RU2248075C1 - Loop antenna - Google Patents

Loop antenna Download PDF

Info

Publication number
RU2248075C1
RU2248075C1 RU2003127195/09A RU2003127195A RU2248075C1 RU 2248075 C1 RU2248075 C1 RU 2248075C1 RU 2003127195/09 A RU2003127195/09 A RU 2003127195/09A RU 2003127195 A RU2003127195 A RU 2003127195A RU 2248075 C1 RU2248075 C1 RU 2248075C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turns
turn
wavelength
horizontal plane
frame
Prior art date
Application number
RU2003127195/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003127195A (en
Inventor
А.Л. Бузов (RU)
А.Л. Бузов
А.В. Елехин (RU)
А.В. Елехин
Л.С. Казанский (RU)
Л.С. Казанский
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Самарский отраслевой научно-исследовательский институт Радио (ФГУП СОНИИР)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие Самарский отраслевой научно-исследовательский институт Радио (ФГУП СОНИИР) filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Самарский отраслевой научно-исследовательский институт Радио (ФГУП СОНИИР)
Priority to RU2003127195/09A priority Critical patent/RU2248075C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2003127195A publication Critical patent/RU2003127195A/en
Publication of RU2248075C1 publication Critical patent/RU2248075C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering; transmitting antennas for operation in ultrahigh-frequency band.
SUBSTANCE: proposed loop antenna has two multiturn loops. Planes of turns in each loop are parallel to each other and size of each turn is much smaller than operating wavelength. Each multiturn loop is sectionalized and capacitor is inserted in each section; all sections are cascaded and turns of adjacent sections are wound in opposing directions. Axes of both loops are in same horizontal plane and relatively perpendicular; centers of multiturn loops are spaced from their intersection point through 0.2 to 0.32 of wavelength at intermediate frequency of operating frequency band.
EFFECT: provision for attaining omnidirectional pattern in horizontal plane at vertical polarization of radiated waves.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено, в частности, для использования в качестве передающей антенны для цифрового вещания земной волной в диапазоне декаметровых волн.The invention relates to radio engineering and is intended, in particular, for use as a transmitting antenna for digital broadcasting by the earth wave in the decameter wavelength range.

Для упомянутой цели нужны всенаправленные в горизонтальной плоскости антенны, обеспечивающие излучение вертикально поляризованных волн. Вертикальный размер антенн должен быть небольшим (значительно меньше длины рабочей волны) для удобства размещения на крышах зданий.For this purpose, omnidirectional antennas in the horizontal plane are needed, which ensure the emission of vertically polarized waves. The vertical size of the antennas should be small (significantly less than the working wavelength) for ease of placement on the roofs of buildings.

Известна рамочная антенна для диапазона декаметровых волн, у которой плоскости рамок вертикальные, следовательно, антенна может излучать вертикально поляризованные волны [1]. Однако эта антенна - направленная в горизонтальной плоскости, кроме того, размер рамок у нее велик (сравним с длиной волны).Known loop antenna for the range of decameter waves, in which the planes of the frames are vertical, therefore, the antenna can emit vertically polarized waves [1]. However, this antenna is directed in the horizontal plane, in addition, its frame size is large (comparable to the wavelength).

Известна рамочная антенна, всенаправленная в плоскости рамки [2]. Однако, когда плоскость рамки ориентирована горизонтально, эта антенна излучает горизонтально поляризованные волны. Кроме того, размер ее велик (сравним с длиной волны).Known loop antenna, omnidirectional in the plane of the frame [2]. However, when the plane of the frame is oriented horizontally, this antenna emits horizontally polarized waves. In addition, its size is large (comparable with the wavelength).

Известна рамочная антенна, которая может излучать радиоволны с разной поляризацией, причем диаграмма направленности в горизонтальной плоскости близка к всенаправленной [3]. Однако размеры антенны велики: периметр рамки составляет половину длины рабочей длины волны. Эта антенна так же, как и упомянутые выше [1, 2], содержит малое количество витков в рамке (в данном случае один), поэтому такие антенны могут эффективно излучать только, если размеры витков рамок достаточно велики (сравнимы с длиной волны).Known loop antenna, which can emit radio waves with different polarization, and the radiation pattern in the horizontal plane is close to omnidirectional [3]. However, the dimensions of the antenna are large: the perimeter of the frame is half the length of the working wavelength. This antenna, like the ones mentioned above [1, 2], contains a small number of turns in the frame (in this case, one), therefore, such antennas can effectively radiate only if the dimensions of the turns of the frames are large enough (comparable to the wavelength).

