RU2263378C2 - Space-filling midget antennas - Google Patents

Space-filling midget antennas Download PDF

Info

Publication number
RU2263378C2
RU2263378C2 RU2002122110/09A RU2002122110A RU2263378C2 RU 2263378 C2 RU2263378 C2 RU 2263378C2 RU 2002122110/09 A RU2002122110/09 A RU 2002122110/09A RU 2002122110 A RU2002122110 A RU 2002122110A RU 2263378 C2 RU2263378 C2 RU 2263378C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
curve
antenna
hilbert
circuit
antenna according
Prior art date
Application number
RU2002122110/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002122110A (en
Inventor
БАЛИАРДА Карлес ПУЭНТЕ (ES)
БАЛИАРДА Карлес ПУЭНТЕ
Эдуард Жан Луис РОСАН (ES)
Эдуард Жан Луис РОСАН
ПРОС Хайме АНГЕРА (ES)
ПРОС Хайме АНГЕРА
Original Assignee
Фрактус, С.А.
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 Фрактус, С.А. filed Critical Фрактус, С.А.
Priority to RU2002122110/09A priority Critical patent/RU2263378C2/en
Publication of RU2002122110A publication Critical patent/RU2002122110A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2263378C2 publication Critical patent/RU2263378C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

FIELD: midget antennas built to novel geometry of space-filling curves.
SUBSTANCE: proposed antenna has one of its parts made in the form of space-filling curve being defined as aperiodic curve of at least ten interconnected straight segments, length of each of them being shorter than one tenth of operating wavelength in free space; they are spatially disposed so that neither of adjacent and interconnected segments forms other, longer, straight segment nor crosses other segment; space-filling curve of antenna is of such property that its cell size is smaller than unity.
EFFECT: reduced size and resonant frequency, enhanced quality, bandpass, excitation resistance, and effectiveness of antenna.
23 cl, 25 dwg

Description

Предмет изобретенияSubject of invention

Настоящее изобретение относится к семейству антенн уменьшенного размера, основанных на новой геометрии, геометрии кривых, называемых кривыми, заполняющими пространство (КЗП)(SFC). Антенна называется малой антенной (миниатюрной антенной), когда она может быть помещена в небольшом пространстве по сравнению с рабочей длиной волны. Более точно, в качестве критерия для классификации антенны в качестве малой, используют понятие радиансфера. Радиансфера представляет собой воображаемую сферу с радиусом, равным длине рабочей волны, разделенной на два π, и антенну называют малой с точки зрения длины волны, когда она может быть помещена внутри указанной радиансферы.The present invention relates to a family of antennas of reduced size based on the new geometry, the geometry of the curves, called space filling curves (SFC) (SFC). An antenna is called a small antenna (miniature antenna) when it can be placed in a small space compared to the working wavelength. More precisely, as a criterion for classifying an antenna as small, use the concept of a radio sphere. A radian sphere is an imaginary sphere with a radius equal to the length of the working wave divided by two π, and the antenna is called small in terms of wavelength when it can be placed inside the specified radial sphere.

В настоящем изобретении определена новая геометрия, геометрия кривых, заполняющих пространство (КЗП), и она используется для задания формы части антенны. С помощью этой новой технологии размер антенны может быть уменьшен по сравнению с известным уровнем техники или, в качестве альтернативы, при заданном размере антенна может работать на более низкой частоте по сравнению с обычными антеннами того же размера.In the present invention, a new geometry is defined, the geometry of curves filling a space (KZP), and it is used to define the shape of a part of the antenna. With this new technology, the size of the antenna can be reduced compared to the prior art or, alternatively, at a given size, the antenna can operate at a lower frequency than conventional antennas of the same size.

Настоящее изобретение используется в области телекоммуникаций и, более конкретно, для разработки конструкций антенн малых размеров.The present invention is used in the field of telecommunications and, more specifically, for the development of small antenna designs.

