RU2249280C1 - Transceiving antenna - Google Patents
Transceiving antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2249280C1 RU2249280C1 RU2003132826/09A RU2003132826A RU2249280C1 RU 2249280 C1 RU2249280 C1 RU 2249280C1 RU 2003132826/09 A RU2003132826/09 A RU 2003132826/09A RU 2003132826 A RU2003132826 A RU 2003132826A RU 2249280 C1 RU2249280 C1 RU 2249280C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- emitters
- antenna
- truncated cone
- transceiver antenna
- electromagnetic energy
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое техническое решение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и может быть использовано в радиолокации, связи и других антенных системах, размещенных на летательном аппарате (ЛА).The proposed technical solution relates to the field of radio engineering, in particular to antenna technology, and can be used in radar, communications and other antenna systems located on an aircraft (LA).
Известна сверхширокополосная антенна с малым входным коэффициентом стоячих волн - КСВ (см. заявка FR N 2650441 МПК H 01 Q 09/44, 1988), содержащая три штыревые антенны с электрической длиной λ/4, питаемой от общего фидера, причем они отклонены на угол 18 градусов относительно вертикали с симметричным разносом в горизонтальной плоскости.Known ultra-wideband antenna with a small input coefficient of standing waves - SWR (see application FR N 2650441 IPC H 01 Q 09/44, 1988), containing three whip antennas with an electric length λ / 4, fed from a common feeder, and they are angled 18 degrees relative to the vertical with symmetrical spacing in the horizontal plane.
Недостатком известного технического решения является работа антенны с недостаточно широкой полосой согласования.A disadvantage of the known technical solution is the operation of the antenna with an insufficiently wide matching band.
Известна вертикальная антенна-мачта длиной 5λ/8 (см. S.Ballantine // Рrос. JRE, 1924, December, p.833 (GB), содержащая вертикальный проводник электрической длиной 5λ/8, соединенный через катушку индуктивности с коаксиальной линией и четвертьволновым противовесом. Так как длина излучателя 5λ/8 не резонансная, ее доводят до электрической длины 3λ/4 путем введения в полотно излучателя индуктивного элемента: катушку индуктивности L или отрезок замкнутой линии с элементом длиной λ/4.A vertical antenna mast of 5λ / 8 length is known (see S.Ballantine // Pr. JRE, 1924, December, p. 833 (GB), containing a vertical conductor of electric length 5λ / 8 connected through an inductor with a coaxial line and a quarter-wavelength Since the length of the emitter 5λ / 8 is not resonant, it is brought to an electric length of 3λ / 4 by introducing an inductive element into the emitter blade: an inductor L or a piece of a closed line with an element of length λ / 4.
Недостатком известного технического решения является узкополосность антенны и ее большие габариты.A disadvantage of the known technical solution is the narrowband antenna and its large dimensions.
Известна широкополосная всенаправленная антенна (см. патент US N 4970524 НКИ 343-752, 13.11.90, United states of America, ARMY), состоящая из несимметричной вибраторной антенны, питаемая источником радиочастоты, и структура параллельных проводников, лежащих в одной плоскости и настроенных на разные частоты.Known broadband omnidirectional antenna (see patent US N 4970524 NKI 343-752, 13.11.90, United states of America, ARMY), consisting of an asymmetric vibrating antenna, powered by a radio frequency source, and the structure of parallel conductors lying in the same plane and tuned to different frequencies.
Основной недостаток известного технического решения недостаточная широкополосность антенны.The main disadvantage of the known technical solution is the lack of broadband antenna.
