Четырехдиапазонная антенна

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в малогабаритных антеннах, функционирующих в четырех частных диапазонах. Антенна содержит четыре пластины и четыре отрезка коаксиального фидера. Пластины выполнены металлическими, прямоугольными с различной площадью поверхности и расположены параллельно одна над другой. Центры четырех пластин расположены на центральной оси, а их длинные и короткие стороны соответственно параллельны друг другу. Центральный проводник первого отрезка коаксиального фидера подсоединен к первой пластине на расстоянии от центральной оси, а наружная оболочка первого отрезка коаксиального фидера подсоединена ко второй пластине. Центральный проводник второго отрезка коаксиального фидера подсоединен ко второй пластине на большем расстоянии от центральной оси, чем расстояние от центральной оси первого отрезка коаксиального фидера. Наружная оболочка второго отрезка коаксиального фидера подсоединена к четвертой пластине. Центральный проводник третьего отрезка коаксиального фидера подсоединен к третьей пластине, а наружная оболочка третьего отрезка коаксиального фидера подсоединена к четвертой пластине. Всенаправленная антенна расположена со стороны первой пластины. Четвертый отрезок коаксиального фидера всенаправленной антенны расположен в центральном отверстии всех пластин, а его наружная оболочка подсоединена к первой пластине. Техническим результатом является улучшение технико-эксплуатационных характеристик. 10 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в антенно-фидерных устройствах, преимущественно в малогабаритных антеннах, функционирующих в четырех частных диапазонах для совместного приема (передачи) сигналов радиосистем различного назначения.

Известна антенна, выполненная в виде металлической пластины прямоугольной формы, расположенной на поверхности диэлектрика, обратная сторона которого металлизирована (Панченко Б.А., Нефедов Е.И. Микрополосковые антенны. М.: Радио и связь, 1986 г., стр.91-115).

Выполняя и возбуждая данную антенну специальным образом можно обеспечить различные варианты поляризации. Ограничением этой антенны является работа в одном диапазоне частот. Такая антенна не может функционировать с разнесенными диапазонами частот в радиотехнических системах различного назначения, например, при создании антенн глобальной системы навигации ГЛОНАС/GPS (Padros N., J.I. Ortigosa, J. Baker, M.F. Iskander and B. Thommerg, “Comparative Study of High-Performance GPS Receiving Antenna Designs,” IEEE Trans. Antennas. Propa-gat., vol.45, pp.698-706, 1997).

Наиболее близким техническим решением является антенна, содержащая три пластины и два отрезка коаксиального фидера, при этом пластины выполнены прямоугольными с различной площадью поверхности и расположены параллельно одна над другой, первая пластина выполнена с меньшей площадью поверхности и расположена по одну сторону от второй пластины со средней площадью поверхности, а третья пластина с большей площадью поверхности - по другую сторону от нее, центры трех пластин расположены на центральной оси, а их длинные стороны параллельны друг другу, первый отрезок коаксиального фидера расположен в одном отверстии, выполненном во второй и третьей пластинах, центральный проводник первого отрезка коаксиального фидера подсоединен к первой пластине на расстоянии от центральной оси, а наружная оболочка первого отрезка коаксиального фидера подсоединена ко второй пластине, второй отрезок коаксиального фидера расположен в другом отверстии, выполненном в третьей пластине, центральный проводник второго отрезка коаксиального фидера подсоединен ко второй пластине на большем расстоянии от центральной оси, чем расстояние от центральной оси первого отрезка коаксиального фидера (Заявка ЕР №0521384, Н 01 Q 5/00, опубл. 1993 г.).

В этом техническом решении наружная оболочка второго отрезка коаксиального фидера подсоединена к третьей пластине. Пластины закреплены на диэлектрических слоях, расположенных между ними. Возбуждение пластин осуществляется двумя отрезками коаксиальных фидеров, при этом каждая пара соседних пластин образует антенну, работающую соответственно на частоте f_max и f_min.

