Изобретение относится к ленточным микрополосковым вибраторам и может быть использовано в радиосвязи и телевидении. The invention relates to tape microstrip vibrators and can be used in radio communications and television.
Целью изобретения является расширение полосы частот при небольших расстояниях вибратора до экрана (приблизительно на расстояниях не более 0,05-0,1 λ) и снижение резонансной частоты. The aim of the invention is the expansion of the frequency band at small distances of the vibrator to the screen (approximately at distances of not more than 0.05-0.1 λ) and a decrease in the resonant frequency.
На фиг. 1 схематически показано предлагаемое устройство с печатным микрополосковым вибратором, где 1 - полуволновой неразрезной вибратор, 2 - двухпроводная линия, 3 - разомкнутый шлейф, 4 - возбудитель, 5 - экран; на фиг. 2 - конструкция предлагаемой печатной антенны; на фиг.3 - кривая КСВ в зависимости от частоты; на фиг.4 - диаграммы направленности в плоскостях E и H. In FIG. 1 schematically shows the proposed device with a printed microstrip vibrator, where 1 is a half-wave continuous vibrator, 2 is a two-wire line, 3 is an open loop, 4 is a pathogen, 5 is a screen; in FIG. 2 - design of the proposed printed antenna; figure 3 - SWR curve depending on the frequency; figure 4 - radiation patterns in the planes E and H.
На фиг.2 с одной стороны подложки размещен печатный неразрезной вибратор 1 шириной W1, к которому подводится один проводник двухпроводной линии 2 шириной W2, другой проводник связан с разомкнутым шлейфом 3, расположенным на обратной стороне подложки под плечом вибратора 1. Желательно выбирать узкие вибраторы. Ширина разомкнутого шлейфа W3 может быть больше, меньше или одинакова с шириной W1 вибратора 1, но лучше брать более широкие полоски, а длина шлейфа может быть больше, меньше или равной половине длины вибратора. Двухпроводная линия возбуждается коаксиально-полосковым переходом 4. Подложка, имеющая толщину h, размещается над экраном на высоте Н.In Fig. 2, on one side of the substrate there is a printed continuous vibrator 1 of width W 1 , to which one conductor of a two-wire line 2 of width W 2 is fed, the other conductor is connected to an open loop 3 located on the back of the substrate under the shoulder of vibrator 1. It is advisable to choose narrow vibrators. The width of the open loop W 3 may be larger, smaller, or the same as the width W 1 of the vibrator 1, but it is better to take wider strips, and the length of the loop may be larger, less than, or equal to half the length of the vibrator. The two-wire line is excited by a coaxial-strip transition 4. A substrate having a thickness h is placed above the screen at a height of N.
На вибраторе прорезаются поперечные пазы (на фиг.2 по одному пазу на каждом плече). Для более значительного снижения резонансной частоты в случае применения разомкнутого шлейфа небольшой длины (короче плеча вибратора) прорезаются поперечные пазы на шлейфе. Чем длиннее пазы (при широком шлейфе) и чем больше их число, тем сильнее их влияние на резонансную частоту вибратора и рабочую полосу частот. Проведены многочисленные экспериментальные исследования предлагаемой антенны при разных длине и ширине неразрезного вибратора и разомкнутого шлейфа и разном числе поперечных пазов, а также их влияния на согласование и относительную полосу частот. Например, на фиг.3 изображен график зависимости КСВ вблизи резонансной частоты макета антенны со следующими параметрами: длина вибратора L1 = 110 мм, длина шлейфа L2 = 60 мм, ширина неразрезного вибратора W1 =10 мм, ширина шлейфа W3 = 12 мм, ширина проводников двухпроводной линии W2 = 8 мм, толщина подложки b = 2,5 мм, ε = 2,7 (ФАФ-4Д), высота Н = 10 мм, волновое сопротивление коаксиального кабеля 50 Ом. Резонансная частота 1080 МГц с КСВ = 1,5. Ширина полосы пропускания на уровне КСВ = 2 равна 1070-1105 МГц, что составляет приблизительно 3% от средней частоты. Диаграммы направленности по мощности в плоскостях E и H на частоте 1075 МГц указанного макета антенны изображены на фиг. 4. Ширина главного лепестка на уровне половинной мощности в плоскостях Е и Н составляет соответственно 81 и 87о. Уровень лепестков 11,7 дБ.On the vibrator, transverse grooves are cut (in FIG. 2, one groove on each shoulder). For a more significant reduction in the resonant frequency in the case of using an open loop of a small length (shorter than the vibrator arm), transverse grooves are cut on the loop. The longer the grooves (with a wide loop) and the larger their number, the stronger their influence on the resonant frequency of the vibrator and the working frequency band. Numerous experimental studies of the proposed antenna were carried out with different lengths and widths of a continuous vibrator and an open loop and a different number of transverse grooves, as well as their effect on matching and relative frequency band. For example, figure 3 shows a graph of the SWR near the resonant frequency of the antenna layout with the following parameters: vibrator length L 1 = 110 mm, loop length L 2 = 60 mm, continuous vibrator width W 1 = 10 mm, loop width W 3 = 12 mm, the width of the conductors of the two-wire line W 2 = 8 mm, the thickness of the substrate b = 2.5 mm, ε = 2.7 (FAF-4D), height H = 10 mm, the wave impedance of the coaxial cable is 50 Ohms. The resonant frequency is 1080 MHz with an SWR = 1.5. The bandwidth at the level of SWR = 2 is equal to 1070-1105 MHz, which is approximately 3% of the average frequency. Power radiation patterns in the E and H planes at a frequency of 1075 MHz of the indicated antenna layout are shown in FIG. 4. The width of the main lobe at half power in the planes E and H is respectively 81 and 87 about . The lobe level is 11.7 dB.
Использование предлагаемого печатного неразрезного вибратора позволяет увеличить относительную полосу частот пропускания при расположении подложки с антенной на небольшой высоте над экраном (на высоте 0,02-0,15 λ), а применение поперечных пазов на вибраторах и особенно на разомкнутом шлейфе приводит к снижению резонансной частоты и расширению полосы пропускания. Using the proposed printed continuous vibrator allows you to increase the relative passband when the substrate with the antenna is located at a small height above the screen (at a height of 0.02-0.15 λ), and the use of transverse grooves on the vibrators and especially on the open loop reduces the resonant frequency and bandwidth expansion.