Известна антенна с несколькими рабочими частотами (см. патент GB N 2317994 МПК H 01 Q 5/00, 28.02.97, Incorporated in Canada-Quedae), содержащая два электрически проводящих элемента, отводящихся от заземленного экрана, работающие в двух рабочих диапазонах, причем между элементами антенны имеется связь, обеспечивающая зависимость фазовой скорости поверхностных волн от частоты. При изменении частоты изменяется эффективная длина антенны, так что антенна имеет резонанс на двух независимых частотах.A known antenna with several operating frequencies (see patent GB N 2317994 IPC H 01
Недостатком этого технического решения является недостаточно широкая полоса согласования антенны.The disadvantage of this technical solution is not wide enough antenna matching band.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является сверхширокополосная приемопередающая антенна (см. патент RU №2205478 МПК H 01 Q 5/01, 08.06.01), расположенная над экраном, содержащая коаксиальный вход, устройство согласования и излучатели электромагнитной энергии, которые выполнены в виде несимметричных вибраторов одинакового сечения с электрическими длинами 3λн/4, 3λв/4, 3λср/4 соответственно, где λн, λв, λср - длина волны низкой, высокой и средней частот излучения. Самый длинный и самый короткий вибраторы соединены между собой короткозамыкателем с тем же сечением, что и вибраторы, при этом полоса согласования антенны определяется расстоянием от устройства согласования до короткозамыкателя, причем вибраторы формируют воронкообразную диаграмму направленности в плоскости вибраторов, а в ортогональной плоскости - ненаправленную диаграмму направленности.The closest in technical essence and the achieved result is an ultra-wideband transceiver antenna (see patent RU No. 2205478 IPC H 01
Кроме того, межосевое расстояние между вибратором электрической длиной 3λв/4 и вибраторами электрическими длинами 3λн/4, 3λср/4 выбирают равными периметру сечения одного вибратора, причем периметр сечения короткозамыкателя равен периметру сечения вибратора.In addition, the interaxial distance between the vibrator of electric length 3λv / 4 and vibrators of electric length 3λн / 4, 3λср / 4 is chosen equal to the perimeter of the cross section of one vibrator, and the perimeter of the short circuit section is equal to the perimeter of the cross section of the vibrator.
Три несимметричных вибратора расположены по прямой линии, причем центральный вибратор имеет электрическую длину 3λв/4, а боковые вибраторы соответственно электрические длины 3λв/4 и 3λв/4.Three asymmetric vibrators are located in a straight line, with the central vibrator having an electric length of 3λv / 4, and the side vibrators, respectively, of electric lengths 3λv / 4 and 3λv / 4.
Три несимметричных вибратора расположены в углах равнобедренного треугольника, причем угол при вершине больше или равен π/3, кроме того, вибратор электрической длиной 3λв/4 расположен в вершине равнобедренного треугольника, а вибраторы электрической длиной 3λв/4 и 3λв/4 расположены в углах при основании.Three asymmetric vibrators are located in the corners of an isosceles triangle, and the angle at the apex is greater than or equal to π / 3, in addition, a vibrator with an electric length of 3λv / 4 is located at the top of an isosceles triangle, and vibrators with an electric length of 3λv / 4 and 3λv / 4 are located at the corners at basis.
Недостатком известного технического решения являются большие габариты (высота) антенны, а также пониженная механическая и электрическая прочность. Наличие сплошной широкой полосы согласования антенны в требуемых зонах частотного диапазона, а не окон прозрачности, при определенных условиях, значительно снижается помехозащищенность приемных систем, в которых она может использоваться.A disadvantage of the known technical solution is the large dimensions (height) of the antenna, as well as reduced mechanical and electrical strength. The presence of a continuous wide antenna matching band in the required areas of the frequency range, rather than transparency windows, under certain conditions, significantly reduces the noise immunity of receiving systems in which it can be used.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является создание сверхширокополосной (многополосной) антенны, обладающей расширенной до шести октав полосой пропускания с фиксированными окнами прозрачности и уменьшенными габаритами и имеющей повышенную электрическую и механическую прочность.The technical result of the proposed technical solution is the creation of an ultra-wideband (multi-band) antenna with an expanded bandwidth of up to six octaves with fixed transparency windows and reduced dimensions and having increased electrical and mechanical strength.
Сущность изобретения состоит в том, что приемопередающая антенна расположена в плоскости, перпендикулярной экрану, и содержит устройство согласования и излучатели электромагнитной энергии, выполненные в виде трех несимметричных вибраторов, формирующих воронкообразную диаграмму направленности в угломестной плоскости и ненаправленную в азимутальной плоскости.The essence of the invention lies in the fact that the transceiver antenna is located in a plane perpendicular to the screen, and contains a matching device and emitters of electromagnetic energy, made in the form of three asymmetric vibrators forming a funnel-shaped radiation pattern in the elevation plane and non-directional in the azimuthal plane.