Ограничением ближайшего аналога является эффективная работа только на двух разнесенных частотах. Разнос по частоте составляет f_max - f_min ≥ 600МHz, что необходимо для обеспечения развязки между антеннами <-20dB. Работа в близко лежащих диапазонах частот ближайшим аналогом технического решения не обеспечивается.

Решаемая изобретением задача - расширение функциональных возможностей, улучшение технико-эксплуатационных характеристик и расширение арсенала используемых технических средств.

Технический результат, который может быть получен при выполнении заявленной антенны - обеспечение направленного приема (передачи) сигналов в трех диапазонах частот с одинаковыми или различными вариантами поляризации и с близко находящимися диапазонами частот, а также обеспечение ненаправленного приема (передачи) сигналов с линейной поляризацией.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известной антенне, содержащей три пластины и два отрезка коаксиального фидера, при этом пластины выполнены металлическими, прямоугольными с различной площадью поверхности и расположены параллельно одна над другой, первая пластина выполнена с меньшей площадью поверхности и расположена по одну сторону от второй пластины со средней площадью поверхности, а третья пластина с большей площадью поверхности - по другую сторону от нее, центры трех пластин расположены на центральной оси, а их длинные стороны параллельны друг другу, первый отрезок коаксиального фидера расположен в одном отверстии, выполненном во второй и третьей пластинах, центральный проводник первого отрезка коаксиального фидера подсоединен к первой пластине на расстоянии от центральной оси, а наружная оболочка первого отрезка коаксиального фидера подсоединена ко второй пластине, второй отрезок коаксиального фидера расположен в другом отверстии, выполненном в третьей пластине, центральный проводник второго отрезка коаксиального фидера подсоединен ко второй пластине на большем расстоянии от центральной оси, чем расстояние от центральной оси первого отрезка коаксиального фидера, согласно изобретению введена четвертая пластина, расположенная параллельно с противоположной стороны от третьей пластины относительно второй пластины, четвертая пластина выполнена металлической, прямоугольной с площадью поверхности, большей, чем площадь третьей пластины, центр четвертой пластины расположен на центральной оси упомянутых трех пластин, а ее длинные стороны параллельны длинным сторонам упомянутых трех пластин, в четвертой пластине выполнены отверстия для расположения соответственно первого и второго отрезков коаксиального фидера, при этом наружная оболочка второго отрезка коаксиального фидера подсоединена к четвертой пластине, введен третий отрезок коаксиального фидера, в четвертой пластине выполнено отверстие для расположения в нем третьего отрезка коаксиального фидера, при этом центральный проводник третьего отрезка коаксиального фидера подсоединен к третьей пластине, а наружная оболочка третьего отрезка коаксиального фидера подсоединена к четвертой пластине, введены четвертый отрезок коаксиального фидера и всенаправленная антенна, расположенная со стороны первой пластины, противоположной второй пластине, по центральной оси во всех четырех пластинах выполнено центральное отверстие, в котором установлен четвертый отрезок коаксиального фидера всенаправленной антенны, наружная оболочка которого подсоединена к первой пластине.

Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:

- всенаправленная антенна была выполнена в виде Г-образной петли, для этого центральный проводник четвертого отрезка коаксиального фидера выполнен изогнутым в плоскости, параллельной плоскости первой пластины с образованием петли, а конец центрального проводника четвертого отрезка коаксиального фидера подсоединен к первой пластине в области центрального отверстия;

- всенаправленная антенна была выполнена с образованием замедляющей структуры, для этого центральный проводник четвертого отрезка коаксиального фидера выполнен меандрообразно изогнутым в плоскости, ортогональной плоскости первой пластины, а конец центрального проводника четвертого отрезка коаксиального фидера разомкнут от первой пластины;

- всенаправленная антенна была выполнена спиральной, для этого центральный проводник четвертого отрезка коаксиального фидера выполнен изогнутым в виде витков спирали, расположенных вдоль центральной оси, а конец центрального проводника четвертого отрезка коаксиального фидера разомкнут от первой пластины;

- были введены диэлектрические слои, расположенные соответственно между первой и второй, второй и третьей, третьей и четвертой пластинами соответственно, и на которых закреплены упомянутые пластины, а в диэлектрических слоях выполнены отверстия для расположения в них первого, второго, третьего и четвертого отрезков проводников коаксиального фидера соответственно;