Известна рамочная антенна, содержащая многовитковую рамку, плоскости витков которой параллельны друг другу, а размеры каждого из витков значительно меньше рабочей длины волны, причем многовитковая рамка выполнена секционированной, а в каждую секцию включен конденсатор, при этом секции соединены между собой каскадно, а витки в смежных секциях выполнены с противоположным направлением намотки [4] (прототип). Эта антенна способна эффективно излучать при относительно малом размере витков. Однако, чтобы обеспечить излучение радиоволн с вертикальной поляризацией, плоскости витков рамки должны быть вертикальными, следовательно, ось рамки должна быть горизонтальной; при этом диаграмма направленности в горизонтальной плоскости получается неравномерной - в ней будут глубокие провалы в направлении оси рамки.A loop antenna is known that contains a multi-turn frame, the turns of which are parallel to each other, and the dimensions of each of the turns are much smaller than the working wavelength, with the multi-turn frame made sectioned and a capacitor included in each section, while the sections are connected in cascade, and the turns in adjacent sections are made with the opposite direction of the winding [4] (prototype). This antenna is capable of efficiently emitting at a relatively small coil size. However, in order to ensure the emission of vertical polarized radio waves, the planes of the turns of the frame must be vertical, therefore, the axis of the frame must be horizontal; in this case, the directivity pattern in the horizontal plane is uneven - there will be deep dips in the direction of the frame axis.

Предлагаемым изобретением решается задача получения всенаправленной диаграммы направленности в горизонтальной плоскости при малом вертикальном размере антенны и при достаточной эффективности излучения (т.е. высоких сопротивлении излучения, КПД) вертикально поляризованных радиоволн.The present invention solves the problem of obtaining an omnidirectional radiation pattern in the horizontal plane with a small vertical antenna size and with sufficient radiation efficiency (i.e. high radiation resistance, efficiency) of vertically polarized radio waves.

Для достижения этого технического результата в известную рамочную антенну, содержащую многовитковую рамку, плоскости витков которой параллельны друг другу, а размеры каждого из витков значительно меньше рабочей длины волны, причем многовитковая рамка выполнена секционированной, а в каждую секцию включен конденсатор, при этом секции соединены между собой каскадно, а витки в смежных секциях выполнены с противоположным направлением намотки, введена вторая такая же многовитковая рамка, причем оси обеих рамок лежат в одной и той же горизонтальной плоскости и взаимно перпендикулярны, а центры многовитковых рамок удалены от точки пересечения осей на расстояние 0,2...0,32 длины волны на средней частоте рабочей полосы частот.To achieve this technical result, in a known loop antenna containing a multi-turn frame, the planes of the turns of which are parallel to each other, and the dimensions of each of the turns are much smaller than the working wavelength, with the multi-turn frame made sectioned and a capacitor included in each section, while the sections are connected between a cascade, and the turns in adjacent sections are made with the opposite direction of winding, the second same multi-turn frame is introduced, and the axes of both frames lie in the same horizon cial plane and perpendicular to each other, and the centers of multiturn frames are removed from the point of intersection of the axes to a distance of 0.2 ... 0.32 wavelength at the average frequency of the operating frequency band.

На фиг.1 изображена схематически предлагаемая рамочная антенна, вид сверху.Figure 1 shows a schematically proposed loop antenna, a top view.

На фиг.2 изображена многовитковая рамка (вторая из двух одинаковых) - основная составная часть предлагаемой антенны.Figure 2 shows a multi-turn frame (the second of two identical) - the main component of the proposed antenna.

На фиг.3 приведены диаграммы направленности в горизонтальной плоскости предлагаемой рамочной антенны.Figure 3 shows the radiation patterns in the horizontal plane of the proposed loop antenna.

