RU2020664C1

RU2020664C1 - Microstrip antenna

Info

Publication number: RU2020664C1
Authority: RU
Inventors: С.С. Виленкин; Ф.И. Нагаев
Original assignee: Российский институт радионавигации и времени
Priority date: 1989-04-05
Filing date: 1989-04-05
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: aircraft radio communication systems and radio navigation. SUBSTANCE: microstrip antenna has square radiating component and flat conducting screen; radiating component is bent in respect to symmetry plane crossing centers of square sides forming two-side angle α, in which 0 ≅ α ≅ 50^° with aperture towards radiation. EFFECT: provision for simultaneous operation with horizontal and vertical radiation polarization. 1 dwg

Description

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам и может быть использовано преимущественно в качестве самолетной антенны в системах радиосвязи и радионавигации. The invention relates to antenna-feeder devices and can be used mainly as an aircraft antenna in radio communication systems and radio navigation.

Целью изобретения является обеспечение одновременной работы антенны как в режиме горизонтальной поляризации измерения волн, так и в режиме вертикальной их поляризации. The aim of the invention is to provide simultaneous operation of the antenna both in the horizontal polarization mode of measuring waves and in their vertical polarization mode.

Сущность изобретения заключается в том, что в многополосковой антенне (МПА), состоящей из квадратного излучающего элемента и проводящего экрана, возбуждаемой коаксиальным фидером, внешний проводник которого соединен с экраном, а внутренний проходит через экран и соединен с излучающим элементом в точке, расположенной на его линии симметрии, излучающий элемент согнут на угол α, причем 50^о ≥ α ≥ 0^о.The essence of the invention lies in the fact that in a multi-band antenna (MPA), consisting of a square radiating element and a conductive screen, excited by a coaxial feeder, the outer conductor of which is connected to the screen, and the inner one passes through the screen and is connected to the radiating element at the point located on it line of symmetry, the radiating element is bent at an angle α, with 50 ^about ≥ α ≥ 0 ^about .

Совокупность перечисленных признаков является новой по сравнению с прототипом и не обнаружена в известных технических решениях. Это определяет существенные отличия предлагаемой антенны и обеспечивает возможность ее использования в качестве многофункциональной антенны, работающей в режимах как с горизонтальной, так и с вертикальной поляризацией излучаемых волн. The combination of these features is new in comparison with the prototype and is not found in the known technical solutions. This determines the significant differences of the proposed antenna and makes it possible to use it as a multifunctional antenna operating in both horizontal and vertical polarization modes of emitted waves.

В результате изгиба излучающего элемента увеличивается толщина полуоткрытого резонатора, образованного экраном и излучающим элементом. В связи с этим в резонаторе возбуждается не только основной тип волн ТЕ₁₁₀, что соответствует типовому для МПА режиму с излучением волн горизонтальной поляризации, но и волны типа ТЕ₀₁₁, что приводит к излучению также волн с вертикальной поляризацией. Однако при небольшой толщине резонатора (при углах изгиба излучающего элемента α > 50^о) режим работы с вертикальной поляризацией волн является эффективным только в области высоких частот. По мере увеличения изгиба излучающего элемента (уменьшения угла α) нижняя граница диапазона рабочих частот антенны с вертикальной поляризацией смещается в область более низких частот и при углах изгиба α ≅ 50^о антенна может излучать волны как с горизонтальной, так и с вертикальной поляризацией поля на одной рабочей частоте.As a result of the bending of the radiating element, the thickness of the half-open resonator formed by the screen and the radiating element increases. In this connection, not only the main type of TE ₁₁₀ waves is excited in the resonator, which corresponds to the typical MPA mode with the emission of waves of horizontal polarization, but also waves of the TE ₀₁₁ type, which also leads to the emission of waves with vertical polarization. However, when a small thickness of the cavity (at the bending corners of the radiating element α> ⁵⁰ °) mode with vertical polarization waves is effective only at high frequencies. As the bending of the radiating element increases (decreasing the angle α), the lower boundary of the operating frequency range of the antenna with vertical polarization shifts to lower frequencies and at bending angles of α ≅ 50 °, ^the antenna can radiate waves with both horizontal and vertical field polarization on one operating frequency.

На чертеже приведена конструкция предлагаемой антенны. The drawing shows the design of the proposed antenna.

Она содержит плоский проводящий экран 1 и излучающий квадратный элемент 2. Внешний проводник коаксиального фидера 4 присоединен к экрану 1, а его центральный проводник 5 проходит через экран 1 и подсоединен к излучающему элементу 2 в точке возбуждения 6, расположенной на линии симметрии 7 излучающего элемента 2. Излучающий элемент согнут по линии симметрии 7 на угол α, причем 50^о ≥ α ≥ 0^о.It contains a flat conductive screen 1 and a radiating square element 2. The outer conductor of the coaxial feeder 4 is connected to the screen 1, and its central conductor 5 passes through the screen 1 and is connected to the radiating element 2 at the excitation point 6 located on the symmetry line 7 of the radiating element 2 . radiating element is folded along the symmetry line 7 by an angle α, where ^{50 °} ≥ α ≥ ⁰ °.

Предлагаемая антенна работает следующим образом. The proposed antenna operates as follows.

Электромагнитная энергия через коаксиальный фидер 4 поступает в полуоткрытый микрополосковый резонатор с воздушным заполнением, образованный экраном 1 и излучающим элементом 2, и излучается в пространство через щели, образованные краями излучателя и экраном. В результате увеличения толщины полуоткрытого резонатора, что вызвано изгибом излучающего элемента, в нем возбуждается не только основной тип волн ТЕ₁₁₀ (режим МПА), но и тип волн ТЕ₀₁₁, что приводит к излучению волн не только с горизонтальной, но и с вертикальной поляризацией электромагнитного поля. Согласно принципу взаимности, антенна при работе в режиме приема имеет те же характеристики, что и при описанной работе в режиме передачи.Electromagnetic energy through a coaxial feeder 4 enters the half-open microstrip resonator with air filling, formed by the screen 1 and the radiating element 2, and is radiated into space through slots formed by the edges of the radiator and the screen. As a result of the increase in the thickness of the half-open cavity, which is caused by the bending of the radiating element, not only the main wave type TE ₁₁₀ (MPA mode) is excited in it, but also the wave type TE ₀₁₁ , which leads to the emission of waves not only with horizontal but also with vertical polarization electromagnetic field. According to the principle of reciprocity, the antenna when operating in the reception mode has the same characteristics as in the described operation in the transmission mode.

Для исследования характеристик предлагаемой антенны было изготовлено несколько ее макетов с различными углами изгиба излучающего элемента α . To study the characteristics of the proposed antenna was made several of its layouts with different bending angles of the radiating element α.

Claims

Microstrip antenna containing a rectangular metal shield separated by a dielectric substrate and a rectangular radiating element supplying a coaxial cable, the radiating element being bent in the direction of radiation of the microstrip antenna to form a dihedral angle symmetrically with respect to the symmetry plane of the microstrip antenna passing through the symmetry axis of the rectangular metal screen and rectangular radiating element, the inner conductor of the supply coaxial cable is connected to the radiating element at a point located on the axis of symmetry of the microstrip antenna, and the external conductor is connected to a rectangular metal screen, characterized in that, in order to ensure simultaneous operation in the horizontal and vertical polarization modes of the radiation field, the rectangular metal screen is made flat and the radiating element made in the form of a square curved with the formation of a dihedral angle α with 0 ≅ α ≅ 50 ^o