антенна
Классы МПК: | H01Q13/00 Волноводные рупоры или раструбы; щелевые антенны; волноводно-щелевые антенны; эквивалентные конструкции, вызывающие излучение вдоль пути распространения направленной волны |
Автор(ы): | Неганов В.А., Волобуев А.Н., Солдатов А.А., Калинин М.Г. |
Патентообладатель(и): | Поволжская государственная академия телекоммуникации и информатики |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-08-25 публикация патента:
10.09.1999 |
Изобретение относится к технике антенн СВЧ- и КВЧ-диапазонов и может быть использовано в качестве слабонаправленного излучателя круговой поляризации. Техническим результатом является уменьшение габаритов антенны за счет значительного уменьшения подмагничивающей системы. Сущностью изобретения является возможность использования антенны в двумодовом режиме, кроме этого, изобретение позволяет уменьшить габариты антенны. Поставленные задачи решаются следующим образом. Антенна, содержащая открытый намагниченный резонатор с металлизированным верхним основанием, расположенный на проводящем экране с апертурной щелью и запитываемый фидерной линией через апертурную щель, возбуждается на двух частотах, совпадающих с собственными частотами f1 и f-1 колебаний ферритового цилиндрического резонатора единичной азимутальной вариации, где f-1 - частота колебаний намагниченного ферритового цилиндрического резонатора единичной азимутальной вариации с противоположным по отношению к частоте f1 вращением. 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
Антенна, содержащая открытый намагниченный ферритовый цилиндрический резонатор с металлизированным верхним основанием, расположенный на проводящем экране с апертурной щелью и запитываемый фидерной линией через апертурную щель, отличающаяся тем, что антенна возбуждается на двух частотах, совпадающих с собственными частотами f1 и f-1 колебаний намагниченного ферритового цилиндрического резонатора единичной азимутальной вариации, где f1 - частота колебаний намагниченного ферритового цилиндрического резонатора единичной азимутальной вариации с противоположным по отношению к частоте f1 вращением.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технике антенн СВЧ- и КВЧ-диапазонов и может быть использовано в качестве слабонаправленного излучателя круговой поляризации. Известна антенна [1], где использование апертурной связи является одним из наиболее привлекательных методов запитывания излучателей микрополосковых антенн. Рассмотренная антенна включает в себя полосковый элемент, подложку полоскового элемента, фидерную линию, подложку фидера. Недостатками данной антенны является то, что данная антенна не излучает поле круговой поляризации и работает только на одной частоте. Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является антенна, излучающая поле круговой поляризации [2]. Принцип работы антенны-прототипа заключается в следующем: составляющая магнитного поля волны фидерной линии (прямоугольного волновода) возбуждает колебания вектора намагниченности ферритового сферического резонатора; эти колебания лежат в плоскости, перпендикулярной вектору подмагничивающего поля, имеют круговую поляризацию и возбуждают открытый резонатор, выполненный в виде концентрически расположенных полого проводящего цилиндра и размещенного в нем цилиндра из магнитодиэлектрика (поликристаллического феррита); возбужденный открытый резонатор излучает поле круговой поляризации. Известная антенна [2] наиболее близка к предлагаемому изобретению по цели использования (излучение поля круговой поляризации), по строению открытого резонатора (намагниченный ферритовый цилиндр), и поэтому она выбрана в качестве прототипа. Недостатками известной антенны [2] являются:большие габариты из-за громоздкой магнитной системы (электромагнита);
невозможность использования в многомодовом режиме;
