PL222294B1 - Planarna antena dipolowa z ekranem przewodzącym - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 222294 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 399395 ^{(51) Int.Cl.}

H01Q 9/16 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 01.06.2012 (54)

Planarna antena dipolowa z ekranem przewodzącym

	(73) Uprawniony z patentu:
	POLITECHNIKA WARSZAWSKA,
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	Warszawa, PL
09.12.2013 BUP 25/13	(72) Twórca(y) wynalazku:
	PAWEŁ RAFAŁ BAJURKO, Warszawa, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
29.07.2016 WUP 07/16	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Krystyna Lewińska

PL 222 294 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest planarna antena dipolowa z ekranem przewodzącym, służąca do kierunkowej transmisji i odbioru fal radiowych.

Z publikacji P. Bajurko, Y. Yashchyshyn „System antenowy dla robota mobilnego, Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne, nr 6/2011, str. 523-526, jest znana planarna antena dipolowa z przewodzącym ekranem umieszczonym prostopadle do powierzchni promiennika anteny, uwidoczniona na pos. 1. Antena ta składa się z podłoża z laminatu 10, z wykonanego na nim symetrycznego promiennika w postaci obszarów 11a i 11b metalizacji na laminacie 10, ekranu 12 wykonanego z przewodnika elektrycznego oraz ze współosiowej linii zasilającej 13, której zewnętrzny oplot jest podłączony do obszaru metalizacji 11a w punkcie 15, a przewód wewnętrzny jest podłączony do obszaru metalizacji 11b w punkcie 14, zwanym punktem zasilania anteny. Obszary metalizacji 11a i 11b stanowią promiennik planarnej anteny dipolowej, znanej także pod nazwą antena typu bow-tie.

Wyposażenie planarnej anteny dipolowej w odpowiednio umieszczony względem niej przewodzący ekran 12 pozwala w sposób intencjonalny kształtować charakterystykę kierunkową anteny, w wyniku czego w miejsce uwidocznionej na pos. 2 dookólnej charakterystyki 20 planarnej anteny dipolowej uzyskuje się charakterystykę 21 o właściwościach kierunkowych, co może być pożądane w niektórych zastosowaniach. Charakterystyki uwidocznione na pos. 2 wykreślone są dla płaszczyzny pola H, dla polaryzacji zgodnej.

Wadą tego rozwiązania jest, że zmianie charakterystyki kierunkowej, wynikającej z zastosowania ekranu, towarzyszy także zmiana charakterystyki współczynnika odbicia anteny, co zostało uw idocznione na pos. 3. Krzywa 30 przedstawia charakterystykę współczynnika odbicia planarnej anteny dipolowej bez ekranu, zaś krzywa 31 charakterystykę planarnej anteny dipolowej z ekranem przewodzącym 12. Odcinkiem 32 zaznaczono zakres częstotliwości, dla którego projektowana była opisyw ana antena. W tym zakresie częstotliwości współczynnik odbicia powinien wynosić poniżej -10 dB. W przypadku krzywej 30 warunek ten jest spełniony, natomiast w przypadku krzywej 31 następuje wynikające z wady rozwiązania przesunięcie i zawężenie zakresu częstotliwości pracy anteny.

Celem wynalazku jest zapewnienie rozwiązania eliminującego tę wadę.

Istota wynalazku polega na tym, że antena dipolowa zaopatrzona jest w przewodzącą łatką wykonana na innej niż promiennik warstwie metalizacji. Na laminacie jest umieszczona centralnie względem promiennika.

W korzystnym wariancie wykonania przewodząca łatka ma kształt prostokątny i jest ułożona wzdłuż promiennika.

Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia planarną antenę dipolową z ekranem przewodzącym w pierwszym przykładzie wykonania w widoku od strony przewodzącej łatki, fig. 2 przedstawia charakterystykę kierunkową anteny w pierwszym przykładzie wykonania, fig. 3 przedstawia charakterystykę współczynnika odbicia anteny w pierwszym przykładzie wykonania, a fig. 4 - planarną antenę dipolową w drugim przykładzie wykonania z ekranem przewodzącym usytuowanym równolegle do płaszczyzny laminatu w rzucie perspektywicznym.