Новизна заявляемой приемопередающей антенны состоит в том, что электрические длины каждого из излучателей соответствуют 0.2-0.3λн, 0.18-0.25λн и 0.09-0.22λн, а межосевые расстояния между центральным и боковыми излучателями выбираются равными 0.05-0.1λн, где λн, - длина волны нижней границы частотного диапазона. Кроме того, излучатели электромагнитной энергии и устройство согласования, либо только устройство согласования, размещены в заполненном диэлектрическим материалом объеме, с диэлектрической проницаемостью не более 2.0. Заполненный диэлектрическим материалом объем, в котором размещены излучатели электромагнитной энергии, может иметь форму эллиптического цилиндра, причем минимальное расстояние между любой точкой излучателей антенны и внешней поверхностью диэлектрического объема должно быть не менее 0.02λн.The novelty of the claimed transceiver antenna is that the electric lengths of each of the emitters correspond to 0.2-0.3λ n , 0.18-0.25λ n and 0.09-0.22λ n , and the center distance between the central and side emitters are chosen equal to 0.05-0.1λ n , where λ n , is the wavelength of the lower boundary of the frequency range. In addition, electromagnetic energy emitters and a matching device, or just a matching device, are placed in a volume filled with dielectric material, with a dielectric constant of not more than 2.0. The volume filled with dielectric material in which the electromagnetic energy emitters are placed may be in the form of an elliptical cylinder, and the minimum distance between any point of the antenna emitters and the outer surface of the dielectric volume should be at least 0.02λ n .
Кроме того, заполненный диэлектрическим материалом объем, в котором размещены излучатели электромагнитной энергии, может быть выполнен в виде эллиптического усеченного конуса. Расстояние между нижним и верхним основанием эллиптического усеченного конуса составляет не менее 0.25λн, при этом нижнее и верхнее основание представляют собой соответственно эллипсы с большой полуосью не менее 0.3λн и 0.23λн и малой полуосью не менее 0.06λн, и 0.02λн, а верхнее основание элиптического усеченного конуса может смещаться относительно оси элиптического усеченного конуса вдоль линии большой полуоси эллипса нижнего основания на величину, не превышающую половину разности больших полуосей эллипсов его оснований. Элиптический усеченный конус может быть интерполирован многогранником с числом вершин не менее четырех, острые кромки которого закруглены с радиусом не менее 0.01λн.In addition, the volume filled with dielectric material in which the emitters of electromagnetic energy are placed can be made in the form of an elliptical truncated cone. The distance between the lower and upper base of the elliptical truncated cone is at least 0.25λ n , while the lower and upper base are respectively ellipses with a major semiaxis of at least 0.3λ n and 0.23λ n and a minor axis of at least 0.06λ n and 0.02λ n , and the upper base of the elliptical truncated cone can be displaced relative to the axis of the elliptic truncated cone along the line of the semimajor axis of the ellipse of the lower base by an amount not exceeding half the difference of the semimajor axes of the ellipses of its bases. An elliptic truncated cone can be interpolated by a polyhedron with at least four vertices, the sharp edges of which are rounded with a radius of at least 0.01λ n .
Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые позволяют успешно реализовать поставленную цель.Comparison of the proposed solution with well-known technical solutions shows that it has a new set of essential features that can successfully achieve the goal.
На фиг.1 изображен пример выполнения приемопередающей антенны с линейным расположением излучателей.Figure 1 shows an example of a transceiver antenna with a linear arrangement of emitters.
На фиг.2 представлен пример выполнения приемопередающей антенны с треугольным расположением излучателей.Figure 2 presents an example of a transceiver antenna with a triangular arrangement of emitters.
На фиг.3, представлен пример выполнения приемопередающей антенны в диэлектрическом объеме.Figure 3, presents an example of a transceiver antenna in a dielectric volume.
На фиг.4 представлен пример выполнения согласующего устройства приемопередающей антенны в диэлектрическом объеме.Figure 4 presents an example implementation of the matching device of the transceiver antenna in the dielectric volume.
На фиг.5 показана диаграмма согласования антенны в полосе частот ΔFн-ΔFв в диэлектрическом объеме и без него.Figure 5 shows a diagram of the matching antenna in the frequency band ΔF n -ΔF in and without dielectric volume.
На фиг.6. представлены диаграммы направленности приемопередающей антенны в азимутальной и угломестной плоскостях на частотах Fн:In Fig.6. the radiation patterns of the transceiver antenna in the azimuthal and elevation planes at frequencies F n are presented:
а) без диэлектрического объема;a) without dielectric volume;
б) в диэлектрическом объеме.b) in dielectric volume.
