RU138564U1

RU138564U1 - ANTENNA OF THE CIRCLE REVIEW

Info

Publication number: RU138564U1
Application number: RU2013145766/08U
Authority: RU
Inventors: Сергей Андреевич Парпула; Владислав Сергеевич Гирич; Вячеслав Петрович Заярный; Евгений Николаевич Свежинцев
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2014-03-20

Abstract

Антенна кругового обзора, содержащая два металлических слоя в виде дисков, соосно закрепленных на стержне на расстоянии длины волны λ, на которых имеются по четыре симметричных участка для излучения электромагнитных волн, азимутально развернутых относительно друг друга на угол φ=45º и выполненных в виде щелей, гальванически соединенных с полосковыми линиями, расположенными вблизи центров каждого диска, длина которых выбирается с учетом заданного диапазона частот, отличающаяся тем, что щели выполнены в форме равнобедренного треугольника с высотой а=3λ и основанием b=3λ.A circular viewing antenna containing two metal layers in the form of disks coaxially mounted on the rod at a wavelength distance λ, on which there are four symmetrical sections for the emission of electromagnetic waves, azimuthally rotated relative to each other at an angle φ = 45º and made in the form of slits, galvanically connected with strip lines located near the centers of each disk, the length of which is selected taking into account a given frequency range, characterized in that the slots are made in the form of an isosceles triangle and the height and base = 3λ b = 3λ.

Description

Полезная модель относится к области СВЧ - технологий и может быть использована в передающей и приемной радиоаппаратуре, а именно, в устройствах формирования азимутально смещенных (в одной плоскости) направленных лучей электромагнитных волн.The utility model relates to the field of microwave technology and can be used in transmitting and receiving radio equipment, namely, in devices for the formation of azimuthally offset (in the same plane) directed rays of electromagnetic waves.

Известны антенны, содержащие излучающие металлизированные элементы с одной стороны диэлектрической подложки, другая сторона которой покрыта слоем металла в виде диска (Панченко Б.А., Нефедов Е.И. Микрополосковые антенны. М.: Радио и связь, 1986. С. 125).Known antennas containing emitting metallized elements on one side of the dielectric substrate, the other side of which is covered with a metal layer in the form of a disk (Panchenko B.A., Nefedov E.I. Microstrip antennas. M .: Radio and communications, 1986. P. 125) .

Недостатками данной антенны являются то, что диаграмма направленности охватывает только одну полуплоскость азимутального пространства и не обеспечивает круговой обзор, также отсутствует возможность управлять формой диаграммы направленности и частотным диапазоном.The disadvantages of this antenna are that the radiation pattern covers only one half-plane of the azimuthal space and does not provide a circular view, there is also no way to control the shape of the radiation pattern and the frequency range.

Аналогичны по технологической сущности антенны (Патент РФ №2047249, МПК H01Q 1/38, опубл. 27.10.95), содержащие диэлектрический диск с двумя слоями металлизации на обеих его сторонах в виде одинаковых аксиально симметричных металлизированных участков, гальванически соединенных с кольцевым проводником, который расположен вблизи центра диска на соответствующей его стороне, периметр которого намного меньше длины волны. При этом проводящие участки одного слоя диска азимутально смещены относительно соответствующих участков другого слоя металлизации на угол, при котором они совмещаются с неметаллизированной областью другого слоя диска.The antennas are similar in technological essence (RF Patent No. 2047249, IPC H01Q 1/38, publ. 10.27.95) containing a dielectric disk with two metallization layers on both sides of it in the form of identical axially symmetrical metallized sections galvanically connected to an annular conductor, which located near the center of the disk on its corresponding side, the perimeter of which is much smaller than the wavelength. In this case, the conducting sections of one layer of the disk are azimuthally offset relative to the corresponding sections of the other metallization layer by an angle at which they are aligned with the non-metallic region of the other layer of the disk.

Прототипом являются антенны кругового обзора (Патент РФ №103676, МПК H01Q 3/08 опубл. 20.04.2011), содержащие два металлических слоя в виде дисков, на которых имеются симметричные участки для излучения электромагнитных волн, гальванически соединенные с согласующими элементами, при этом участки одного слоя азимутально развернуты относительно участков другого слоя на угол φ, металлические слои соосно закреплены на стержне на расстоянии длины волны λ, при этом участки выполнены в виде щелей прямоугольной формы, число которых в каждом диске равно четыремThe prototype is an all-round antennas (RF Patent No. 103676, IPC H01Q 3/08 publ. 04/20/2011) containing two metal layers in the form of disks, on which there are symmetrical sections for the emission of electromagnetic waves, galvanically connected with matching elements, while the sections one layer is azimuthally deployed relative to the sections of the other layer at an angle φ, the metal layers are coaxially mounted on the rod at a wavelength distance λ, while the sections are made in the form of rectangular slots, the number of which in each disk is four eat

Однако конструкция этих антенн не позволяет гибко регулировать частотный диапазон и оптимизировать форму диаграмм направленности излучателей.However, the design of these antennas does not allow flexible adjustment of the frequency range and optimize the shape of the radiation patterns of the emitters.

