RU2071154C1

RU2071154C1 - Antenna

Info

Publication number: RU2071154C1
Authority: RU
Inventors: И.В. Денисова; А.А. Мещеряков
Original assignee: Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1996-12-27

Abstract

FIELD: antenna equipment; may be used to receive and transmit electromagnetic energy on objects where required small dimensions of antennas with high gain factor. SUBSTANCE: antenna includes vibrator 1 on dielectric base 2, reflector 3 in the form of metal plate, passive elements in the form of two metal strips 4 and metal plate on dielectric backing 5. Strips are isolated from vibrator 1 by slots 6. Vibrator 1 is fed over coaxial-strip junction 7 and stripline 8. Strips are applied from top and bottom on dielectric base 2 and connected to antenna reflector. Metal plate is put asymmetrically relative to center of vibrator and serves as broadband directory element. Resistance introduced by it, is capacitive and resistance of stubs connected to vibrator through capacitive coupling is inductive. EFFECT: input matching of antenna, higher gain factor within wide band of frequencies. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано для приема и передачи электромагнитной энергии. The invention relates to the field of antenna technology and can be used to receive and transmit electromagnetic energy.

Известен симметричный полосковый вибратор на диэлектрическом основании, питаемый симметричной линией [1] Основным недостатком антенны является низкий коэффициент усиления (КУ) в широкой полосе частот. Known symmetric strip vibrator on a dielectric base, fed by a symmetrical line [1] The main disadvantage of the antenna is the low gain (KU) in a wide frequency band.

Известна микрополосковая антенна [2] состоящая из нескольких металлических площадок, расположенных на диэлектрическом основании над металлическим экраном. Площадки пассивно возбуждаются расположенным рядом активным элементом. Увеличение КУ антенны путем увеличения числа площадок приводит к увеличению поперечного размера антенны и сужению рабочей полосы частот. Known microstrip antenna [2] consisting of several metal pads located on a dielectric base above a metal screen. The sites are passively excited by a nearby active element. An increase in the antenna gain by increasing the number of pads leads to an increase in the transverse size of the antenna and a narrowing of the working frequency band.

Известна полосковая антенна [3] состоящая из рефлектора, вибратора и нескольких директоров, называемая директорной. Применение директоров приводит к увеличению КУ при одновременном сужении рабочей полосы частот антенны и росте ее продольного размера. Known strip antenna [3] consisting of a reflector, a vibrator and several directors, called director. The use of directors leads to an increase in KU while narrowing the working frequency band of the antenna and increasing its longitudinal size.

Наиболее близкой по технической сущности является печатная дипольная антенна [4] состоящая из симметричной фидерной линии связанного с ней излучающего диполя, плечи которого расположены на двух сторонах диэлектрической подложки и металлической пластины. Площадь платы антенны может быть уменьшена при сохранении ее КУ рабочего диапазона частот. Для уменьшения площади платы антенны при сохранении ее КУ и рабочего диапазона частот в антенну, содержащую симметричный полосковый вибратор, питаемый симметричной полосковой линией, плечи которого расположены на двух сторонах диэлектрической подложки, и металлическую пластину, введены рефлектор в виде пластины и соединенные с одной из его сторон две металлические полоски длиной 0,5λ каждая, где l длина волны на верхней частоте диапазона, размещенные по бокам с двух сторон диэлектрической подложки перпендикулярно плечам симметричного полоскового вибратора и имеющее емкостную связь с ними, а металлическая пластина выполнена длиной 0,5λ и размещена на дополнительной диэлектрической подложке над плечом симметричного полоскового вибратора, которое соединено через введенный коаксиально-полосковый переход, расположенный с другой стороны рефлектора, с центральной жилой кабеля. The closest in technical essence is a printed dipole antenna [4] consisting of a symmetric feeder line of a radiating dipole connected to it, whose shoulders are located on two sides of the dielectric substrate and the metal plate. The area of the antenna board can be reduced while maintaining its KU operating frequency range. To reduce the area of the antenna board while maintaining its KU and operating frequency range, an antenna containing a symmetrical strip vibrator fed by a symmetrical strip line, the shoulders of which are located on both sides of the dielectric substrate, and a metal plate, a reflector in the form of a plate and connected to one of its sides, two metal strips of 0.5λ each, where l is the wavelength at the upper frequency of the range, placed on the sides of two sides of the dielectric substrate perpendicular to the shoulders of the symmetrical and a capacitive coupling with them, and the metal plate is 0.5λ long and placed on an additional dielectric substrate above the shoulder of a symmetrical strip vibrator, which is connected through the introduced coaxial-strip junction located on the other side of the reflector with the central core cable.