На фиг.7 представлены диаграммы направленности приемопередающей антенны в азимутальной и угломестной плоскостях на частотах 1,5Fн.Figure 7 presents the radiation patterns of the transceiver antenna in the azimuth and elevation planes at frequencies of 1.5F N.
а) без диэлектрического объема;a) without dielectric volume;
б) в диэлектрическом объеме.b) in dielectric volume.
На фиг.8 представлены диаграммы направленности приемопередающей антенны в азимутальной и угломестной плоскостях на частотах 2.5Fн:On Fig presents the radiation pattern of the transceiver antenna in the azimuth and elevation planes at frequencies of 2.5F n :
а) без диэлектрического объема;a) without dielectric volume;
б) в диэлектрическом объеме.b) in dielectric volume.
На фиг.9 представлены диаграммы направленности приемопередающей антенны в азимутальной и угломестной плоскостях на частотах 3.5Fн:Figure 9 presents the radiation pattern of the transceiver antenna in the azimuth and elevation planes at frequencies of 3.5F n :
а) без диэлектрического объема;a) without dielectric volume;
б) в диэлектрическом объеме.b) in dielectric volume.
Приемопередающая антенна 1 расположена над экраном 2, содержит, например, полосковый вход 3, устройство согласования 4 и излучатели электромагнитной энергии 5. Три излучателя 51, 52, 53 антенны выполнены в виде несимметричных вибраторов одинакового сечения с электрическими длинами 0.23λн, 0.18λн и 0.09λн соответственно, где λн - длина волны низкой частоты излучения. Межосевые расстояния между излучателем 52 электрической длиной 0,18λн и излучателями 51, 53 с электрическими длинами 0.23λн, 0.09λн, выбираются равным 0.05λн, причем периметр сечения излучателей составляет 0.15λн. Три излучателя 5 антенны 1 расположены, например, по прямой линии, причем центральный излучатель 52 имеет электрическую длину 0.18λн, а боковые излучатели 51 и 53 соответственно 0.23λн и 0.09λн. Излучатели 51, 52, 53 подключены, например, к полосковому входу 3 через устройство согласования 4, выполненное, например, в виде трансформатора с плавно меняющимся волновым сопротивлением.The
Приемопередающая антенна работает следующим образом.The transceiver antenna operates as follows.
Приемопередающая антенна 1 содержит излучатели электромагнитной энергии с тремя излучающими элементами 51, 52, 53, которые образуют систему параллельно включенных колебательных контуров, работающих на комбинационных частотах, что обеспечивает возможность использовать антенну 1 в шести частотных диапазонах с минимальной связью между излучающими элементами. Согласующее устройство 4 обеспечивает в точке подачи питания антенны 1 согласование импедансов в рабочих диапазонах частот антенны.The
Выбранное соотношение размеров излучателей электромагнитной энергии 5 и наличие согласующего устройства 4 при подаче на вход антенны СВЧ-сигнала обеспечивает возбуждение излучающих элементов 51, 52, 53 таким образом, чтобы сформировать в азимутальной плоскости ненаправленную диаграмму направленности с вертикальной поляризацией, а в угломестной плоскости с учетом влияния экрана - диаграмму направленности воронкообразной формы. При изменении частоты входного СВЧ сигнала пропорционально изменяется действующий размер приемопередающей антенны, при этом активным является только один вибратор, электрическая длина которого наилучшим образом соответствует частоте сигнала, работающий с учетом влияния двух пассивных.The selected ratio of the sizes of electromagnetic energy emitters 5 and the presence of a
Как видно на фиг.5, значение уровень согласования антенны с указанными размерами излучателей, независимо от способа их расположения над экраном, не превышает 1,5 в окнах прозрачности в полосе частот Fн-6Fн. Представленные на фиг.6, 7 и 8 диаграммы направленности указывают на повторяемость их формы на частотах диапазонов Fн-6Fн. При этом отклонения формы диаграмма направленности от теоретических значений не превышают 1.5 дБ.As can be seen in figure 5, the value of the level of matching of the antenna with the indicated dimensions of the emitters, regardless of the method of their location above the screen, does not exceed 1.5 in the transparency windows in the frequency band F n -6F n . The radiation patterns shown in FIGS. 6, 7 and 8 indicate the repeatability of their shape at the frequencies of the ranges F n -6F n . In this case, the deviations of the shape of the radiation pattern from theoretical values do not exceed 1.5 dB.