Задача заключается в том, чтобы разработать антенну кругового обзора, позволяющую расширить рабочий диапазон частот излучения, гибко регулировать ширину главного лепестка диаграммы направленности излучателей, обеспечить оптимальное перекрытие лепестков диаграммы направленности, при сохранении простоты констукции.The task is to develop an all-round antenna that allows you to expand the operating range of radiation frequencies, flexibly adjust the width of the main lobe of the radiation pattern of the emitters, to ensure optimal overlap of the lobe of the radiation pattern, while maintaining the simplicity of the design.

Технический результат: у предлагаемой антенны имеется наиболее полное перекрытие секторов обзора, расширенный рабочий диапазон частот, в котором возможна корректная работа антенны.Technical result: the proposed antenna has the most complete overlap of the viewing sectors, an extended operating frequency range in which the correct operation of the antenna is possible.

Полученный технический результат достигается тем, что антенна кругового обзора, содержит два металлических слоя в виде дисков, соосно закрепленных на стержне на расстоянии длины волны λ, на которых имеются по четыре симметричных участка для излучения электромагнитных волн, азимутально развернутых относительно друг друга на угол φ=45 градусов и выполненных в виде щелей, гальванически соединенных с полосковыми линиями, расположенными вблизи центров каждого диска, длина которых выбирается с учетом заданного диапазона частот, при этом щели выполнены в форме равнобедренного треугольника с высотой a=3λ, и основанием b=3λ.The technical result is achieved in that the circular viewing antenna contains two metal layers in the form of disks coaxially mounted on the rod at a wavelength distance λ, on which there are four symmetrical sections for the emission of electromagnetic waves, azimuthally rotated relative to each other at an angle φ = 45 degrees and made in the form of slots, galvanically connected to strip lines located near the centers of each disk, the length of which is selected taking into account a given frequency range, while the slots made in the form of an isosceles triangle with a height a = 3λ, and a base b = 3λ.

Сущность полезной модели заключается в том, что в антенне, содержащей два соосно симметричных металлических диска толщиной τ=(0,3÷0,5) мм, диаметром d=10 см расположенных на расстоянии друг от друга, равном длине волны λ, имеются по четыре участка для излучения электромагнитных волн в виде щелей, имеющих форму равнобедренного треугольника с постоянной высотой a=3·λ, и основанием b=3·λ. Щели ориентированы в радиальном направлении и направлены вершиной в центр диска. Сочетание формы щелей и их геометрических параметров позволяет увеличить перекрытие главных лепестков диаграмм направленности излучателей. Питание участков для излучения электромагнитных волн производится с использованием полосковых линий длиной l=2,5λ и шириной h. При этом диски имеют азимутальное смещение смежных щелей относительно друг друга на угол φ=45 градусов. Треугольная форма щелей повышает чувствительность при регулировке формы главного лепестка на диаграмме направленности при изменении геометрических параметров участка для излучения электромагнитных волн.The essence of the utility model is that in an antenna containing two coaxially symmetric metal disks with a thickness of τ = (0.3 ÷ 0.5) mm and a diameter of d = 10 cm located at a distance from each other equal to the wavelength λ, there are four sections for the emission of electromagnetic waves in the form of slots having the shape of an isosceles triangle with a constant height a = 3 · λ, and a base b = 3 · λ. The slots are oriented in the radial direction and directed by the apex to the center of the disk. The combination of the shape of the slots and their geometric parameters allows you to increase the overlap of the main lobes of the radiation patterns of the emitters. Power sections for the emission of electromagnetic waves is produced using strip lines of length l = 2.5λ and width h. Moreover, the disks have an azimuthal displacement of adjacent slots relative to each other by an angle φ = 45 degrees. The triangular shape of the slots increases the sensitivity when adjusting the shape of the main lobe on the radiation pattern when changing the geometric parameters of the area for the emission of electromagnetic waves.