- диэлектрические слои были выполнены с различной диэлектрической проницаемостью;

- соотношение длинной стороны а_n пластины к короткой стороне b_n пластины для любой первой и/или второй и/или третьей пластины было выбрано удовлетворяющим соотношению , где n - номер пластины, а Q_n - добротность антенны, образованной n-й пластиной;

- центральный проводник соответствующего отрезка коаксиального фидера был подсоединен к n-й пластине в точке, расположенной на линии

,

где Y, X - прямоугольная система координат, расположенная в плоскости n-й пластины и с центром системы координат, совпадающим с положением центральной оси, с осью Y, параллельной стороне b_n, и с осью X, параллельной стороне а_n;

- центральный проводник соответствующего отрезка коаксиального фидера был подсоединен к n-й пластине в точке, расположенной на линии

,

где Y, Х - прямоугольная система координат, расположенная в плоскости n-й пластины, и с центром системы координат, совпадающим с положением центральной оси, с осью Г, параллельной стороне b_n, и с осью X, параллельной стороне a_n;

- центральный проводник соответствующего отрезка коаксиального фидера был подсоединен к n-й пластине в точке, расположенной на линии х=0, где Y, X-прямоугольная система координат, расположенная в плоскости n-й пластины и с центром системы координат, совпадающим с положением центральной оси, с осью Y, параллельной стороне b_n, и с осью X, параллельной стороне а_n;

- центральный проводник соответствующего отрезка коаксиального фидера был подсоединен к n-й пластине в точке, расположенной на линии у=0, где Y, Х - прямоугольная система координат, расположенная в плоскости n-й пластины и с центром системы координат, совпадающим с положением центральной оси, с осью Y, параллельной стороне b_n, и с осью X, параллельной стороне а_n.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшими вариантами его выполнения со ссылками на прилагаемые фигуры.

Фиг.1 изображает продольное сечение заявленного устройства, в котором всенаправленная антенна выполнена в виде Г-образной петли;

Фиг.2 - то же, что фиг.1, в которой всенаправленная антенна выполнена с образованием замедляющей структуры;

Фиг.3 - то же, что фиг.1, в которой всенаправленная антенна выполнена в виде спирали;

Фиг.4 - схему возбуждения пластины для работы с правой круговой поляризацией;

Фиг.5 - схему возбуждения пластины для работы с левой круговой поляризацией;

Фиг.6 - схему возбуждения пластины для работы с линейной вертикальной поляризацией;

Фиг.7 - схему возбуждения пластины для работы с линейной горизонтальной поляризацией;

Фиг.8 - диаграмму направленности антенны на частоте 1227 MHz при работе с правой круговой поляризацией;

Фиг.9 - то же, что фиг.8, при работе на частоте 1575 MHz с правой круговой поляризацией.

Фиг.10 - то же, что фиг.8, при работе на частоте 5820 MHz с правой круговой поляризацией;

Фиг.11 - то же, что фиг.8, при работе на частоте 1800 МНz всенаправленный прием линейная поляризация;

Фиг.12 - график VSWR антенны, приведенного к волновому сопротивлению 50 Ом при работе в диапазоне частот 1227 MHz;

Фиг.13 - то же, что фиг.12, при работе в диапазоне частот 1575 MHz;

Фиг.14 - то же, что фиг.12, при работе в диапазоне частот 5820 MHz;

Фиг.15 - то же, что фиг.12, при работе в диапазоне частот 1800 MHz;

Фиг.16 - график коэффициента эллиптичности предлагаемой антенны на частоте 1227 MHz;

Фиг.17 - то же, что фиг.16, при работе на частоте 1575 MHz;

Фиг.18 - то же, что фиг.16, при работе на частоте 5820 MHz.

На фиг.1 схематично показаны четыре пластины 1, 2, 3, 4 соответственно; диэлектрические слои 5, расположенные между пластинами; первый, второй, третий и четвертый отрезки коаксиального фидера 6, 7, 8, 9 соответственно; всенаправленная антенна 10.

