RU212730U1 - Биконическая антенна - Google Patents
Биконическая антенна Download PDFInfo
- Publication number
- RU212730U1 RU212730U1 RU2022111676U RU2022111676U RU212730U1 RU 212730 U1 RU212730 U1 RU 212730U1 RU 2022111676 U RU2022111676 U RU 2022111676U RU 2022111676 U RU2022111676 U RU 2022111676U RU 212730 U1 RU212730 U1 RU 212730U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- conical elements
- bases
- biconical
- biconical antenna
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Биконическая антенна относится к антенной технике и предназначена для использования в качестве широкополосной приёмно-передающей антенны мобильных и стационарных устройств систем мониторинга и дециметровой связи. Технический результат: увеличение направленности антенны при увеличении полосы рабочих частот. Технический результат достигается за счёт того, что антенна два металлических полых конических элемента, соединённых вершинами с линией питания, причём каждый из полых конических элементов выполнен в виде двух симметричных частей, которые гальванически соединены друг с другом по всей длине разных сторон частично металлизированной с двух сторон платы, а центры окружностей оснований конических элементов смещены относительно вершин конических элементов в плоскости окружности оснований на расстояние, определяемое уровнем согласования и длиной волны на частоте, соответствующей нижней границе диапазона рабочих частот биконической антенны. 13 ил.
Description
Полезная модель относится к антенной технике и предназначена для использования в качестве широкополосной приемно-передающей антенны мобильных и стационарных устройств систем мониторинга и дециметровой связи.
Известна биконическая антенна, содержащая два металлических полых конических элемента, соединенных вершинами с линией питания, элемент, внутри которого проложена линия питания антенны, содержит в себе однородный полый цилиндрический участок, гальванически соединенный с основанием биконуса (Патент US 7221326).
Недостатком такой антенны является сравнительно невысокая направленность антенны, низкая механическая прочность.
Из уровня техники известна печатная биконическая антенна, выполненная в виде двух треугольных элементов расположенных соосно и соединенных вершинами с линией питания, причем в одном из треугольных элементов присутствует зазор(US 20040017325 A1).
Недостатками такого решения являются высокий уровень излучения «назад», ограниченный уровень входной мощности
Известна биконическая антенна (F.F. Lanang, R. Mayasari, A.D. PrasetyoandB. Syihabuddin, "CharacterizationofCompactAsymmetricBiconicalAntennaforIoTApplications," 2020 1stInternational Conferenceon Information Technology, Advanced Mechanical and Electrical Engineering (ICITAMEE), 2020, pp. 75-80). Устройство содержит два металлических полых конических элемента, соединенных вершинами с линией питания.
Недостатком такого решения является сравнительно невысокая направленность антенны, низкая механическая прочность.
Наиболееблизкимпосовокупностисуществующихпризнаковкпредлагаемомуустройствуявляетсябиконическаяантенна (Патент RU 203165 U1). Устройство содержит два металлических полых конических элемента, соединенных вершинами с линией питания, причем каждый из полых конических элементов выполнен в виде двух симметричных частей, которые гальванически соединены друг с другом по всей длине разных сторон частично металлизированной с двух сторон платы.
Преимуществом прототипа широкая полоса рабочих частот, высокая механическая прочность.
Недостатком прототипа является невысокая направленность антенны в пределах рабочей полосы рабочих частот, особенно в низкочастотной его части.
Задачей предлагаемой полезной модели является увеличение направленности антенны при увеличении полосы рабочих частот.
Поставленная задача решается за счет того, что заявленное устройство, также как и известное, содержит два металлических полых конических элемента, соединенных вершинами с линией питания, причем каждый из полых конических элементов выполнен в виде двух симметричных частей, которые гальванически соединены друг с другом по всей длине разных сторон частично металлизированной с двух сторон платы. Но, в отличие от известного, в предлагаемой биконической антенне центры окружностей оснований конических элементов смещены относительно вершин конических элементов в плоскости окружности оснований на расстояние, определяемое уровнем согласования и длиной волны на частоте, соответствующей нижней границе диапазона рабочих частот биконической антенны.
Достигаемым техническим результатом является увеличение направленности антенны при увеличении полосы рабочих частот.
Технический результат достигается за счет сдвига центров окружностей оснований конических элементов относительно вершин конических элементов в плоскости окружности оснований на расстояние, определяемое уровнем согласования и длиной волны на частоте, соответствующей нижней границе диапазона рабочих частот биконической антенны.
Полезная модель иллюстрируется чертежами.
Фиг. 1. - схема предлагаемой биконической антенны.
Фиг. 2. - сравнение характерных размеров схемы предлагаемой биконической антенны с прототипом.
Фиг. 3. - сравнение характерных размеров схемы предлагаемой биконической антенны с прототипом в случае одинаковых конических элементов.
Фиг. 4 - частотные зависимости S11 предлагаемой биконической антенны и антенны прототипа при различных размерах конических элементов.
