RU219082U1 - Микрополосковая антенна для интеллектуальных транспортных систем - Google Patents
Микрополосковая антенна для интеллектуальных транспортных систем Download PDFInfo
- Publication number
- RU219082U1 RU219082U1 RU2023112238U RU2023112238U RU219082U1 RU 219082 U1 RU219082 U1 RU 219082U1 RU 2023112238 U RU2023112238 U RU 2023112238U RU 2023112238 U RU2023112238 U RU 2023112238U RU 219082 U1 RU219082 U1 RU 219082U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- power line
- metal radiator
- microstrip
- operating frequency
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Полезная модель относится к области радиотехники, в частности к антенным устройствам беспроводных систем связи, может быть использована в радиосистемах как самостоятельная антенна, так и в качестве единичного излучающего элемента в фазированных антенных решетках, используемых в системах связи для интеллектуальных транспортных систем. Технический результат: повышение эффективности излучения в рабочем диапазоне частот 5725-5875 МГц. Сущность полезной модели: микрополосковая антенна, состоящая из диэлектрической подложки, металлического излучателя, линии питания и плоскости земли, отличающаяся тем, что металлический излучатель выполнен в форме половины правильного шестиугольника, разрезанного линией, проходящей через его центр параллельно меньшей диагонали, при этом габариты металлического излучателя кратны центральной частоте для обеспечения резонанса в рабочем диапазоне частот, а линия питания выполнена в виде микрополоскового элемента. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к области радиотехники, в частности к антенным устройствам беспроводных систем связи и может быть использована в радиосистемах как самостоятельная антенна, так и в качестве единичного излучающего элемента в фазированных антенных решетках, используемых в системах связи для интеллектуальных транспортных систем.
Известна миниатюрная микрополосковая антенна (патент RU 188495, МПК H01Q 1/38, 16.04.2019), содержащая линию питания, экран, излучающую пластину на диэлектрической подложке, которая с помощью монтажных элементов подвешена над экраном. При этом излучающая пластина снабжена Г-образными вырезами, а излучающая пластина и диэлектрическая подложка загнуты внутрь пространства между экраном и диэлектрической подложкой. Технический результат заключается в удлинении пути протекания тока, что позволяет понизить резонансную частоту антенны
Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что устройство работает в узкой полосе частот в диапазоне до 920 МГц и не захватывает полосу частот, отводимую для телематических устройств на транспорте, утвержденную Государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ) и составляющую 5725-5875 МГц.
Известна широкополосная микрополосковая дипольная антенна (патент RU 191904, МПК H01Q 9/00, 28.08.2019), содержащая симметричный диполь с двумя излучающими плечами, щель, линию питания, размещенные на диэлектрической подложке. При этом плечи диполя снабжены дополнительными проводящими сегментами прямоугольной формы, расположенные над излучающими плечами диполя на расстоянии, равном не менее чем одна толщина подложки. Технический результат заключается в расширении полосы рабочих частот.
Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что резонансная частота устройства составляет 2,6 ГГц, что не соответствует требуемой полосе рабочих частот для интеллектуальных транспортных систем (5725-5875 МГц).
Известна микрополосковая печатная антенна миллиметрового диапазона с крестообразной выемкой (патент RU 202590, МПК H04B 1/72 (2006.01), H01Q 1/38 (2006.01), H01Q 9/00 (2006.01), 26.02.2021), состоящая из основания, излучателя, питающей полоски и плоскости земли, отличающаяся тем, что излучатель выполнен восьмиугольным с крестообразной выемкой в центре, причем стороны вертикального и горизонтального прямоугольников, образующих при пересечении крест выемки, равны одной восьмой и одной второй длины волны миллиметрового диапазона. Технический результат заключается в формировании и приеме радиосигналов в диапазоне миллиметровых волн (76-80 ГГц).
Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что устройство работает в полосе частот 76-80 ГГц, что не позволяет функционировать в рабочем диапазоне для интеллектуальных транспортных систем (5725-5875 МГц).
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является микрополосковая антенна (патент RU 2475902, МПК H01Q 3/00, 06.12.2011), включающая излучающую пластину, расположенный под ней экран, емкостные элементы, укрепленные на краях излучающей пластины, и штырь связи, соединяющий пластину с линией питания, антенна снабжена диэлектрической подложкой, на верхней поверхности которой расположена излучающая пластина, выполненная симметричной формы относительно ее центральной оси и имеющая по контуру 2n сквозных вырезов со щелями, выходящими на край пластины, а емкостные элементы укреплены в вышеназванных щелях и образуют вместе с вырезами метаматериал. Вырезы, расположенные на одной оси излучающей пластины по или против часовой стрелки от штыря связи, выполнены площадью Sn+1, большей, чем площадь Sn остальных вырезов, угол разворота относительно штыря связи составляет соответственно +(45±5)° (правая поляризация) или -(45±5)° (левая поляризация), а соотношение площадей вырезов определяют из следующей зависимости Sn+1/Sn=1,1±0,05.