Предлагаемая рамочная антенна содержит две многовитковые рамки 1 и 2 (фиг.1). Оси многовитковых рамок взаимно перпендикулярны и расположены в одной и той же горизонтальной плоскости. Таким образом, плоскости витков многовитковых рамок вертикальны; при этом плоскости витков многовитковой рамки 1 перпендикулярны плоскостям витков многовитковой рамки 2. Центры многовитковых рамок удалены от точки пересечения осей на расстояние l (фиг.1), равное 0,2...0,32 длины волны на средней частоте рабочей полосы частот рамочной антенны. Многовитковые рамки 1, 2 соединены фидерами 3, 4 равной длины с источником сигнала 5 (фидер передатчика при необходимости с согласующим устройством, на фиг.1 не показано). Многовитковая рамка (фиг.2) выполнена в виде секций 6, соединенных каскадно. Каждая секция содержит катушку 7, состоящую из одного или более витков, и конденсатор 8. Плоскости всех витков многовитковой рамки параллельны друг другу; витки в смежных секциях выполнены с противоположным направлением намотки (на фиг.2 начала катушек обозначены точками).The proposed loop antenna contains two multi-turn frames 1 and 2 (figure 1). The axes of the multi-turn frames are mutually perpendicular and are located in the same horizontal plane. Thus, the planes of the turns of multi-turn frames are vertical; in this case, the planes of the turns of the multi-turn frame 1 are perpendicular to the planes of the turns of the multi-turn frame 2. The centers of the multi-turn frames are removed from the point of intersection of the axes by a distance l (Fig. 1) equal to 0.2 ... 0.32 wavelength at the average frequency of the working frequency band of the frame antennas. Multi-turn frames 1, 2 are connected by feeders 3, 4 of equal length with a signal source 5 (transmitter feeder, if necessary, with a matching device, not shown in Fig. 1). Multi-turn frame (figure 2) is made in the form of sections 6 connected in cascade. Each section contains a coil 7, consisting of one or more turns, and a capacitor 8. The planes of all turns of a multi-turn frame are parallel to each other; turns in adjacent sections are made with the opposite direction of winding (in Fig.2, the beginning of the coils are indicated by dots).

Предлагаемая рамочная антенна работает следующим образом (см. фиг.1). Энергия от источника сигнала 5 по фидерам 3 и 4 поступает в многовитковые рамки 1 и 2 и излучается ими. Вследствие того что плоскости витков многовиткой рамки 1 перпендикулярны плоскостям витков многовитковой рамки 2 и благодаря сдвигу центров многовитковых рамок на расстояние l, излучение в горизонтальной плоскости получается в достаточной степени равномерным: упомянутый интервал величин для l обеспечивает неравномерность диаграммы направленности в пределах ±1,5 дБ (отношение минимума диаграммы направленности к максимуму не менее 0,7). Интервал величин l получен исходя из этого критерия путем численного электродинамического моделирования. На фиг.3 показаны диаграммы направленности в горизонтальной плоскости предлагаемой антенны: кривая 1 для l=0,25, кривая 2 для l=0,2 и кривая 3 для l=0,32. Там же приведена диаграмма направленности прототипа - одной многовитковой рамки с горизонтальной осью (кривая 4). Секционированные многовитковые рамки обеспечивают высокое сопротивление излучения, благодаря чему получается достаточный для практических целей КПД рамочной антенны и облегчается согласование ее с фидером.The proposed loop antenna operates as follows (see figure 1). The energy from signal source 5 through feeders 3 and 4 enters the multi-turn frames 1 and 2 and is emitted by them. Due to the fact that the planes of the turns of the multi-turn frames 1 are perpendicular to the planes of the turns of the multi-turn frames 2 and due to the shift of the centers of the multi-turn frames by a distance l, the radiation in the horizontal plane is sufficiently uniform: the aforementioned range of values for l ensures uneven radiation pattern within ± 1.5 dB (the ratio of the minimum radiation pattern to the maximum of at least 0.7). The interval of values of l was obtained on the basis of this criterion by numerical electrodynamic modeling. Figure 3 shows the radiation patterns in the horizontal plane of the proposed antenna: curve 1 for l = 0.25, curve 2 for l = 0.2 and curve 3 for l = 0.32. The prototype radiation pattern is also shown there - one multi-turn frame with a horizontal axis (curve 4). Partitioned multi-turn frames provide high radiation resistance, due to which the efficiency of the frame antenna sufficient for practical purposes is obtained and its coordination with the feeder is facilitated.

Использованные источникиUsed sources

1. Патент США №6342861, кл. Н 01 Q 7/00 (нац. кл. 343/741; 343/834), опубл. 29.01.2002.1. US patent No. 6342861, CL. H 01 Q 7/00 (national class. 343/741; 343/834), publ. 01/29/2002.

2. Патент России №2.180.151, кл. Н 01 Q 9/00, опубл. 27.02.02, БИ №6.2. Patent of Russia No. 2.180.151, cl. H 01 Q 9/00, publ. 02.27.02, BI No. 6.

3. Заявка WO №227862, кл. Н 01 Q 1/24; H 01 Q 7/00, опубл. 04.04.2002.3. Application WO No. 227862, cl. H 01 Q 1/24; H 01 Q 7/00, publ. 04/04/2002.