Полезная модель поясняется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На Фиг. 1 изображен общий вид заявляемой антенны.In FIG. 1 shows a General view of the inventive antenna.

На Фиг. 2 изображен общий вид диска.In FIG. 2 shows a general view of the disk.

На Фиг. 3 изображена боковая проекция диска.In FIG. 3 shows a side projection of a disc.

Антенна содержит два алюминиевых диска 1 и 2, соосно расположенные на металлическом стержне на расстоянии длины волны λ=3 друг от друга, на дисках имеются участки для излучения электромагнитного поля 3 в виде щелей, выполненных в форме равнобедренного треугольника, и полосковые линии 4, верхний 1 и нижний 2 диски развернуты азимутально относительно друг друга на угол φ=45 градусов. Участки для излучения электромагнитного поля 3 через плавный переход 5 гальванически соединены с полосковыми линиями 4, выполненными из медной фольги и имеющими размеры: длина l=2,5λ, ширина h=2 мм. На полосковые линии 4 подается сигнал СВЧ колебаний, длиной волны λ, предназначенный для излучения в окружающее пространство.The antenna contains two aluminum disks 1 and 2, coaxially located on a metal rod at a wavelength distance of λ = 3 from each other, on the disks there are sections for emitting an electromagnetic field 3 in the form of slots made in the form of an isosceles triangle, and strip lines 4, the upper 1 and lower 2 disks are azimuthally deployed relative to each other at an angle φ = 45 degrees. The areas for emitting an electromagnetic field 3 through a smooth transition 5 are galvanically connected to strip lines 4 made of copper foil and having dimensions: length l = 2.5λ, width h = 2 mm. On the strip lines 4 a microwave signal is supplied, wavelength λ, intended for radiation into the surrounding space.

Антенна работает следующим образом.The antenna works as follows.

При подаче СВЧ-сигнала через полосковые линии 4, являющиеся широкополосными линиями связи, и плавный переход 5 для уменьшения паразитного излучения, в участках для излучения электромагнитного поля 3 выполненных в виде щелей, возбуждается электромагнитное поле, которое, проходя вдоль этих щелей, излучается в окружающее пространство, образуя соответствующие диаграммы направленности в азимутальной плоскости. Выбранное геометрическое расположение щелей и дисков позволяет сформировать практически не пересекающиеся диаграммы направленности от каждой щели и в то же время охватить все окружающее пространство, а не отдельные секторы. Для повышения электродинамической развязки к щелям на дисках 1 и 2 можно подводить сигнал на разных частотах. Для рабочего диапазона частот 6,5-12,5 ГГц диаграммы направленности в плоскостях E и H остаются практически неизменными. Треугольная форма щелей 3 позволяет осуществить более гибкую регулировку формы диаграмм направленности излучателей и частотный диапазон излучения. При этом коэффициент усиления излучателей достигался порядка 7 дБ.When a microwave signal is supplied through strip lines 4, which are broadband communication lines, and a smooth transition 5 to reduce spurious radiation, in the areas for emitting electromagnetic field 3 made in the form of gaps, an electromagnetic field is excited, which, passing along these gaps, is radiated into the surrounding space, forming the corresponding radiation patterns in the azimuthal plane. The selected geometrical arrangement of the slots and disks allows one to form practically non-intersecting radiation patterns from each slit and at the same time to cover the entire surrounding space, rather than individual sectors. To increase the electrodynamic isolation, a signal at different frequencies can be connected to the slots on disks 1 and 2. For the working frequency range of 6.5-12.5 GHz, radiation patterns in the E and H planes remain virtually unchanged. The triangular shape of the slots 3 allows for more flexible adjustment of the shape of the radiation patterns of the emitters and the frequency range of the radiation. The gain of the emitters was reached about 7 dB.

Выводы: использование предложенной антенны позволяет расширить рабочий диапазон частот, гибко регулировать форму главных лепестков диаграмм направленности для каждого излучателя, обеспечивая круговой обзор.Conclusions: the use of the proposed antenna allows you to expand the operating frequency range, to flexibly adjust the shape of the main lobes of the radiation patterns for each emitter, providing a circular view.

Claims

A circular viewing antenna containing two metal layers in the form of disks coaxially mounted on the rod at a wavelength distance λ, on which there are four symmetrical sections for the emission of electromagnetic waves, azimuthally rotated relative to each other at an angle φ = 45º and made in the form of slits, galvanically connected with strip lines located near the centers of each disk, the length of which is selected taking into account a given frequency range, characterized in that the slots are made in the form of an isosceles triangle and the height and base = 3λ b = 3λ.