryka stałego e_r równa 7,5. Antena wyposażona w opisaną powyżej dodatkową drugą warstwę dielektryka stałego według wynalazku cechuje się podwojonym kątem połowy mocy wynoszącym 105°. Porównując ten wykres z charakterystyką z rysunku fig. 8 wyraźnie zauważalny staje się wpływ dodatkowej drugiej warstwy dielektrycznej na szerokość wiązki głównej promieniowania anteny skutkujący 42-stopniowym zwiększeniem wartości kąta HPBW.

Podsumowując opisane powyżej przykłady realizacji wynalazku należy stwierdzić, że w antenach według wynalazku dodatkowa warstwa dielektryczna może znajdować się dowolnie nad, na równi z lub pod strukturą mikropaskowa a zasadniczym warunkiem wymaganym do spełnienia w rozwiązaniach według wynalazku jest umieszczenie dodatkowej warstwy dielektrycznej nad przewodzącą warstwą uziemioną i takie jej skonfigurowanie aby rzut prostokątny uformowanej w tej dodatkowej warstwie szczeliny wykonany na płaszczyznę struktury mikropaskowej pokrywał się co najmniej częściowo z tą strukturą, tak aby co najmniej część tej struktury nie była przesłonięta tą dodatkową warstwą dielektryczną na kierunku maksymalnej mocy wiązki głównej promieniowania anteny.

Z uwagi na praktyczne wymagania dotyczące symetryczności różnego rodzaju charakterystyk rzeczywistych anten sektorowych korzystnymi rozwiązaniami są układy, w których szczelina jest symetryczna, jest umieszczona centralnie nad strukturą promieniującą a dodatkowo rozciąga się wzdłuż całej długości struktury promieniującej i pokrywa co najmniej całą jej powierzchnię.

Przykładami takich korzystnych rozwiązań są omówione w opisie rozwiązania, w których szczelina ma formę otwartą rozdzielając dodatkową warstwę dielektryczną na dwie boczne łaty dielektryczne.

Chociaż w większości przedstawionych przykładów wykonania wynalazku dodatkowa warstwa dielektryczna ma formę dwóch prostopadłościennych płytek to dla znawcy dziedziny wynalazku oczywistym jest, że cel wynalazku zostanie w gorszym lub lepszym stopniu osiągnięty również dla dowolnych bocznych łat dielektrycznych o innym kształcie, przekroju wzdłużnym/poprzecznym, umieszczonych po obu stronach struktury mikropaskowej.

W przypadku korzystnych rozwiązań, w których szczelina rozdziela dodatkową warstwę dielektryczną na dwie boczne łaty, według wynalazku istotne jest jedynie aby żadna z bocznych łat dodatkowej warstwy dielektrycznej nie pokrywała się zasadniczo z jakimkolwiek elementem struktury mikropaskowej czyli innymi słowy musi być spełniony warunek aby boczne łaty dodatkowej warstwy dielektrycznej były rozmieszczone poza obrysem struktury mikropaskowej traktowanym jako dowolna figura, której żaden z boków nie przecina żadnego elementu struktury mikropaskowej (w szczególności elementów promieniujących i/lub ścieżek przewodzących).

Ponadto oczywistym jest, że w przypadku niesymetryczności struktury promieniującej konieczne jest również zastosowanie kompensującej ją niesymetryczności w dodatkowej warstwie dielektrycznej, która może przejawiać się w zróżnicowaniu grubości i/lub szerokości i/lub wysokości posadowienia i/lub odległości od struktury i/lub kąta nachylenia i/lub zmienności grubości naprzeciwległych bocznych łat dielektrycznych.

Wreszcie oczywistym jest, że pojedyncza boczna łata z przedstawionych korzystnych przykładów realizacji wynalazku może zostać zastąpiona zestawem wielu odpowiednio skonfigurowanych łat.

Ponadto znawca dziedziny wynalazku jest świadomy tego, że dokładny dobór odsunięcia (D) drugiej warstwy dielektryka stałego 10, jej grubości (G), przenikalności elektrycznej (-,), kąta stratności (δ) oraz innych parametrów układu i ich wzajemnych zależności zależy od długości fali anteny (λ₀) i pożądanego stopnia zwiększenia szerokości wiązki głównej anteny (HPBW).

Chociaż na rysunku nie przedstawiono niektórych szczegółów konstrukcyjnych anteny, jak na przykład szczegółów zamocowania drugiej warstwy dielektryka stałego, oczywista jest możliwość

PL 218 960 B1 wykorzystania dowolnej konstrukcji mocującej niewpływającej na parametry elektromagnetyczne anteny. Drugą warstwę dielektryka stałego 10 można na przykład przykleić do płytki dielektrycznej 3, bądź też do niepokazanej na rysunku obudowy anteny, za pośrednictwem odpowiedniej taśmy dwustronnie klejącej, zapewniającej odpowiednie odsunięcie (D) warstwy 10 od struktury mikropaskowej 2.

