RU7771U1 - Высокоэффективная антенная решетка - Google Patents

Abstract

Высокоэффективная антенная решетка, состоящая из металлического основания и двух тонких диэлектрических плат, сторона одной из которых металлизирована и в ней выполнены отверстия-излучатели, а на второй, напротив, их резонаторы и микрополосковая разводка, причем излучатели сгруппированны в модули, отличающаяся тем, что она состоит из различных излучающих модулей с числом элементов 1, 2, 3 ... N для модулей с одним элементом в вертикальной плоскости и с числом элементов 2, 4, 6 ... 2 N для модулей с двумя элементами в вертикальной плоскости, причем излучающие модули изготовлены из тонких диэлектрических плат и расположены на отогнутых площадках основания, а схемы возбуждения излучающих модулей выполнена на небинарных сумматорах мощности.

Description

ВысокозффФктианая ант§нная ptujtrica

Полезная модель относится к технике связи, в частности, к активным СВЧантеннам, предназначенным для приема/нередачн сигналов с/на геостационарного вещательного спутника, для работы в радиорелейных системах связи, в системах межкомпьютерной связи и т.п.

Известна плоская решетка (пат.Франции N 2609577. МКИ HO1Q 21/06, опубл. 15.07.88г.), состоящая из суперпозиции парных элементов с питанием, выполненным печатным способом. Данная антенная решетка имеет модульную конструкцию. модуль состоит из центральной диэлектрической пластины с расположенными на ней микрополосжовымн линиями и двух металлических пластин, расположенных сверху и снизу от центральной. Последние имеют соосные круглые отверстия (излучатели), равномерно расположенные на поверхности, образуя антенную решетку из 16 (4x4) .элементов.

Недостатком такой конс-трукции является неэффективное использование площади решетки, обусловленное формой излучателей, а также прямоугольная форма антенной решетки и использование бинарных делителей приводит к диаграмме направленности с уровнем бокового на уровне -1 дБ, что не всегда приемлемо для использования в системах связи.

Наиболее близким техническим решением является плоская СВЧ-антенная решетка, свидетельство РФ N 2056 по заявке N94029857/20, от 05.08.94 г. МКИ 21/00. Данная антенная решетю состоит из металлнчесзеого основания и двух диэлектрических плат, на одной из которых выполнены излучатели, сгруппированные в одинаковые модули, а на второй - их резонаторы и микрополосковая разводка. Вся антенная решетка разбита на

подрешетки и сигналы от них с ммир5т тся с помощью волноводного сумматора на четыре.

Недостатком этой конструкции является невозможность плотной упаковки антенной решетки, когда ее форма отличается от квадратной или прямоугольной (например круглая или эл,т1ипсовидная) с помощью используемых подрешеток, а также фюсснрованность луча в

npocTjjaHCTBc относительно апертуры антенны; сптожный в нротнодстве волноаодный сумматор; йояноводно-полоековый пе|.еход и то, что раг водка выполнена на основе несимметричной микрополосковой линии, а зто обусяавливаег высокие потери в ней, что в, конечном итоге приводит к снижению эффсктивнодти всей решетки .

Часто требуется построение антенной решетки с круглой или еще более сяожлой по форме аперт рой.

3aHBJL4eMoe решение направлено на реализацию следующих задач;

а)оптимальное использование площади апертуры решетки (круглой или более сложной формы) при соответств ющем ра:}иещении излучателей в апертуре антенной решетки для получения антенны с отклоненным основным лепестком на произвольный тол от О до 60 градусх в от нормали к anepTjpe антенны с возможным электрическим сканироваиием в угломестной плоскости в определенном секторе углов;

б)иснольэование технологи изготовления плоских печатных антенных решеток для реализация ряда элементов объемных реплеток (с отклоненным основным лепестком диаграммы направленностн в угломестной плоскости) на гибких подложках для максимально нлотной упаковки апертуры решетки излучателями;

в)минимизация стоимссти изготовления решетки с отклоненным лучем диаграммы направленности за счет использования при изготовлен ни печатных плат разводки и излучателей очень дешевого, тонкого, гибкого диэлектрика и максимальное уменьшение чисага активных элементов решетки;

подвешенных симметричных микрополосковых лвниях и высокоэффективных нзяучатепей, построенных на основе многослойных мнкрополосзсовых антенн;

д) уменьшение уровня бокового излучения по дифракционным лепесткам диаграммы направленности эа счет плотной упаковки апертуры элементами решетки.

Сущность предлагаемой консггрукции заключается в том, что предлагаемая СВЧ-антенная решетка, состоящая из металлического основания и двух диэлектрических плат, сторона одной из которых металлизирована и в ней выполнены излучатели, сгруппированные в модули, а на второй, напротив, их резонаторы и микрополосковая разводка, с возможностью сканировать лучом в угломестной плоскости, состоит не из одинаковых модулей, а из определенного числа различных излучающих модулей с различным числом элементов, с числом элементов 1,2,3...N для модулей с одним элементом в вертикальной плоскости и с числом элементов 2.4,6..2N для модулей с двумя элементами в вертикальной плоскости . Предлагаемое решение позволяет использовать излучающие модули для возможности практически полностью заполнить излучающую апертуру антенной решетки, то есть получить высокоэффективную антенную решетку. Каждый модуль состоит из металлического основания и двух тонких диэлектрических плат (толщина может быть меи 100 мкм, что позволяет под определенным радиусом изгибать определенные ее части) , сторона одной из которых металлизирована и в ней выполнены отверстия-излучатели, причем в отверстия прямоугольной, круглой или более сложной формы может быть введен полосок под углом 45 градусов к возбуждающей линии (находящейся на второй плате) для получения поля круговой поляризации, а на второй, напротив, их резонаторы и симметричная микрополосковая разводка и полосково-полосковый, коаксиально-полосковый, полоскововолноводный или каоксиально-волноводиый перс1сод. Платы излучателей разделены слоем диэлектрического материла типа вспененный полиэтилен ( е-). Платы установлены на металлический экран через такую же прокладку определенной толщины. Причем в готовой решетке излучающие модули частично находятся на отогнутых площадках основання, а вся