Сохранения КУ антенны в широкой полосе частот при уменьшении площади платы антенны объясняется широкополосным директорным элементом. Вносимое ею сопротивление является емкостным, а сопротивление шлейфов, включенных на вибратор через емкостную связь, индуктивным. Это приводит к тому, что полосковая антенна имеет практически активное входное сопротивление в диапазоне частот, начиная с длины волны на нижней частоте диапазона, равной 5λ, до l включительно, где l длина волны на верхней частоте диапазона. The preservation of the KU antenna in a wide frequency band with a decrease in the area of the antenna board is explained by the broadband director element. The resistance introduced by it is capacitive, and the resistance of the loops connected to the vibrator through capacitive coupling is inductive. This leads to the fact that the strip antenna has a practically active input impedance in the frequency range, starting from the wavelength at the lower frequency of the range equal to 5λ, to l inclusively, where l is the wavelength at the upper frequency of the range.

На чертеже изображена антенна. Она содержит печатный вибратор 1 на диэлектрическом основании 2, рефлектор 3 в виде металлической пластины, пассивные элементы в виде двух металлических полос 4 и пластину на диэлектрической подложке 5. Полосы 4 отделены от вибратора 1 щелями 6. Питание вибратора осуществляется через коаксиально-полосковый переход 7 и полосковую линию 8. Полосы 4 нанесены сверху и снизу на диэлектрическое основание 2 и соединены с рефлектором антенны 3. Длина боковых полос 4 равна 0,5λ. Антенна выполнена на материале флан 2,8. Плечи печатного вибратора 1 расположены по разные стороны диэлектрического основания 2. Металлическая пластина 5 на диэлектрической подложке имеет длину 0,5λ и размещена над плечом вибратора 1, питаемым центральной жилой кабеля через коаксиально-полосковый переход 7, установленный на обратной стороне рефлектора 3, и полосковую линию 8, переходящую в симметричную на входе вибратора 1. The drawing shows an antenna. It contains a printed vibrator 1 on a dielectric base 2, a reflector 3 in the form of a metal plate, passive elements in the form of two metal strips 4 and a plate on a dielectric substrate 5. The strips 4 are separated from the vibrator 1 by slots 6. The vibrator is supplied through a coaxial-strip transition 7 and strip line 8. Strips 4 are applied on the top and bottom on the dielectric base 2 and connected to the reflector of the antenna 3. The length of the side strips 4 is 0.5λ. The antenna is made on a 2.8 flan material. The shoulders of the printed vibrator 1 are located on opposite sides of the dielectric base 2. The metal plate 5 on the dielectric substrate has a length of 0.5λ and is placed above the shoulder of the vibrator 1, fed by the central core cable through a coaxial-strip junction 7 mounted on the back of the reflector 3, and a strip line 8, turning into symmetrical at the input of the vibrator 1.

При работе антенны на пассивных элементах через емкостную связь наводятся токи. Возбуждение пассивных элементов обеспечивает широкополосное согласование печатного вибратора и увеличивает направленность антенны. During operation of the antenna on passive elements, currents are induced through capacitive coupling. Excitation of passive elements provides broadband matching of the printed vibrator and increases the directivity of the antenna.

При одинаковых электрических параметрах антенн в диапазоне частот площадь платы антенны, предложенной авторами, в 5 раз меньше платы прототипа, причем в области высоких частот КУ антенны не менее 6 дБ. With the same electrical parameters of the antennas in the frequency range, the area of the antenna board proposed by the authors is 5 times smaller than the prototype board, and at least 6 dB in the high-frequency KU antenna area.

Claims

An antenna containing a symmetrical strip vibrator fed by a symmetrical strip line and whose shoulders are located on two sides of the dielectric substrate, and a metal plate, characterized in that a reflector in the form of a plate and two metal strips 0.5λ each connected to one of its sides are inserted, where l is the wavelength at the upper frequency of the range, placed on the sides of two sides of the dielectric substrate perpendicular to the shoulders of a symmetrical strip vibrator and having capacitive coupling with it, and metal The plate was made with a length of 0.5λ and placed on an additional dielectric substrate above the arm of a symmetrical strip vibrator, which is connected through the introduced coaxial strip transition located on the other side of the reflector to the central core cable.