Активная фотонная ленточная антенна

Описание:

Это приложение утверждает, согласно UFC 35 Свода законов США. Sctn.365 международной заявки PCT/FR2005/050986, поданной 24 ноября 2005 года, которая была опубликована в соответствии с РСТ, статья 21 (2) от 22 июня 2006 во Франции и которое утверждает, в пользу французского заявки, номер на патент 0452965, поданной 14 декабря 2004 года.

Активные фотонные ленточные антенны (PBG) являются периодическими структурами, которые запрещают распространение волн в определенных полосах частот. Эти структуры были впервые использованы в оптической области, но в последние годы, их применение распространилось на другие частотные диапазоны. Активные фотонные ленточные антенны особенно используются в микроволновых устройствах, таких как фильтры, антенны или в других подобных устройствах.

Среди фотонных ленточных структур, мы находим металлические конструкции, которые используют периодическое распределение металлических элементов, другие периодические распределения диэлектрических элементов, но и металл-диэлектрик структур.

Изобретение относится к активным фотонным ленточным антеннам с использованием металлических элементов, в частности параллельно-расположенные стержни полностью проводящие, и расположены периодически, некоторые из стержней формируются из разделов связанных коммутационным элементом, который, в зависимости от его статуса, определяет стержень с разрывом или непрерывный.

Данное изобретение относится к активной фотонной ленточной антенне (PBG), которая производится из металлических стержней конечной длины, некоторые из которых формируются по секциям, соединенных между собой коммутационным элементом, который позволяет стержню быть непрерывным или с разрывом. Таким образом, различные диаграммы направленности могут быть получены в соответствии с положением разрывных стержней.

Согласно одному варианту, разрывной стержень состоит из нескольких разделов Т таких, что t.gtoreq.2. Желательно, чтобы длина L участка была равна Lamda/ 2, где. Lamda - длина волны на рабочей частоте антенны. Таким образом, общая высота разрывного стержня определится формулой H = (n.sub.e +1) L + n.sub.ee, гдеn.sub.e соответствует количеству разрывов, L соответствует длине секции и электронному размеру переключающего элемента.

Согласно одному варианту, источником является монопольно установлен на первой плоскости х, на которой стержни смонтированы, DRA (диэлектрического резонатора антенны). Стержни изготовлены из металлических материалов, таких как меди, серебра, алюминия или аналогичных. Переключающий элемент выбирается из PIN-диодов, установленных на микроэлектромеханических системах.

Другие характеристики и преимущества изобретения будут появляться при чтении следующего описания, ссылки на чертежи прилагаются в приложении, в котором:

Рис.1 схематический вид фотонных активных ленточных антенн в зависимости от уровня техники с 3D-моделью излучения.

Рис.2 идентичных рис.1 фотонных активных ленточных антенн в соответствии с одним из вариантов осуществления данного изобретения.

Рис.3 перспективный вид разрывных стержней, используемых в данном изобретении.

Рис.4 схематически показаны четыре возможных направления для разрывных стержней, а также соответствующие диаграммы направленности.

Рис.5 схематически показаны различные возможные позиции для разрывных стержней по данному направлению, а также соответствующие диаграммы направленности.

Рис. 6 схематично показано воплощение варианта данного изобретения.

Рисунок 1,2

Рисунок 3,4

Рисунок 5,6

Чтобы раскрыть понятие данного изобретения, описания сначала будут сделаны со ссылкой на рис.1, активные фотонные ленточные антенны в зависимости от уровня техники. Эта антенна состоит из источника питания, сформирована 1 диполем, и рассчитана для раработы на частоте f.sub=5.25 ГГц и расположен в центре металлической фотонной ленточной структуры или MPBG квадратной формы из 6 металлических стержней. При MPBG, плоская волна показывает первый пик распространения в указанных полосах частот. Эти диаграммы, как показано на рис.1, в виде розетки с четырьмя основными долями по направлениям (0.degree., 90.degree., 180.degree и 270.degree.). Эти антенны имеют привилегированные направлений излучения, при MPBG структуре, которые перешли в этом направлении являются проводящими. Эта антенна имеет излучение минимумов, когда MPBG структуры заблокированы. Характеристика плоской волны охватывает освещающие металлических стержней бесконечных размеров по плоскости оси Z волны.