часть СВЧ разводки, выполненной на симметричных высокодоЬротных мнкроподосзсовьгх ляыиЯк передача, лежит на плоском металлическом основании ,

На фиг Л пою«ана предлагаемая антенная решетка, схема азаныного расположения элементе.

На фйг.2 показана обычная антепиая решетка, построенная до модульному типу, схема взаимного расположения элементов.

На фиг.: показана предлагаемая антенная решетка, вид сверху и сбоку в плоскости сечения иаиучаюпгй ; модулей, состоящих из 2-х элементов в вертикальной плоскости, яри необходимости получения основною луча откаонскного на угол около 45 градусов.

На фит,4 показана предлагаемая антенная решетка, вид сверху и сбоку в плосжости сечения игпучающих модулей, состоящих и 2-х элементов в вертикальной плоскости, при необходимости получения основного луча отклоненного на угол около 15 .

На фиг,5 и фиг.6 показан фрагмент платы СВЧ разводки для во )6уждения элементов одного т типов модулей антенной решетки с числом элементов

На фиг и фиг.в noKiwtiK фрагмент платы разводки /:уш воггбуждсния элементов одного H.-i типов антенной решетки с числом элементов

Предлагаемая антенная решетка может соде|гжать ра.чличное число элементов кратное двум (при двух элементах в в(-ртикааьной «тлоскос-са излучающего элемента) или кратное, одпому (при одном элементе а вертикальной п.поскости излучающего элемента), Прои5вольная формя 1 (фиг,) айертзфы решетки, заполняется различными типами и;}л чающих модулей 2 и 3, количество которых равно N/2, где N чнсло ст|)ок в апертуре решетки. На фиг.2 показана обычная антенная решетка, построенная по модульному типу (все модули 4,5 одинаковые), схема взаимного расположения элементов, которые могут а держать раэличное число элементов кратное 2k. Заштрихованными частями 6,7 noim.jaHbi площади апертуры решетки, которые при таком принципе кои поаовки не

могут быть заполнены нзлучающнын элементами и, следовательно, эффективность решеткн по энергетике при данном построении в првнцине ниже оредпагаемов в данной модели. Причем выигрыш в усияенни решеткн, показанной на фиг.1, может доходить до 1-2 дБ .На фиг.Э показана пр гщагаемая антенная решетка (вид сверху н сбоку) в плоскости сечения излучающих модулей, состоящих из 2-х элементов в вертикальной плоскости, прн необходимости получения основного луча отклоненного на угол около 45 градусов. Здесь же показаны 8,9,10,11 различные модули излучающих элементов, 12- расположение в пространстве излучающих модулей под углом 45 градусов. На фиг.4 показана предлагаемая антенная решетка (вид сверху и сбоку) в плоскостн сечения излучающих модулей, состоящих из 2-х элементов в вертикальной плоскости, при необходимости получения основного луча отклоненного на угол около 15 градусов. Здесь же показаны 13,14,15,16 - различные модули излучающих элементов, 17- расположение в пространстве излучающих модулей под углом 15 градусов. На фиг.5,6,7,8 показанны платы СВЧ разводки для возбуждения нескольких типов модулей антенной решетки, где 18- возбуждающий элемент излучателя, 9- микрополосковая разводка, 20- линия изгиба плат модулей при формировании решетки. Тип модуля, представленный на фиг.5,6 применим прн секторе сканирования в пределах +/- { 10-15) градусов в угломестной плоскости. Тип модуля представленный на фиг.7,8 применим при секторе с канирования в пределах +1- ( 20-30) градусов в угломестной плоскости.

Предложена конструкция антенной решетки с электрическим сканированием диаграммы направленности в угломестной плоскостн и электромеханическим сканированием в азимутальной плоскости.

Экспериментальные и теоретические проработки, проведенные с данным типом антенн в диапазоне спутникового ТВ, показали ее работоспособность при угле отклонения на 45 градусов н секторе сканирования в угломестной плосзсости 20 градосов..

Claims (1)

1. Высокоэффективная антенная решетка, состоящая из металлического основания и двух тонких диэлектрических плат, сторона одной из которых металлизирована и в ней выполнены отверстия-излучатели, а на второй, напротив, их резонаторы и микрополосковая разводка, причем излучатели сгруппированны в модули, отличающаяся тем, что она состоит из различных излучающих модулей с числом элементов 1, 2, 3 ... N для модулей с одним элементом в вертикальной плоскости и с числом элементов 2, 4, 6 ... 2 N для модулей с двумя элементами в вертикальной плоскости, причем излучающие модули изготовлены из тонких диэлектрических плат и расположены на отогнутых площадках основания, а схемы возбуждения излучающих модулей выполнена на небинарных сумматорах мощности.