невозможность использования в КВЧ-диапазоне в результате значительного увеличения электромагнита для создания ферромагнитного резонанса. Сущностью данного изобретения является возможность использования антенны в многомодовом режиме, кроме этого, предложенное изобретение позволяет уменьшить габариты антенны. Указанная сущность достигается тем, что антенна, содержащая открытый намагниченный ферритовый цилиндрический резонатор с металлизированным верхним основанием, расположенный на проводящем экране с апертурной щелью и возбуждаемый фидерной линией через апертурную щель, возбуждается на двух частотах, совпадающих с собственными частотами f1 и f-1 колебаний намагниченного ферритового цилиндрического резонатора единичной азимутальной вариации, где f-1 - частота колебаний намагниченного ферритового цилиндрического резонатора единичной азимутальной вариации с противоположным по отношению к частоте f1 вращением. На фиг. 1 представлена структурная схема антенны (случай возбуждения с помощью одной фидерной линии); на фиг. 2 - характеристики ТМ - колебаний намагниченного ферритового цилиндрического и диэлектрического резонаторов; на фиг. 3 - намагниченный ферритовый цилиндрический резонатор; на фиг. 4 - антенна с круговой поляризацией (случай возбуждения с помощью двух фидерных линий). Антенна (случай возбуждения с помощью одной фидерной линии) содержит (фиг. 1) токопроводящий полосок 1, ферритовый цилиндр 2, апертурную щель (через которую происходит возбуждение цилиндрического ферритового резонатора) 3, металлический круг 4, магниты 5, магнитопровод 6. Антенна с круговой поляризацией (случай возбуждения с помощью двух фидерных линий) содержит (фиг.4) токопроводящие полоски 1 и 2, ферритовый резонатор 3, апертурные щели 4 и 5, магниты 6 и 7, магнитопроводы 8 и 9. Уменьшение габаритов антенны достигается за счет значительного уменьшения подмагничивающей системы. Так, в прототипе [2] частота излучения определяется частотой fф ферромагнитного резонанса возбуждающего элемента (монокристаллического сферического феррита) [3]
fф=
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137026/947.gif)
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137023/183.gif)
где
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137026/947.gif)
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137023/183.gif)
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137023/183.gif)
H0 - напряженность намагничивающего поля [кА/м],
нетрудно показать, чтобы обеспечить работу антенны-прототипа, например, на частоте 2,8 ГГц, необходимо подмагничивающее поле H0 = 104 Э. Такие поля можно создать, используя очень громоздкие магнитные системы, например электромагнит. Для обеспечения работы предложенный нами антенны на частотах 20-60 ГГц достаточно обеспечить подмагничивающие поля порядка H0
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137035/8776.gif)
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137107/949.gif)
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137115/956.gif)
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137014/177.gif)
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137014/177.gif)
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137269/2137269-2t.gif)
где
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137269/2137269-3t.gif)
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137269/2137269-4t.gif)
Jn(x) - функции Бесселя первого рода n - порядка;
k - волновое число в вакууме;
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137115/956.gif)
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137115/956.gif)
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137115/956.gif)
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137107/949.gif)
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137115/956.gif)
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137115/956.gif)
Антенна работает следующим образом. Как было показано выше, в подмагниченном ферритовом цилиндрическом резонаторе (фиг. 3) могут возникать ТМ-колебания (1, +1, 0) и (1, -1, 0) на частотах f1 и f-1, причем разность
![антенна, патент № 2137269](/images/patents/334/2137269/2137269-5t.gif)
1. Baumea С. "El. Letters", 1992, 28, N 15, pp. 1454-1455. 2. Антенна. Полухин Ю.Н., Солдатов А.А. А.С. N 1589340, кл. H 01 Q 1/38, 1983. 3. Микаэлян А.Л. Теория и применение ферритов на сверхвысоких частотах. - М. - Л.: Гос. энергетическое издательство, 1963. 4. Неганов В.А., Нефедов Е.И., Яровой Г.П. Полосково-щелевые структуры сверх- и крайневысоких частот. - М.: Наука, Физматлит, 1996. - 304 с.
Класс H01Q13/00 Волноводные рупоры или раструбы; щелевые антенны; волноводно-щелевые антенны; эквивалентные конструкции, вызывающие излучение вдоль пути распространения направленной волны