Недостатком прототипа является наличие закорачивающего штыря, который перекрывает область излучения микрополосковой антенны и ухудшает эффективность излучения.
Задачей полезной модели является реализация беспроводных каналов связи для интеллектуальных транспортных систем в рабочем диапазоне частот 5725-5875 МГц.
Техническим результатом является повышение эффективности излучения в рабочем диапазоне частот 5725-5875 МГц.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того что, микрополосковая антенна, состоящая из диэлектрической подложки, металлического излучателя, линии питания и плоскости земли, отличается тем, что металлический излучатель выполнен в форме половины правильного шестиугольника, разрезанного линией, проходящей через его центр параллельно меньшей диагонали, при этом габариты металлического излучателя кратны центральной частоте для обеспечения резонанса в рабочем диапазоне частот, а линия питания выполнена в виде микрополоскового элемента.
Материал диэлектрической подложки подобран, исходя из минимальной удельной проводимости, обеспечиваемой в рабочем диапазоне частот антенны, а толщина её выбрана с учётом минимальной требуемой ширины микрополосковых линий. Форма металлического излучателя, соответствующая половине правильного шестиугольника, разрезанного линией, проходящей через его центр параллельно меньшей диагонали, разработана для обеспечения требуемой ширины полосы рабочего диапазона, а также формы диаграммы направленности. Габариты металлического излучателя кратны центральной частоте для обеспечения резонансы в рабочем диапазоне частот, а также оптимизированы методом роя частиц для повышения эффективности изучения. Размеры линии питания, выполненной в виде микрополосковой линии, рассчитаны для повышения характеристик согласования металлического излучателя и передатчика/приемника в рабочем диапазоне частот.
Благодаря точному расчету и оптимизации вышеперечисленных параметров также обеспечивается эффективное функционирование микрополосковой антенны в составе многоэлементных фазированных антенных решеток с широким углом сканирования луча. К тому же сниженные габаритные размеры, достигаемые за счет оптимизации формы и размеров металлического излучателя, размеров линии питания, а также выбора материала и толщины диэлектрической подложки, делают микрополосковую антенну и состоящие из неё антенные решетки подходящими для размещения на объектах дорожной инфраструктуры.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена микрополосковая антенна для интеллектуальных транспортных систем (вид спереди). На фиг. 2 изображена плоскость земли микрополосковой антенны для интеллектуальных транспортных систем (вид сзади).
Микрополосковая антенна для интеллектуальных транспортных систем (фиг. 1) включает металлический излучатель 1, линию питания 2, связанную с металлическим излучателем 1 и соединенную с входным SMA-разъемом 3, расположенные на диэлектрической подложке 4, выполненной из ламината Arlon 255C. С обратной стороны расположена плоскость земли 5 (фиг. 2), соединенная с входным SMA-разъемом 3. Металлический излучатель 1, линия питания 2 и плоскость земли 5 выполнены из меди. Металлический излучатель 1 и линия питания 2 нанесены на диэлектрическую подложку 4. К внутреннему проводнику входного SMA-разъема 3 подсоединена линия питания 2, а выводы внешнего проводника входного SMA-разъема 3 присоединены к плоскости земли 5.
Вся конструкция микрополосковой антенны для интеллектуальных транспортных систем выполнена по технологии изготовления печатных плат и рассчитана на функционирование в полосе частот 5725-5875 МГц. Входной SMA-разъем 3 рассчитан на волновое сопротивление 50 Ом.
Микрополосковая антенна для интеллектуальных транспортных систем работает следующим образом: электрический сигнал подается на входной SMA-разъем 3, распространяется по линии питания 2 и достигает металлического излучателя 1, где электрический ток преобразуется в энергию электромагнитного поля, создаваемого между плоскостью земли 5 и металлическим излучателем 1. Диэлектрическая подложка 4 экранирует металлический излучатель 1 и плоскость земли 5 друг от друга и обеспечивает устойчивость конструкции.
Поскольку форма и габариты металлического излучателя 1, а также размер линии питания 2 рассчитаны и оптимизированы таким образом, чтобы повысить эффективность излучения, а материал и толщина диэлектрической подложки 4 подобраны с целью минимизации потерь в рабочем диапазоне частот антенны, то в совокупности заявляемая полезная модель обеспечивает излучение и прием радиосигналов в разрешенном ГКРЧ диапазоне частот для интеллектуальных транспортных систем - 5725-5875 МГц. Оптимизированные габариты металлического излучателя 1 позволяют развертывать на его основе многоэлементные антенные решетки, пригодные для размещения на объектах дорожной инфраструктуры, а разработанная форма металлического излучателя 1, за счет размеров и обеспечиваемой диаграммы направленности с одним широким равномерным лепестком, позволяет реализовывать сканирование луча на основе вышеупомянутых решеток в широком секторе до 120 градусов.