Фиг. 5 - частотные зависимости максимальных КНД предлагаемой биконической антенны и антенны прототипа при различных размерах конических элементов.
Фиг. 6 - нормированные ДН в H-плоскости предлагаемой биконической антенны и антенны прототипа при различных размерах конических элементов на частоте 1.5 ГГц.
Фиг. 7 - нормированные ДН в H-плоскости предлагаемой биконической антенны и антенны прототипа при различных размерах конических элементов на частоте 3 ГГц.
Фиг. 8 - нормированные ДН в H-плоскости предлагаемой биконической антенны и антенны прототипа при различных размерах конических элементов на частоте 5 ГГц.
Фиг. 9 - частотные зависимости S11 предлагаемой биконической антенны и антенны прототипа при одинаковых размерах конических элементов.
Фиг. 10 - частотные зависимости максимальных КНД предлагаемой биконической антенны и антенны прототипа при одинаковых размерах конических элементов.
Фиг. 11 - нормированные ДН в H-плоскости предлагаемой биконической антенны и антенны прототипа при одинаковых размерах конических элементов на частоте 1.25 ГГц.
Фиг. 12 - нормированные ДН в H-плоскости предлагаемой биконической антенны и антенны прототипа при одинаковых размерах конических элементов на частоте 2.5 ГГц.
Фиг. 13 - нормированные ДН в H-плоскости предлагаемой биконической антенны и антенны прототипа при одинаковых размерах конических элементов на частоте 4 ГГц.
На чертежах введены следующие обозначения:
1 - симметричные части 1-го конического элемента.
2 - симметричные части 2-го конического элементы.
3 -частично металлизированная с двух сторон диэлектрическая плата.
4 - точка питания.
S1-величина сдвига центра окружности основания 1-го конического элемента относительно вершин конических элементов.
S2-величина сдвига центра окружности основания 2-го конического элемента относительно вершин конических элементов.
S-величина сдвига центра окружностей оснований конических элементов относительно вершин конических элементов в случае одинаковых конических элементов.
L1-длина 1-го конического элемента.
L2-длина 2-го конического элемента.
L-длина конических элементов в случае одинаковых конических элементов.
R1-радиус основания 1-го конического элемента.
R2-радиус основания 2-го конического элемента.
R-радиусы оснований конических элементов в случае одинаковых конических элементов.
Подключенная к вершинам полых конических элементов, выполненных в виде двух симметричных частей 1-2, которые гальванически соединены друг с другом по всей длине разных сторон частично металлизированной с двух сторон диэлектрической платы 3, линия питания 4 возбуждает электромагнитное поле, которое излучается с внешних поверхностей конических элементов (фиг. 1). Характерные размеры элементов радиусы оснований конических элементов R1 и R2 (фиг. 2), длины конических элементов L1 и L2 и конфигурация линии питания определяются согласованием с требуемым входным сопротивлением в полосе рабочих частот антенны. Введение в конструкцию антенны сдвига центра окружностей оснований конических элементов относительно вершин конических элементов на величины S1 и S2 позволяет расширить полосу рабочих частот биконической антенны и повысить ее направленность.
Работа устройства подтверждается результатами электродинамического моделирования биконических антенн как с различными (фиг. 2), так и с одинаковыми (фиг. 3) размерами конических элементов в диапазоне частот 1-6 ГГц. При моделировании использовалось питание сосредоточенным источником с входным сопротивлением 50 Ом.
Из приведенных частотных зависимостей S11 в полосе рабочих частот (фиг. 4)для предлагаемой биконической антенны по фиг. 3 при L1=50 мм, L2=33 мм, R1=57.5 мм, R2=54 мм с величиной сдвига центров окружностей оснований конических элементов относительно вершин конических элементов на величины S1=S2=30 мм и для биконической антенны прототипа тех же размеров (при S1=S2=0 мм, соответственно) видно, по уровню S11=-10 дБ за счет введения сдвига удалось расширить относительную полосу рабочих частот как fв/fн с 2.8 до 4.7 за счет улучшения согласования в нижней части частотного диапазона. При этом полученный максимальный КНД в полосе рабочих частот (фиг. 5) не хуже, чем для биконической антенны прототипа и достигает 6 дБ. Из приведенного сравнения нормированных ДН в Н-плоскости в полосе рабочих частот (фиг. 6-8) видно, что введение в конструкцию биконической антенны сдвига центров окружностей оснований конических элементов относительно вершин конических элементов удалось повысить направленность антенны.
Также продемонстрировать возможность регулировки уровня согласования биконической антенны за счет изменения величины сдвига центров окружностей оснований конических элементов относительно вершин конических элементов можно на примере предельного случая предлагаемой конструкции биконической антенны - с одинаковыми размерами конических элементов L1=L2=L=50 мм,R1=R2=R=57.5 мм. На фиг. 9 приведены частотные зависимости S11 в полосе рабочих частот для предлагаемой биконической антенны с различными величинами сдвига и для биконической антенны прототипа тех же размеров (при S1=S2=0 мм, соответственно). Видно, по уровню S11=-10дБ за счет введения сдвига удалось расширить относительную полосу рабочих частот как fв/fн с 2.9 до 4.5 за счет улучшения согласования в нижней части частотного диапазона. При этом полученный КНД (фиг. 10) и нормированные ДН в полосе рабочих частот (фиг. 11-13) демонстрируют увеличение направленности предлагаемой биконической антенны.