W pierwszym przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 1, ekran przewodzący 12 umieszczony jest prostopadle do płaszczyzny laminatu 10. Na innej warstwie metalizacji na laminacie 10 niż promiennik, ustanowiony przez obszary metalizowana 11a i 11b, wykonana jest prostokątna przewodząca łatka 16, usytuowana centralnie względem promiennika 11a, 11 b. Przesłonięte elementy promiennika 11a i 11b oraz połączona z tymi elementami współosiowa linia zasilająca 13 zaznaczone są przerywaną linią. Zewnętrzny oplot współosiowej linii zasilającej 13 jest podłączony do obszaru met alizacji 11a w punkcie 15, a przewód wewnętrzny jest podłączony do obszaru metalizacji 11b w punkcie 14, zwanym punktem zasilania anteny. Przez dobór kształtu i wielkości przewodzącej łatki 16 można wyeliminować wady rozwiązania przywołanego jako stan techniki.

W korzystnym wariancie wykonania współosiowa linia zasilająca 13 jest trwale połączona elektrycznie z ekranem 12, który zastępuje wówczas symetryzator.

W innym korzystnym wariancie wykonania możliwe jest ponadto zastosowanie dodatkowych obwodów symetryzacji.

W pierwszym przykładzie wykonania ekran przewodzący 12 ma szerokość 90 mm i wysokość 200 mm, laminat 10 jest typu FR4 o grubości 1,5 mm i jest trwale umocowany w położeniu centralnym

PL 222 294 B1 na ekranie, jak to uwidoczniono na fig. 1. W odległości 80 mm od ekranu znajduje się pionowa oś symetrii promiennika złożonego z elementów 11a i 11b. Elementy 11a i 11 b mają szerokość 14,4 mm w najwęższym miejscu i 28,4 mm w najszerszym miejscu oraz wysokość 66,7 mm, każdy zaś odstęp między elementami 11a i 11b wynosi 4 mm. Przewodząca łatka 16 umieszczona jest centralnie względem promiennika i ma kształt prostokąta o szerokości 9 mm i wysokości 21 mm.

Na figurze 2 przedstawiono charakterystykę kierunkową 22 anteny w pierwszym przykładzie wykonania przedstawionej na fig. 1 dla płaszczyzny pola H, dla polaryzacji zgodnej. Fig. 2 unaocznia, że wpływ przewodzącej łatki 16 na charakterystykę kierunkową jest znikomy. Charakterystyka pozostaje niemal identyczna jak charakterystyka 21 przedstawiona na pos. 2 dla planarnej anteny dipolowej z ekranem przewodzącym bez przewodzącej łatki 16.

Na figurze 3 przedstawiono charakterystyki współczynnika odbicia dwóch anten: charakterystykę 30 planarnej anteny dipolowej bez ekranu oraz charakterystykę 33 planarnej anteny dipolowej w pierwszym przykładzie wykonania przedstawionej na fig. 1 z ekranem przewodzącym 12 i z łatką przewodzącą 16. Fig. 3 unaocznia, że obecność łatki 16 pozwala zachować charakterystykę współczynnika odbicia bez istotnych zmian, mimo wyposażenia anteny w ekran 12. Dzięki temu antena przedstawiona na fig. 1 spełnia wymagania określone graficznie za pomocą odcinka 32.

W drugim przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 4, planarna antena dipolowa z ekranem przewodzącym 12 oraz z przewodzącą łatką 16 ma ekran przewodzący 12 umieszczony równolegle do płaszczyzny laminatu 10. Przesłonięta przewodząca łatka 16 i część doprowadzonej do promiennika 11a, 11 b współosiowej linii zasilającej 13 są zaznaczone liniami przerywanymi. Zewnętrzny oplot współosiowej linii zasilającej 13 jest podłączony do obszaru metalizacji 11a w punkcie 15, a przewód wewnętrzny jest podłączony do obszaru metalizacji 11b w punkcie 14, zwanym punktem zasilania anteny.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Planarna antena dipolowa z ekranem przewodzącym, zamocowanym w ustalonej odległości i położeniu względem anteny dipolowej, której promiennik wykonany jest w postaci warstwy metalizacji na laminacie, znamienna tym, że na innej warstwie metalizacji na laminacie wykonana jest przewodząca łatka (16) umieszczona centralnie względem promiennika (11a, 11b).
2. 2. Planarna antena dipolowa z ekranem przewodzącym według zastrz. 1, znamienna tym, że przewodząca łatka (16) ma kształt prostokątny i jest ułożona wzdłuż promiennika.