4. Авторское свидетельство СССР №854232, кл. Н 01 Q 7/00, опубл. 27.05.96, БИ №15.4. USSR author's certificate No. 854232, cl. H 01 Q 7/00, publ. 05/27/96, BI No. 15.

Claims (1)

Рамочная антенна, содержащая многовитковую рамку, плоскости витков которой параллельны друг другу, а размеры каждого из витков значительно меньше рабочей длины волны, причем многовитковая рамка выполнена секционированной, а в каждую секцию включен конденсатор, при этом секции соединены между собой каскадно, а витки в смежных секциях выполнены с противоположным направлением намотки, отличающаяся тем, что в нее введена вторая такая же многовитковая рамка, причем оси обеих рамок лежат в одной и той же горизонтальной плоскости и взаимно перпендикулярны, а центры многовитковых рамок удалены от точки пересечения осей на расстояние 0,2....0,32 длины волны на средней частоте рабочей полосы частот.A loop antenna containing a multi-turn frame, the planes of the turns of which are parallel to each other, and the dimensions of each of the turns are much smaller than the working wavelength, the multi-turn frame is made sectional, and a capacitor is included in each section, while the sections are connected in cascade, and the turns in adjacent sections are made with the opposite direction of winding, characterized in that a second same multi-turn frame is inserted into it, the axes of both frames lying in the same horizontal plane and mutually perpendicular are pendicular, and the centers of the multi-turn frames are removed from the point of intersection of the axes at a distance of 0.2 .... 0.32 wavelength at the average frequency of the working frequency band.
RU2003127195/09A 2003-09-08 2003-09-08 Loop antenna RU2248075C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003127195/09A RU2248075C1 (en) 2003-09-08 2003-09-08 Loop antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003127195/09A RU2248075C1 (en) 2003-09-08 2003-09-08 Loop antenna

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003127195A RU2003127195A (en) 2005-03-10
RU2248075C1 true RU2248075C1 (en) 2005-03-10

Family

ID=35364379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003127195/09A RU2248075C1 (en) 2003-09-08 2003-09-08 Loop antenna

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2248075C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488201C2 (en) * 2011-01-20 2013-07-20 Цатурян Эдуард Николаевич Antenna
RU2566387C1 (en) * 2014-06-16 2015-10-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Frame antenna
RU2659184C1 (en) * 2017-01-10 2018-06-28 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) Composite electrically small loop radiator with mirror symmetry of quartic and the receiving triorthogonal antenna system of hf range on its basis

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488201C2 (en) * 2011-01-20 2013-07-20 Цатурян Эдуард Николаевич Antenna
RU2566387C1 (en) * 2014-06-16 2015-10-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Frame antenna
RU2659184C1 (en) * 2017-01-10 2018-06-28 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) Composite electrically small loop radiator with mirror symmetry of quartic and the receiving triorthogonal antenna system of hf range on its basis

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003127195A (en) 2005-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102614892B1 (en) Antenna units and terminal equipment
US20140266953A1 (en) Antenna having split directors and antenna array comprising same
US20160020647A1 (en) Integrated Antenna Structure Arrays for Wireless Power Transmission
KR102172187B1 (en) Omni-directional antenna for mobile communication service
US20050128154A1 (en) Radio antennas
CN107658568A (en) Dual-band and dual-polarization Shared aperture waveguide trumpet planar array antenna
US10553962B2 (en) Dipole antenna with beamforming ring
US10320094B2 (en) Multi-band dual polarization omni-directional antenna
MXPA02005113A (en) Device for receiving/transmitting electromagnetic waves with omnidirectional radiation.
AU2001230764A1 (en) Vivaldi cloverleaf antenna
CN207320331U (en) Dual-band and dual-polarization Shared aperture waveguide trumpet planar array antenna
CN104600422B (en) A kind of coaxial yagi aerial system of dual polarization
RU2248075C1 (en) Loop antenna
CN108352622B (en) Antenna unit and antenna array
Dawoud High frequency radiation and human exposure
CN110176668A (en) Antenna element and electronic equipment
Brizzi et al. Design of a cylindrical resonant cavity antenna for BAN applications at V band
US7791555B2 (en) High gain multiple polarization antenna assembly
JP2009043984A (en) Composite type radio wave absorber
CN205680784U (en) Zigzag crossed slit circular polarisation cavity-backed radiator antenna
KR102327580B1 (en) Wireless power transmit apparatus
RU71821U1 (en) DIRECTED ANTENNA
RU164860U1 (en) DIRECTED DIRECTOR ANTENNA
AU2009261639B2 (en) Aerial
RU164857U1 (en) DIRECTED DIRECTOR ANTENA

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20101110

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200909