RU218023U1

RU218023U1 - Dielectric resonant antenna

Info

Publication number: RU218023U1
Application number: RU2022129960U
Authority: RU
Inventors: Михаил Сергеевич Афанасьев; Михаил Владимирович Исаков; Владислав Геннадьевич Капустин; Дмитрий Владимирович Чашин
Filing date: 2022-11-18
Publication date: 2023-05-02

Abstract

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в стационарных и мобильных системах сверхвысокочастотного диапазона для реализации антенных устройств как одиночных, так и в составе фазированных антенных решеток. Техническим результатом является улучшение согласования коаксиального фидера с диэлектрическим резонатором. Технический результат достигается тем, что в диэлектрической резонансной антенне, содержащей диэлектрический резонатор, плоскость заземления, фидер, коаксиальный кабель, порт на внешней стороне диэлектрического резонатора по вертикальной стенке со стороны фидера нанесена токопроводящая полоска, которая продолжается по верхней плоскости к центру диэлектрического резонатора, причем длина верхней полоски соответствует согласованию, фидер и токопроводящая полоска имеют электрический контакт.The utility model relates to the field of radio engineering and can be used in stationary and mobile microwave systems for the implementation of antenna devices, both single and as part of phased antenna arrays. EFFECT: improved matching of a coaxial feeder with a dielectric resonator. The technical result is achieved by the fact that in a dielectric resonant antenna containing a dielectric resonator, a ground plane, a feeder, a coaxial cable, a port on the outer side of the dielectric resonator, a conductive strip is applied along the vertical wall from the feeder side, which continues along the upper plane to the center of the dielectric resonator, and the length of the upper strip corresponds to the agreement, the feeder and the conductive strip have electrical contact.

Description

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использовано в стационарных и мобильных системах сверхвысокочастотного диапазона для реализации антенных устройств как одиночных, так и в составе фазированных антенных решеток.The utility model relates to the field of radio engineering and can be used in stationary and mobile systems of the microwave range for the implementation of antenna devices, both single and as part of phased antenna arrays.

Известны диэлектрические резонансные антенны (ДРА) различного исполнения, как по форме, так и по методу возбуждения, описанные в обзоре (Слюсар В. Диэлектрические резонансные антенны. Электроника №2 2007 г.) В обзоре (рис. 3) показана ДРА с внутреннем коаксиальным фидером. Данная ДРА содержит диэлектрический резонатор, плоскость заземления, фидер, коаксиальный кабель, порт.Dielectric resonant antennas (DRAs) of various designs are known, both in shape and in the method of excitation, described in the review (Slyusar V. Dielectric resonant antennas. Electronics No. 2, 2007). The review (Fig. 3) shows a DXA with an internal coaxial feeder. This DXA contains a dielectric resonator, ground plane, feeder, coaxial cable, port.

Основным недостатком данного ДРА является невозможность регулирования уровня согласования антенны с фидером.The main disadvantage of this DRA is the impossibility of adjusting the level of matching of the antenna with the feeder.

В том же, что и указанном выше источнике информации (рис. 4) показана ДРА с внешним коаксиальным фидером.The same source of information as mentioned above (Fig. 4) shows a DRA with an external coaxial feeder.

Существенным недостатком, которой является плохое согласование коаксиального фидера с диэлектрическим резонатором.A significant drawback, which is the poor matching of the coaxial feeder with the dielectric resonator.

Предлагаемая полезная модель направлена для решения технической задачи по устранению указанных недостатков.The proposed utility model is aimed at solving the technical problem of eliminating these shortcomings.

Достигаемый при этом технический результат заключается в улучшении согласования коаксиального фидера с диэлектрическим резонатором.The technical result achieved in this case is to improve the matching of the coaxial feeder with the dielectric resonator.

Указанный технический результат достигается тем, что в диэлектрической резонансной антенне, содержащей диэлектрический резонатор, плоскость заземления, фидер, коаксиальный кабель, порт.The specified technical result is achieved by the fact that in a dielectric resonant antenna containing a dielectric resonator, a ground plane, a feeder, a coaxial cable, a port.