Таким образом, показана достижимость технического результата - увеличение направленности антенны при увеличении полосы рабочих частот.
Claims (1)
- Биконическая антенна, содержащая два металлических полых конических элемента, соединённых вершинами с линией питания, причём каждый из полых конических элементов выполнен в виде двух симметричных частей, которые гальванически соединены друг с другом по всей длине разных сторон частично металлизированной с двух сторон платы, отличающаяся тем, что центры окружностей оснований конических элементов смещены относительно вершин конических элементов в плоскости окружности оснований на расстояние, определяемое уровнем согласования и длиной волны на частоте, соответствующей нижней границе диапазона рабочих частот биконической антенны.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU212730U1 true RU212730U1 (ru) | 2022-08-04 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR867664A (fr) * | 1939-09-12 | 1941-11-21 | Materiel Telephonique | Dispositifs radiateurs et absorbeurs d'ondes électro-magnétiques |
GB649944A (en) * | 1948-04-12 | 1951-02-07 | British Broadcasting Corp | Improvements in and relating to radio aerials |
CA2307515A1 (en) * | 1999-04-28 | 2000-10-28 | Superpass Company Inc. | High efficiency feed network for antennas |
JP2001185942A (ja) * | 1999-12-22 | 2001-07-06 | Mitsubishi Electric Corp | 無指向性アンテナ |
WO2002093690A1 (en) * | 2001-05-15 | 2002-11-21 | Time Domaine Corporation | Ultra wide bandwidth (uwb) antenna and feeding circuit |
RU203165U1 (ru) * | 2020-10-20 | 2021-03-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ "ЛЭТИ") | Широкополосная антенна |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR867664A (fr) * | 1939-09-12 | 1941-11-21 | Materiel Telephonique | Dispositifs radiateurs et absorbeurs d'ondes électro-magnétiques |
GB649944A (en) * | 1948-04-12 | 1951-02-07 | British Broadcasting Corp | Improvements in and relating to radio aerials |
CA2307515A1 (en) * | 1999-04-28 | 2000-10-28 | Superpass Company Inc. | High efficiency feed network for antennas |
JP2001185942A (ja) * | 1999-12-22 | 2001-07-06 | Mitsubishi Electric Corp | 無指向性アンテナ |
WO2002093690A1 (en) * | 2001-05-15 | 2002-11-21 | Time Domaine Corporation | Ultra wide bandwidth (uwb) antenna and feeding circuit |
RU203165U1 (ru) * | 2020-10-20 | 2021-03-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ "ЛЭТИ") | Широкополосная антенна |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110649388B (zh) | 低损耗馈电网络和高效率天线设备 | |
CN103618138B (zh) | 小型化差分微带天线 | |
CN112688081B (zh) | 一种基于介质集成波导的宽带背腔式平面缝隙阵列天线 | |
CN103515700B (zh) | 一种rfid天线 | |
CN113764878B (zh) | 一种波束可重构漏波天线 | |
CN105489974A (zh) | 一种基于高次椭圆函数曲线的超宽带同轴耦合探针结构 | |
Mahbub et al. | Microstrip patch antenna for the applications of wlan systems using s-band | |
CN107317114B (zh) | 基于SRRs提高环形天线阻抗匹配和扩展频带的方法 | |
CN108461912B (zh) | 一种太赫兹微带天线 | |
CN110931963A (zh) | 方法和设备 | |
CN112103638B (zh) | 一种基于5g频段和wlan频段的四频带仙人掌形小型微带天线 | |
RU212730U1 (ru) | Биконическая антенна | |
Kumar et al. | Design of coplanar waveguide-feed pentagonal-cut ultra-wide bandwidth fractal antenna and its backscattering | |
Goodwill et al. | Dual band CSSRR inspired microstrip patch antenna for enhancing antenna performance and size reduction | |
CN112701487A (zh) | 一种小型超宽带圆极化平面螺旋天线 | |
CN109904604B (zh) | 一种天线 | |
CN111697326A (zh) | 超宽带Vivaldi天线 | |
CN110459861A (zh) | 一种基于基片集成波导设计的双频椭圆缝隙天线 | |
CN217009551U (zh) | 端射天线及电子设备 | |
Afifi et al. | Dual Broadband Coplanar Waveguide-Fed Slot Antenna for 5G Applications | |
CN107785666A (zh) | 基于siw技术的h面喇叭天线 | |
CN210015958U (zh) | 一种等边三角环结构缝隙宽带天线 | |
RU203165U1 (ru) | Широкополосная антенна | |
CN104300223B (zh) | 天线 | |
CN219779197U (zh) | 一种基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线 |