Антенна (фиг.1) содержит три пластины 1, 2, 3 и два отрезка 6, 7 коаксиального фидера. Пластины 1, 2, 3 выполнены металлическими (электропроводными), прямоугольными (вид сверху на любую из пластин 1-3 показана на фиг.4-7) с различной площадью поверхности и расположены параллельно одна над другой (фиг.1). Первая пластина 1 выполнена с меньшей площадью поверхности и расположена по одну сторону от второй пластины 2 со средней площадью поверхности, а третья пластина 3 с большей площадью поверхности - по другую сторону от второй пластины 2. Центры трех пластин 1, 2, 3 расположены на центральной оси О-О, а их длинные стороны а_n параллельны друг другу (соответственно, параллельны друг другу и короткие стороны b_n, фиг.4-7), где n - номер пластины. Первый отрезок 6 коаксиального фидера расположен в одном отверстии, выполненном во второй пластине 2 и третьей пластине 3 (фиг.1). Центральный проводник первого отрезка 6 подсоединен к первой пластине 1 на расстоянии от центральной оси О-О. Наружная оболочка первого отрезка 6 коаксиального фидера подсоединена ко второй пластине 2. Второй отрезок 7 коаксиального фидера расположен в другом отверстии, выполненном в третьей пластине 3. Центральный проводник второго отрезка 7 подсоединен ко второй пластине 2 на большем расстоянии от центральной оси О-О, чем расстояние от центральной оси О-О первого отрезка 6.

Введена четвертая пластина 4, расположенная параллельно с противоположной стороны от третьей пластины 3 относительно второй пластины 2. Четвертая пластина 4 выполненная металлической, прямоугольной (фиг.4) с площадью поверхности, большей, чем площадь третьей пластины 3. Центр четвертой пластины 4 также расположен на центральной оси О-О трех пластин 1, 2, 3 (фиг.1), а ее длинные стороны а₄ соответственно параллельны длинным сторонам а_1, а₂, а_3, для трех пластин 1, 2, 3. В четвертой пластине 4 выполнены отверстия для расположения соответственно первого отрезка 6 коаксиального фидера и второго отрезка 7 коаксиального фидера. Наружная оболочка второго отрезка 7 коаксиального фидера подсоединена к четвертой пластине 4. Введен третий отрезок 8 коаксиального фидера. В четвертой пластине 4 выполнено отверстие для расположения в нем третьего отрезка 8. Центральный проводник третьего отрезка 8 подсоединен к третьей пластине 3 на расстоянии от центральной оси О-О, большем, чем расстояние подсоединения от центральной оси О-О центрального проводника первого отрезка 6 к первой пластине 1. Наружная оболочка третьего отрезка 8 подсоединена к четвертой пластине 4. Введены четвертый отрезок 9 коаксиального фидера и всенаправленная антенна 10. Всенаправленная антенна 10 расположена со стороны первой пластины 1, противоположной второй пластине 2. По центральной оси О-О во всех четырех пластинах 1, 2, 3, 4 выполнено центральное отверстие, в котором установлен четвертый отрезок 9 коаксиального фидера всенаправленной антенны 10. Наружная оболочка четвертого отрезка 9 подсоединена к первой пластине 1.

Всенаправленная антенна 10 (фиг.1) может быть выполнена в виде Г-образной петли. Центральный проводник четвертого отрезка 9 коаксиального фидера выполнен изогнутым в плоскости, параллельной плоскости первой пластины 1 с образованием петли. Конец центрального проводника четвертого отрезка 9 коаксиального фидера подсоединен к первой пластине 1 в области центрального отверстия.

Всенаправленная антенна 10 может быть выполнена с образованием замедляющей структуры (фиг.2). Центральный проводник четвертого отрезка 9 коаксиального фидера выполнен меандрообразно изогнутым в плоскости, ортогональной плоскости первой пластины 1. Конец центрального проводника четвертого отрезка 9 разомкнут от первой пластины 1.