Claims (1)
- Микрополосковая антенна, состоящая из диэлектрической подложки, металлического излучателя, линии питания и плоскости земли, отличающаяся тем, что металлический излучатель выполнен в форме половины правильного шестиугольника, разрезанного линией, проходящей через его центр параллельно меньшей диагонали, при этом габариты металлического излучателя кратны центральной частоте для обеспечения резонанса в рабочем диапазоне частот, а линия питания выполнена в виде микрополоскового элемента.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU219082U1 true RU219082U1 (ru) | 2023-06-28 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU226113U1 (ru) * | 2024-01-23 | 2024-05-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Копланарная коллинеарная антенная решётка |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475902C1 (ru) * | 2011-12-06 | 2013-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт космического приборостроения" (ОАО "НИИ КП") | Микрополосковая антенна |
| CN104868241B (zh) * | 2015-05-19 | 2018-03-06 | 上海大学 | 小型化超高频抗金属多用途rfid标签天线 |
| RU188495U1 (ru) * | 2018-12-11 | 2019-04-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Миниатюрная микрополосковая антенна |
| RU191904U1 (ru) * | 2018-12-12 | 2019-08-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Широкополосная микрополосковая дипольная антенна |
| CN107546451B (zh) * | 2017-07-18 | 2020-03-27 | 电子科技大学 | 基于正六边形半模基片集成波导及csr结构的电调谐滤波器 |
| RU202590U1 (ru) * | 2020-11-11 | 2021-02-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Микрополосковая печатная антенна миллиметрового диапазона с крестообразной выемкой |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475902C1 (ru) * | 2011-12-06 | 2013-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт космического приборостроения" (ОАО "НИИ КП") | Микрополосковая антенна |
| CN104868241B (zh) * | 2015-05-19 | 2018-03-06 | 上海大学 | 小型化超高频抗金属多用途rfid标签天线 |
| CN107546451B (zh) * | 2017-07-18 | 2020-03-27 | 电子科技大学 | 基于正六边形半模基片集成波导及csr结构的电调谐滤波器 |
| RU188495U1 (ru) * | 2018-12-11 | 2019-04-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Миниатюрная микрополосковая антенна |
| RU191904U1 (ru) * | 2018-12-12 | 2019-08-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Широкополосная микрополосковая дипольная антенна |
| RU202590U1 (ru) * | 2020-11-11 | 2021-02-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Микрополосковая печатная антенна миллиметрового диапазона с крестообразной выемкой |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU226113U1 (ru) * | 2024-01-23 | 2024-05-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Копланарная коллинеарная антенная решётка |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP4047746A1 (en) | Antenna module and electronic device | |
| CN107819203B (zh) | 一种超表面介质板的磁电偶极子天线 | |
| CN112038758A (zh) | 超宽频双极化辐射单元、天线及天线阵列 | |
| CN209169383U (zh) | 一种射频微机电微带天线 | |
| WO2019223318A1 (zh) | 室内基站及其pifa天线 | |
| Thai et al. | Design and development of a novel compact soft-surface structure for the front-to-back ratio improvement and size reduction of a microstrip Yagi array antenna | |
| CN108736153B (zh) | 一种三频低剖面贴片天线 | |
| US6977613B2 (en) | High performance dual-patch antenna with fast impedance matching holes | |
| CN109462028A (zh) | 一种射频微机电微带天线 | |
| Haraz et al. | New dense dielectric patch array antenna for future 5G short-range communications | |
| Baharom et al. | Dual-element of high-SHF PIFA MIMO antenna for future 5G wireless communication devices | |
| CN210443662U (zh) | 新型k波段高增益超材料微带天线 | |
| KR101552360B1 (ko) | 비아홀 구조의 피씨비 안테나 | |
| Cheon et al. | Millimeter-wave phased array antenna with wide beam coverage | |
| CN212695309U (zh) | 超宽频双极化辐射单元、天线及天线阵列 | |
| Pal et al. | Low-profile steerable loop antenna with capacitively coupled feeds | |
| RU219082U1 (ru) | Микрополосковая антенна для интеллектуальных транспортных систем | |
| CN110635230A (zh) | 基于sicl谐振腔圆环缝隙和印刷振子的非对称双极化天线装置 | |
| Kowalewski et al. | A low-profile pattern reconfigurable antenna system for automotive MIMO applications | |
| CN110739536B (zh) | 半模Vivaldi天线及小型化大角度频扫天线阵列 | |
| CN115051149A (zh) | 一种电控式定频低剖面二维多波束超表面天线 | |
| Chen et al. | Small-size WLAN MIMO antenna array with high isolation for laptop computer application | |
| TWI559614B (zh) | Dual - frequency directional antenna device and its array | |
| Churkin et al. | Microstrip patch antenna arrays with fan-shaped 90 and 45-degree wide radiation patterns for 28 GHz MIMO applications | |
| Locker et al. | Unidirectional radiation efficient stacked aperture antenna for X-band application |