Powyższych przykładów wykonania nie należy w żadnym przypadku traktować jako wyczerpujących i ograniczających prezentowany wynalazek, którego istota została scharakteryzowana w zastrzeżeniach patentowych.

Claims (11)

1. Mikropaskowa antena sektorowa zawierająca przewodzącą strukturę mikropaskowa utworzoną z połączonych elementów promieniujących, pod którą znajduje się pierwsza warstwa dielektryczna oraz przewodząca warstwa uziemiona, oraz drugą warstwę dielektryka stałego odizolowaną od przewodzącej struktury mikropaskowej i znajdującą się powyżej przewodzącej warstwy uziemionej, znamienna tym, że druga warstwa dielektryka stałego (10) zawiera co najmniej jedną szczelinę (12), której rzut prostokątny na płaszczyznę struktury mikropaskowej (2) pokrywa się co najmniej z częścią tej struktury mikropaskowej (2), przy czym druga warstwa dielektryka stałego (10) znajduje się powyżej przewodzącej struktury mikropaskowej (2) w odległości (D) zawierającej się w przedziale od 0,04 do 0,4 długości fali anteny (λ0).

2. Antena mikropaskowa według zastrz. 1, znamienna tym, że druga warstwa dielektryka stałego (10) zawiera co najmniej dwie rozmieszczone po obu stronach przewodzącej struktury promieniującej (2) poza jej obrysem boczne łaty dielektryczne (13, 15) pomiędzy którymi znajduje się otwarta szczelina (12).

3. Antena mikropaskowa według zastrz. 2, znamienna tym, że rzeczone boczne łaty dielektryczne (13, 15) są rozmieszczone współpłaszczyznowo a ich krawędzie wewnętrzne są zasadniczo równoległe względem siebie i wzdłużnej osi środkowej (14) przewodzącej struktury promieniującej (2).

4. Antena mikropaskowa według zastrz. 2 albo 3, znamienna tym, że rzeczone boczne łaty dielektryczne (13, 15) mają kształt prostokątny.

5. Antena mikropaskowa według zastrz. 2 albo 3, albo 4, znamienna tym, że rzeczona struktura mikropaskowa (2) jest symetryczna względem swojej wzdłużnej osi środkowej (14) a boczne łaty dielektryczne (13, 15) mają symetryczny kształt i są symetrycznie rozmieszczone względem wzdłużnej osi środkowej (14) rzeczonej struktury mikropaskowej (2).

6. Antena mikropaskowa według zastrz. 2 albo 3, albo 4, znamienna tym, że rzeczona struktura mikropaskowa (2) utworzona z elementów promieniujących (5) i linii zasilających (6) jest niesymetryczna względem swojej wzdłużnej osi środkowej (14), przy czym boczna łata (15) znajdująca się po stronie struktury (2), po której względem wzdłużnej osi środkowej (14) znajduje się większa część linii zasilających (6) ma większą powierzchnię od bocznej łaty (13) znajdującej się po przeciwnej stronie struktury (2).

7. Antena mikropaskowa według zastrz. 2 albo 3, albo 4, znamienna tym, że rzeczona struktura mikropaskowa (2) utworzona z elementów promieniujących (5) i linii zasilających (6) jest niesymetryczna względem swojej wzdłużnej osi środkowej (14), przy czym boczna łata znajdująca się po stronie struktury (2), po której względem wzdłużnej osi środkowej (14) znajduje się większa część linii zasilających (6) znajduje się bliżej struktury promieniującej (6) niż boczna łata leżąca po przeciwnej stronie struktury (2).

8. Antena mikropaskowa według dowolnego z zastrz. od 2 do 7, znamienna tym, że boczne łaty dielektryczne (13, 15) wystają na obu końcach swej osi wzdłużnej poza przewodzącą strukturę promieniującą (2), korzystnie na odległość co najmniej szerokości (S) bocznej łaty (13, 15).

9. Antena mikropaskowa według dowolnego z zastrz. od 2 do 8, znamienna tym, że grubość (G) bocznej łaty dielektrycznej (13, 15) zmienia się w sposób ciągły lub skokowy w kierunku prostopadłym do osi wzdłużnej rzeczonej struktury promieniującej (2).

10. Antena mikropaskowa według dowolnego z zastrz. od 2 do 9, znamienna tym, że boczne łaty promieniujące (13, 15) połączone są ze sobą za pomocą co najmniej dwóch dielektrycznych łat łączących (16), korzystnie poprzecznych łat łączących (16).

11. Antena mikropaskowa według dowolnego z zastrz. 1, znamienna tym, że druga warstwa dielektryka stałego (10) formę jednej płyty, w której uformowana jest zamknięta szczelina (12).