Всенаправленная антенна 10 может быть выполнена спиральной (фиг.3). Для этого центральный проводник четвертого отрезка 9 коаксиального фидера выполнен изогнутым в виде витков спирали, расположенных вдоль центральной оси О-О.

Специалистам понятно, что поскольку всенаправленная антенна выполнена отдельно от антенн, реализованных на четырех пластинах 1, 2, 3, 4, не влияет на их работу, а пластина 1 образует для нее подстилающую поверхность, то в качестве всенаправленной антенны 10 может быть использован любой существующий на практике тип ненаправленных антенн.

В устройство для уменьшения габаритов и удобства исполнения конструкции способами печатной технологии (фиг.1-3) введены диэлектрические слои 5, расположенные соответственно между первой пластиной 1 и второй пластиной 2, между второй пластиной 2 и третьей пластиной 3, между третьей пластиной 3 и четвертой пластиной 4. На диэлектрических слоях 5 закреплены упомянутые пластины 1, 2, 3, 4. В диэлектрических слоях 5 выполнены отверстия для расположения в них первого, второго, третьего и четвертого отрезков 6, 7, 8, 9 проводников коаксиального фидера соответственно. Диэлектрические слои 5 могут быть выполнены с различной диэлектрической проницаемостью между отдельными пластинами, поскольку каждые из двух соседних пластин реализуют отдельную антенну.

Для обеспечения функционирования с круговой поляризацией отношение длинной стороны а_n пластины к короткой стороне b_n пластины для любой первой пластины 1, второй пластины 2, третьей пластины 3 выбрано удовлетворяющим соотношению , где n - номер пластины, a Q_n - добротность антенны, образованная n-й пластиной.

При функционировании с правой круговой поляризацией (фиг.4) центральный проводник соответствующего отрезка коаксиального фидера подсоединен к n-й пластине в точке, расположенной на линии , где Y, Х - прямоугольная система координат, расположенная в плоскости n-й пластины и с центром системы координат, совпадающим с положением центральной оси, с осью Y, параллельной стороне b_n, и с осью X, параллельной стороне a_n.

При функционировании с левой круговой поляризацией (фиг.5) центральный проводник соответствующего отрезка коаксиального фидера подсоединен к n-й пластине в точке, расположенной на линии , где Y, Х - прямоугольная система координат, расположенная в плоскости n-й пластины и с центром системы координат, совпадающим с положением центральной оси, с осью Y, параллельной стороне b_n, и с осью X, параллельной стороне а_n.

Для работы с линейной вертикальной поляризацией (фиг.6) центральный проводник соответствующего отрезка коаксиального фидера подсоединен к n-й пластине в точке, расположенной на линии х=0, где Y, X - прямоугольная система координат, расположенная в плоскости n-й пластины и с центром системы координат, совпадающим с положением центральной оси, с осью Y, параллельной стороне b_n, и с осью X, параллельной стороне а_n.

Для обеспечения функционирования с линейной горизонтальной поляризацией (фиг.7) центральный проводник соответствующего отрезка коаксиального фидера подсоединен к n-й пластине в точке, расположенной на линии y=0, где Y, Х - прямоугольная система координат, расположенная в плоскости n-й пластины и с центром системы координат, совпадающим с положением центральной оси, с осью У, параллельной стороне b_n, и с осью X, параллельной стороне а_n.

Работает антенна (фиг.1) следующим образом.