Таким образом, источник в диапазоне f = 5,25 ГГц (провода диполя) в центре MPBG структуры содержит 6 стержней размером а = 17,5 мм с рисунком в виде розетки с привилегированными направления излучения в плоскости. THETA. = 90.degree. для (0.degree., 90.degree., 180.degree. и 270.degree.). Это объясняется тем, что плоская волна характеризует MPBG структуру, которая имеет пропускную способность на этой частоте. Напротив, в направлениях (45.degree., 135.degree., 225.degree. And315.degree.), диаграмма направленности излучения антенны имеет минимумы, как характеристика волны, на этой частоте с периодом А '= {квадратный корень более (2)} = 24,8 мм, показывает ширину запрещенной зоны. Это объясняет, форма розетки на диаграмме направленности. Кроме того, эта работа получается тогда, когда высота металлических стержней следует из выражения H> 1.5.lamda .. sub.0.

На рис.2, активная антенна MPBG структуры показана в соответствии с данным изобретением. В этом случае, первый металлический стержень 3 из двух смежных строк из металлических стержней. видно из источника 1, разрывной стержень в соответствии со значением объясняется ниже, а именно стержень разделяется по крайней мере на 2 секции, соединеные переключающим элементом, который может быть проводящим или открывать такие как PIN-диод или MEMS основе коммутатора (Micro Electro Mechanical System). Энергия, излучаемая источником 1 в середине активной MPBG структуры не распространяется в направлении, в котором 2 разрывных стержня найдены. MPBG структура блокируется, и схема получается такой, как показано на рис. 2 с привилегированным направлением излучения, противоположном направлению, в котором разрывных стержней найдено. Эта двойная работа между непрерывными и разрывными стержней получается, когда длина секции L из металлических прутьев формируется из разрывных стержней, размером порядка половины длины волны. Таким образом, рабочая частота f.sub.0 = 5,25 ГГц, L = 28,6 мм.

Объяснение размера разрывного стержня приводится ниже со ссылкой на рис.3. В частности, на рис.3 показаны разрывные стержни и отношения связи "Н", общая высота разрывного стержня, с геометрическими параметрами разрывного стержня. Эти параметры "L", длина металлических секций, "n.sub.e" число разрывов и "е", размер разрыва. Следующее уравнение получается: H = (n.sub.e +1) + times.L n.sub.e.times.e.

Таким образом, для антенны данной топологии в качестве примера, высота металлических стержней равна H = 8,98 см, где n.sub.e = 2 (2 разрывов на стержне), е = 2 мм (что соответствует размеру диода) и L = 28,6 см (как упоминалось выше для работы на частоте 5.25 ГГц).

Теперь со ссылкой на рис.4 опишем 6 различных вариантов осуществления данного изобретения. Таким образом, на рис.4, два разрывных стержня 3 расположены соответственно по 4 направлениям, окружающих источник питания 1, в данном случае, получили четыре возможные конфигурации для излучения схемы, как показано на рисунке. На рис. 5 разрывные стержни 3выполнены по тем же направлениям, расположенные по трем различным направления, а именно: соответственно на первом, линия видна от источника питания 1, на второй линии и на третьей линии видны внешнии линии. Последнее решение делает его проще для производства антенн, как контроль переключающего элемента, такого как PIN-диод, легче реализуется за пределами MPBG структуры. Таким образом, решение данного изобретения позволяет получить диаграммы, которые подлежат контролю при минимальных затратах, так как только один стержень в строке - разрывной стержень, структура которого стоит дороже, в связи с тем, что используются коммутационные элементы. На рис.6 показаны MPBG антенны с 3 разрывными стержнями, окружающие источник питания 1 с трех сторон, другие стержни непрерывны. С помощью этой структуры, диаграммы, показанной на рис.6, полученных с направленности на 12 дБ.

Таким образом, диаграммой направленности активных фотонных ленточных антенн можно управлять только с помощью ограниченного числа разрывных стержней.