Изобретение обеспечивает создание сверхширокополосной (многополосной) антенны, обладающей расширенной полосой пропускания до шести октав с фиксированными окнами прозрачности, уменьшенными габаритами и размещенной в диэлектрическом объеме, обладающей повышенной электрической и механической прочностью, что позволяет использовать предлагаемую антенну на различных летательных аппаратах.The invention provides the creation of an ultra-wideband (multi-band) antenna with an expanded bandwidth of up to six octaves with fixed transparency windows, reduced dimensions and placed in a dielectric volume with increased electrical and mechanical strength, which makes it possible to use the proposed antenna on various aircraft.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003132826/09A RU2249280C1 (en) | 2003-11-10 | 2003-11-10 | Transceiving antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003132826/09A RU2249280C1 (en) | 2003-11-10 | 2003-11-10 | Transceiving antenna |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2249280C1 true RU2249280C1 (en) | 2005-03-27 |
RU2003132826A RU2003132826A (en) | 2005-05-27 |
Family
ID=35560563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003132826/09A RU2249280C1 (en) | 2003-11-10 | 2003-11-10 | Transceiving antenna |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2249280C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488927C1 (en) * | 2012-03-16 | 2013-07-27 | Научно-Производственное Общество С Ограниченной Ответственностью "Кв-Связь" | Tunable resonant antenna with matching device |
RU2587529C1 (en) * | 2015-05-28 | 2016-06-20 | Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Nondirectional antenna in horizontal plane |
RU2627144C1 (en) * | 2016-11-18 | 2017-08-03 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" | Broadband antenna |
RU2627285C1 (en) * | 2016-11-18 | 2017-08-04 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" | Ultra-wideband antenna |
-
2003
- 2003-11-10 RU RU2003132826/09A patent/RU2249280C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488927C1 (en) * | 2012-03-16 | 2013-07-27 | Научно-Производственное Общество С Ограниченной Ответственностью "Кв-Связь" | Tunable resonant antenna with matching device |
RU2587529C1 (en) * | 2015-05-28 | 2016-06-20 | Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Nondirectional antenna in horizontal plane |
RU2627144C1 (en) * | 2016-11-18 | 2017-08-03 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" | Broadband antenna |
RU2627285C1 (en) * | 2016-11-18 | 2017-08-04 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" | Ultra-wideband antenna |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003132826A (en) | 2005-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7973731B2 (en) | Folded conical antenna and associated methods | |
US6917334B2 (en) | Ultra-wide band meanderline fed monopole antenna | |
JP3442389B2 (en) | Antenna for portable communication device | |
WO2014080360A2 (en) | Miniaturized patch antenna | |
US20060017620A1 (en) | Ultra-wide band meanderline fed monopole antenna | |
JP2010098742A (en) | Loop antenna including impedance tuning gap and associated method | |
JP2002524954A (en) | Circularly polarized dielectric resonator antenna | |
JP5063813B2 (en) | Broadband terminated discone antenna and related methods | |
CA2764005A1 (en) | A compact ultra wide band antenna for transmission and reception of radio waves | |
CN108598676A (en) | A kind of broad beam plane back reflection and two-way circular polarized antenna | |
RU2249280C1 (en) | Transceiving antenna | |
RU2205478C2 (en) | Superbroad-band transceiving antenna | |
RU2335834C1 (en) | Super wide band transceiver antenna | |
Sheeja et al. | Compact tri-band metamaterial antenna for wireless applications | |
US6965348B2 (en) | Broadband antenna structures | |
RU2636259C1 (en) | Dual-polarized dipole antenna | |
Gajera et al. | High gain cylindrical dielectric resonator antenna design using aluminum cavity for wireless applications | |
EP1764864A1 (en) | Plate dipole antenna | |
Punniamoorthy et al. | Design of patch antenna with omni directional radiation pattern for wireless LAN applications | |
Wongsin et al. | High Gain Dual Polarized Antenna using a Narrow Pulse Model in Minkowski Fractal Patch | |
RU115569U1 (en) | ULTRA-BAND RADIATING ELEMENT WITH COAXIAL INPUT AND ANTENNA ARRAY CONTAINING SUCH RADIATING ELEMENT | |
RU2020664C1 (en) | Microstrip antenna | |
RU2311706C1 (en) | Transceiving antenna | |
Batth et al. | Ameliorating the Performance of a Planar Inverted F Antenna by Minimization of Losses | |
RU2638082C1 (en) | Fractal radiator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151111 |