Предлагаемая компактная конструкция четырехдиапазонной антенны (фиг.1) состоит из четырех металлических пластин 1, 2, 3, 4 прямоугольной формы и всенаправленной антенны 10, например Г-образной петли. Все пластины 1-4 расположены параллельно одна над другой и разделены диэлектрическим слоем 5. Каждая последующая пластина, начиная с верхней, по площади больше предыдущей. Над верхней первой пластиной 1 расположена Г-образная петля. Возбуждение пластин 1-3 осуществляется тремя отрезками коаксиальных фидеров 6, 7, 8. Верхняя первая пластина 1 возбуждается с помощью центрального проводника первого отрезка 6 коаксиального фидера, который проходит через отверстия в нижних второй, третьей и четвертой пластинах 2, 3, 4 и соединяется наружной оболочкой отрезка 6 со второй пластиной 2, образуя отдельную антенну, работающую на частоте ƒ ₁ со своим видом поляризации. Вторая пластина 2 возбуждается центральным проводником второго отрезка 7 коаксиального фидера, проходящего через другое отверстие в третьей и четвертой пластинах 3, 4 и соединяется наружной оболочкой второго отрезка с четвертой пластиной 4. Таким образом, вторая пластина 2 и четвертая пластина 4 образуют отдельную антенну, работающую на частоте ƒ ₂ со своим видом поляризации. Третья пластина 3 возбуждается центральным проводником третьего отрезка 8 коаксиального фидера, проходящего через другое отверстие в четвертой пластине 4, и соединяется наружной оболочкой отрезка 8 с четвертой пластиной 4, образуя отдельную антенну, работающую на частоте ƒ ₃ со своим видом поляризации. Возбуждение Г-образной петли осуществляется четвертым отрезком 9 коаксиального фидера, который проходит через центральное отверстие (в центре всех пластин 1-4) и соединяется наружной оболочкой с первой пластиной 1, а центральный проводник четвертого отрезка 9 переходит в плечо Г-образной петли, при этом конец другого плеча соединен с первой пластиной 1 в области центрального отверстия, образуя отдельную антенну - всенаправленную антенну 10, работающую на частоте ƒ ₄ с линейной поляризацией.

Прямоугольная металлическая первая пластина 1 имеет размер около , где λ _1∂ - длина волны в диэлектрике диэлектрического слоя 5 для высокочастотного диапазона ƒ ₁. Вторая пластина 2 имеет размер около , где λ _2∂ - длина волны в диэлектрике диэлектрического слоя 5 для диапазона ƒ ₂&λτ; ƒ ₁. Третья пластина 3 имеет размер около , где λ _3∂ - длина волны в диэлектрике для диапазона ƒ ₃&λτ; ƒ ₂. Четвертая пластина 4 имеет размер . В качестве диэлектрика диэлектрических слоев 5 используется материал с относительной диэлектрической проницаемостью ε >1, применение материала с высоким ε позволяет уменьшить размеры антенны в раз, однако применение материалов с ε >5 приводит к увеличению потерь в антенне. Возможно выполнение диэлектрических слоев 5 с различной диэлектрической проницаемостью в зависимости от заданного рабочего диапазона для отдельных антенн, построенных на основе пластин 1-4. Основное требование к диэлектрическому материалу - малые потери, характеризуемые тангенсом угла потерь tgδ =(l· 10^-4-30· 10^-4).

Для Г-образной петли 10 (фиг.1) сумма ее вертикальной и горизонтальной частей равна , где λ ₄ - длина волны для диапазона ƒ ₄. Выполнение петли Г-образной формы позволяет расширить рабочий диапазон частот и улучшить ее согласование с питающим фидером.

Местоположение (фиг.4-7) точек возбуждения первой пластины 1, второй пластины 2 и третьей пластины 3 рассчитывается или определяется экспериментально, исходя из условий согласования с питающим фидером и видом поляризации.

Для обеспечения работы с правой круговой поляризацией в диапазоне ƒ _n необходимо возбудить n-ю пластину по линии (фиг.4), где а_n, b_n - соответственно стороны n-й пластины; n=1, 2, 3 - номер пластины. Соотношения размеров пластин должны удовлетворять условиям , где Q_n - добротность отдельной антенны, образованной n-й возбуждаемой пластиной. Для обеспечения работы с левой круговой поляризацией необходимо возбудить n-ю пластину по линии (фиг.5). Соотношения размеров пластин также должны удовлетворять условиям .

Линейная вертикальная поляризация получается при возбуждении n-й пластины по линии х=0 (фиг.6), при этом , где λ _nД - длина волны в диэлектрике диэлектрического слоя 5 для соответствующего рабочего диапазона частот, реализуемого отдельной антенной на базе n-й пластины. От размеров пластины b_n зависит величина входного сопротивления антенны и место возбуждения на линии х=0.

