Общие сведения. Микрополосковые (печатные) антенны (МПА) и микрополосковые антенные решетки (МПАР) в последнее время получили заметное распространение в массовых

Микрополосковые (печатные) антенны (МПА) и микрополосковые антенные решетки (МПАР) в последнее время получили заметное распространение в массовых телекоммуникационных системах. Прежде всего это обусловлено их низкой стоимостью, высокой технологичностью, малой массой. Благодаря этим качествам МПАР в ряде случаев (прежде всего в тех радиосистемах, где не требуется высокий уровень излучаемой мощности и широкая полоса частот) успешно конкурируют с антенными решетками других типов – волноводными, волноводно-щелевыми, вибраторными и т. д. Существенным недостатком простейших однослойных МПАР, ограничивающим их применение, является узкая полоса рабочих частот.

Применяются МПА разнообразных форм, из которых наиболее распространенными являются прямоугольная (рис. 7.1, а – вид излучателя, б – распределение тока по излучателю) или дисковая (рис. 7.2). В большинстве случаев

a б

Рис. 7.1

прямоугольная или дисковая МПА, имеющая одну точку питания, создает поле линейной поляризации. Это видно из картины распределения токов (рис. 7.1, б).

Для улучшения направленных свойств простейшие МПА объединяют в антенные решетки, примером является МПАР миллиметрового диапазона, выполненная по параллельной схеме питания (рис. 7.3).

Рис. 7.2 Рис. 7.3

В данной лабораторной работе исследуются характеристики МПАР из девяти пря­моугольных элементов, выполненной по параллельно-последовательной схеме (рис. 7.4).

Представление о конструкции исследуемой МПАР дает фото на рис. 7.5. Материалом подложки является пенополиэтилен с относительной диэлектрической проницаемостью около единицы и толщиной 5 мм. Металлизация антенны (медь) нанесена на тонкий слой диэлектрического материала (стеклотекстолит с толщиной 0.2 мм) (рис. 7.5).

Рис. 7.5

Одиночные прямоугольные элементы МПАР имеют размер по узкой стороне около половины длины волны (с учетом замедления волны в диэлектрике подложки) и при питании подводящей микрополосковой линией с широкой стороны имеют довольно высокое входное сопротивление (около 160…300 Ом в зависимости от ширины элемента и электрической толщины подложки). При этом токи по элементу текут в направлении, параллельном узкой стенке (рис. 7.1, б), создавая в дальней зоне поле линейной поляризации.

Последовательное включение таких элементов через отрезок линии длиной около половины длины волны обеспечивает синфазное возбуждение всех излучателей. Для согласования входных сопротивлений трех последовательно соединенных элементов с питающей линией применен согласующий четвертьволновый трансформатор.

Три последовательные линейки включены параллельно, средняя линейка элементов имеет специально изогнутый отрезок линии, длина которого подобрана определенным образом с целью обеспечения синфазности токов в каждой линейке. Таким образом, все девять элементов данной МПАР возбуждены синфазно с амплитудным распределением, незначительно отличающимся от равномерного.