Новым является то, что на внешней стороне диэлектрического резонатора по вертикальной стенке со стороны фидера нанесена токопроводящая полоска, которая продолжается по верхней плоскости к центру диэлектрического резонатора, причем длина верхней полоски соответствует согласованию, фидер и токопроводящая полоска имеют электрический контакт.What is new is that on the outer side of the dielectric resonator along the vertical wall from the side of the feeder, a conductive strip is applied, which continues along the upper plane to the center of the dielectric resonator, and the length of the upper strip corresponds to matching, the feeder and the conductive strip have electrical contact.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.These features are essential and are interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

На фиг. 1 показано устройство заявляемой полезной модели. Она содержит: диэлектрический резонатор - 1, плоскость заземления - 2, фидер - 3, токопроводящая полоска - 4, коаксиальный кабель - 5, входной порт - 6.In FIG. 1 shows the device of the claimed utility model. It contains: dielectric resonator - 1, ground plane - 2, feeder - 3, conductive strip - 4, coaxial cable - 5, input port - 6.

В предложенной ДРА возбуждаются волны НЕМ₁₁, частота возбуждения хорошо согласуется с приведенной в обзоре формулой (7).In the proposed DXA, NEM ₁₁ waves are excited, the excitation frequency agrees well with formula (7) given in the review.

На фиг. 2 приведен общий вид предлагаемой ДРА.In FIG. 2 shows a general view of the proposed DRA.

Для проверки работоспособности предлагаемого технического решения была использована система автоматического проектирования на основе численных методов конечных элементов. Модель ДРА представляла собой диэлектрический резонатор диаметром 52 мм и высотой 26 мм с диэлектрической проницаемостью 16, расположенном на плоскости заземления размером 125×125×3 мм волновое сопротивление кабеля 50 Ом.To test the performance of the proposed technical solution, an automatic design system based on numerical finite element methods was used. The DRA model was a dielectric resonator with a diameter of 52 mm and a height of 26 mm with a dielectric constant of 16, located on a ground plane measuring 125 × 125 × 3 mm, the impedance of the cable was 50 Ω.

На фиг. 3 показана частотная характеристика предложенной ДРА в зависимости от длины токопроводящей полоски на верхней плоскости.In FIG. 3 shows the frequency response of the proposed DXA as a function of the length of the conductive strip on the upper plane.

На фиг. 4 показана зависимость коэффициента стоячей волны напряжения (КСВН). Из приведенных зависимостей видно, регулируя длину верхней полоски можно оптимизировать согласование антенны с фидером.In FIG. 4 shows the dependence of the voltage standing wave ratio (VSWR). It can be seen from the above dependences that by adjusting the length of the upper strip, it is possible to optimize the antenna-to-feeder matching.

Работа ДРА осуществляется следующим образом. При подаче СВЧ напряжения на коаксиальный фидер, электрическая составляющая электромагнитного поля формирует поток смещения через внешнюю поверхность диэлектрика, причем при конструировании ДРА необходимо подбирать размеры и геометрию диэлектрика так, чтобы в нем возникал электромагнитный резонанс. При формировании волны НЕМ₁₁ в цилиндрическом резонаторе необходимо создать такой поток электрического поля, чтобы он, выходя из фидера по поверхности диэлектрика, замыкался через плоскость заземления, создавая мнимый образ резонатора. Как видно из фиг. 1 токопроводящая полоска формирует направление электрического поля, тем самым обеспечивая возбуждение необходимой волны в диэлектрике, и своей длиной согласует сопротивление фидера с антенной.The work of the DRA is carried out as follows. When a microwave voltage is applied to a coaxial feeder, the electric component of the electromagnetic field forms a displacement flux through the outer surface of the dielectric, and when designing the DRA, it is necessary to select the dimensions and geometry of the dielectric so that electromagnetic resonance occurs in it. When forming the NEM ₁₁ wave in a cylindrical resonator, it is necessary to create such an electric field flux that, leaving the feeder along the dielectric surface, it closes through the ground plane, creating an imaginary image of the resonator. As can be seen from FIG. 1, the conductive strip forms the direction of the electric field, thereby providing the excitation of the necessary wave in the dielectric, and with its length matches the resistance of the feeder with the antenna.

Claims

A dielectric resonant antenna containing a dielectric resonator, a ground plane, a feeder, a coaxial cable, a port, characterized in that on the outer side of the dielectric resonator, a conductive strip is applied along the vertical wall from the feeder side, which continues along the upper plane to the center of the dielectric resonator, and the length of the upper the strips correspond to the agreement, the feeder and the conductive strip have electrical contact.