Линейная горизонтальная поляризация получается при возбуждении n-й пластины по линии y=0 (фиг.7), при этом . От размеров пластины а_n зависит величина входного сопротивления отдельной антенны и место возбуждения на линии y=0.

Таким образом, в результате заявленного технического решения удается реализовать четырехдиапазонную антенну. При возбуждении первой пластины 1 область между краями этой пластины и второй пластиной 2 образует излучающую апертуру, работающую в высокочастотной части диапазона ƒ ₁. При возбуждении второй пластины 2 область между краями этой пластины и четвертой пластиной 4 образует излучающую апертуру, работающую в диапазоне ƒ ₂&λτ; ƒ ₁ и где ƒ ₁ср - средняя частота диапазона ƒ ₁, а ƒ ₂ср - средняя частота диапазона ƒ ₂. При возбуждении третьей пластины 3 область между краями этой пластины и четвертой пластиной 4 образует излучающую апертуру, работающую в диапазоне ƒ ₃&λτ; ƒ ₂ и где ƒ ₃cp - средняя частота диапазона ƒ ₃. Таким образом, пары указанных пластин образуют антенну на одну полосу частот со своим видом поляризации. Первая пластина 1, образующая экранирующую поверхность для Г-образной петли, и сама Г-образная петля (фиг.1) создают несимметричную всенаправленную антенну 10, работающую в диапазоне ƒ ₄. Рабочий диапазон ƒ ₄ выбирается исходя из предназначения. В качестве всенаправленных антенн 10 могут быть использованы совершенно различные типы антенн (фиг.2, 3).

Все четыре пластины 1, 2, 3, 4 могут быть выполнены методами травления (печатной технологии) с использованием фотошаблона из фольгированного высокочастотного диэлектрика или методом напыления. При таком исполнении вследствие малой толщины предлагаемой четырехдиапазонной антенны ее можно размещать на наружных поверхностях транспортных средств без ухудшения электрических характеристик.

Результаты экспериментальной проверки работоспособности предлагаемой четырехдиапазонной антенны представлены на фиг.8-18. Исследуемая антенна была выполнена из фольгированного диэлектрика марки РРЕ, толщиной 2.0 мм, диэлектрическая проницаемость ε =3.3, тангенс угла потерь в диэлектрике tgδ =0.002. Антенна разрабатывалась для направленного приема сигналов с правой круговой поляризацией в диапазонах частот 1227 MHz, 1575 MHz, 5820 MHz и ненаправленного приема с линейной поляризацией на частоте 1800 MHz.

Наиболее успешно заявленная четырехдиапазонная антенна может быть промышленно применима в радиотехнической промышленности при создании антенно-фидерных устройств с улучшенными технико-эксплуатационными и массогабаритными характеристиками.

Формула изобретения

1. Антенна, содержащая три пластины и два отрезка коаксиального фидера, при этом пластины выполнены металлическими, прямоугольными с различной площадью поверхности и расположены параллельно одна над другой, первая пластина выполнена с меньшей площадью поверхности и расположена по одну сторону от второй пластины со средней площадью поверхности, а третья пластина с большей площадью поверхности - по другую сторону от нее, центры трех пластин расположены на центральной оси, а их длинные стороны параллельны друг другу, первый отрезок коаксиального фидера расположен в одном отверстии, выполненном во второй и третьей пластинах, центральный проводник первого отрезка коаксиального фидера подсоединен к первой пластине на расстоянии от центральной оси, а наружная оболочка первого отрезка коаксиального фидера подсоединена ко второй пластине, второй отрезок коаксиального фидера расположен в другом отверстии, выполненном в третьей пластине, центральный проводник второго отрезка коаксиального фидера подсоединен ко второй пластине на большем расстоянии от центральной оси, чем расстояние от центральной оси первого отрезка коаксиального фидера, отличающаяся тем, что введена четвертая пластина, расположенная параллельно с противоположной стороны от третьей пластины относительно второй пластины, четвертая пластина выполнена металлической, прямоугольной с площадью поверхности большей, чем площадь третьей пластины, центр четвертой пластины расположен на центральной оси упомянутых трех пластин, а ее длинные стороны параллельны длинным сторонам упомянутых трех пластин, в четвертой пластине выполнены отверстия для расположения соответственно первого и второго отрезка коаксиального фидера, при этом наружная оболочка второго отрезка коаксиального фидера подсоединена к четвертой пластине, введен третий отрезок коаксиального фидера, в четвертой пластине выполнено отверстие для расположения в нем третьего отрезка коаксиального фидера, при этом центральный проводник третьего отрезка коаксиального фидера подсоединен к третьей пластине, а наружная оболочка третьего отрезка коаксиального фидера подсоединена к четвертой пластине, введены четвертый отрезок коаксиального фидера и всенаправленная антенна, расположенная со стороны первой пластины, противоположной второй пластине, по центральной оси во всех четырех пластинах выполнено центральное отверстие, в котором установлен четвертый отрезок коаксиального фидера всенаправленной антенны, наружная оболочка которого подсоединена к первой пластине.

2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что всенаправленная антенна выполнена в виде Г-образной петли, для этого центральный проводник четвертого отрезка коаксиального фидера выполнен изогнутым в плоскости, параллельной плоскости первой пластины с образованием петли, а конец центрального проводника четвертого отрезка коаксиального фидера подсоединен к первой пластине в области центрального отверстия.

3. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что всенаправленная антенна выполнена с образованием замедляющей структуры, для этого центральный проводник четвертого отрезка коаксиального фидера выполнен меандрообразно изогнутым в плоскости, ортогональной плоскости первой пластины, а конец центрального проводника четвертого отрезка коаксиального фидера разомкнут от первой пластины.

4. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что всенаправленная антенна выполнена спиральной, для этого центральный проводник четвертого отрезка коаксиального фидера выполнен изогнутым в виде витков спирали, расположенных вдоль центральной оси.

5. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что введены диэлектрические слои, расположенные соответственно между первой и второй, второй и третьей, третьей и четвертой пластинами соответственно, и на которых закреплены упомянутые пластины, а в диэлектрических слоях выполнены отверстия для расположения в них первого, второго, третьего и четвертого отрезков проводников коаксиального фидера соответственно.

6. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что диэлектрические слои выполнены с различной диэлектрической проницаемостью.

7. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что соотношение длинной стороны а_n пластины к короткой стороне b_n пластины для любой первой, и/или второй, и/или третьей пластины выбрано удовлетворяющим соотношению

,

где n - номер пластины;

Q_n - добротность антенны, образованной n-й пластиной.

8. Антенна по п.7, отличающаяся тем, что центральный проводник соответствующего отрезка коаксиального фидера подсоединен к n-й пластине в точке, расположенной на линии , где Y, X - прямоугольная система координат, расположенная в плоскости n-й пластины и с центром системы координат, совпадающим с положением центральной оси, с осью Y, параллельной стороне b_n, и с осью X, параллельной стороне а_n.

9. Антенна по п.7, отличающаяся тем, что центральный проводник соответствующего отрезка коаксиального фидера подсоединен к n-й пластине в точке, расположенной на линии , где Y, Х - прямоугольная система координат, расположенная в плоскости n-й пластины и с центром системы координат, совпадающим с положением центральной оси, с осью Y, параллельной стороне b_n, и с осью X, параллельной стороне a_n.

10. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что центральный проводник соответствующего отрезка коаксиального фидера подсоединен к n-й пластине в точке, расположенной на линии x=0, где Y, Х - прямоугольная система координат, расположенная в плоскости n-й пластины и с центром системы координат, совпадающим с положением центральной оси, с осью Y, параллельной стороне b_n, и с осью X, параллельной стороне a_n.

11. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что центральный проводник соответствующего отрезка коаксиального фидера подсоединен к n-й пластине в точке, расположенной на линии y=0, где Y, Х - прямоугольная система координат, расположенная в плоскости n-й пластины и с центром системы координат, совпадающим с положением центральной оси, с осью Y, параллельной стороне b_n, и с осью Y, параллельной стороне a_n.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18