Предпосылки и краткое описание изобретенияBACKGROUND AND SUMMARY OF THE INVENTION

Принципиальные ограничения для малых антенн были теоретически установлены авторами Н.Wheeler и L.J.Chu в середине сороковых годов. Они в принципе установили, что малая антенна имеет высокое значение добротности (Q) из-за относительно большого уровня реактивной энергии, накапливаемой вблизи антенны, по сравнению с излучаемой мощностью. Такое высокое значение добротности приводит к узкой полосе пропускания; фактически принцип, определенный на основании такой теории, определяет максимальную полосу пропускания при заданном конкретном размере малой антенны.Fundamental limitations for small antennas were theoretically established by N.Wheeler and L.J. Chu in the mid-forties. In principle, they found that a small antenna has a high Q factor (Q) because of the relatively high level of reactive energy accumulated near the antenna, compared with the radiated power. Such a high Q factor results in a narrow passband; in fact, the principle defined on the basis of such a theory determines the maximum bandwidth for a given specific size of a small antenna.

В отношении этого явления также известно, что свойством малой антенны является высокое входное реактивное сопротивление (емкостное или индуктивное), которое обычно должно быть скомпенсировано внешней согласующей/нагрузочной цепью или структурой. Это также означает, что трудно упаковать резонансную антенну в пространстве, которое является малым с точки зрения длины волны при резонансе. Кроме того, для малой антенны характерны малое сопротивление излучения и низкая эффективность.In relation to this phenomenon, it is also known that the property of a small antenna is a high input reactance (capacitive or inductive), which usually should be compensated by an external matching / load circuit or structure. It also means that it is difficult to pack a resonant antenna in a space that is small in terms of wavelength at resonance. In addition, a small antenna is characterized by low radiation resistance and low efficiency.

Поиск структур, которые могли бы эффективно излучать из небольшого пространства, представляет огромный коммерческий интерес, в частности, в области устройств мобильной связи (сотовые телефоны, сотовые пейджеры, портативные компьютеры и устройства обработки данных, которые приведены здесь всего лишь как несколько примеров), где размер и вес портативного оборудования должен быть малым. В соответствии с публикацией автора R.C. Hansen (R.C. Hansen, "Fundamental Limitation on Antennas" ("Принципиальные ограничения антенн") Proc. IEEE, том 69, номер 2, февраль 1981 года), рабочие характеристики малой антенны зависят от ее способности эффективно использовать малое доступное пространство внутри воображаемой радиансферы, окружающей антенну.The search for structures that can efficiently radiate from a small space is of great commercial interest, in particular, in the field of mobile communication devices (cell phones, cell pagers, laptop computers and data processing devices, which are given here as just a few examples), where the size and weight of portable equipment should be small. According to a publication by R.C. Hansen (RC Hansen, Fundamental Limitation on Antennas, Proc. IEEE, Volume 69, Number 2, February 1981), the performance of a small antenna depends on its ability to efficiently use the small available space inside an imaginary radio sphere, surrounding the antenna.

В настоящем изобретении новый набор геометрий, называемых кривыми, заполняющими пространство (ниже КЗП), введен для дизайна и конструкции малых антенн с улучшенными рабочими характеристиками по сравнению с другими классическими антеннами, описанными в публикациях известного уровня техники (такими как линейные несимметричные вибраторы, симметричные вибраторы и круглые или прямоугольные петли).In the present invention, a new set of geometries, called space-filling curves (below the SCL), is introduced for the design and construction of small antennas with improved performance compared to other classical antennas described in prior art publications (such as linear asymmetric vibrators, symmetric vibrators and round or rectangular loops).

Некоторые из конфигураций, описанные в настоящем изобретении, были разработаны на основе геометрий, изученных уже в XIX веке некоторыми математиками, такими как Джузеппе Пеано и Дэвид Гилберт (Giusepe Peano и David Hilbert). Во всех указанных случаях кривые были изучены с точки зрения математики, но никогда не использовались для какого-либо практического применения в технике.Some of the configurations described in the present invention were developed based on geometries studied already in the 19th century by some mathematicians such as Giuseppe Peano and David Gilbert (Giusepe Peano and David Hilbert). In all these cases, the curves were studied from the point of view of mathematics, but were never used for any practical application in technology.

Размер (D) часто используется для характеристики чрезвычайно сложных геометрических кривых и структур таких, как описаны в настоящем изобретении. Существует большое количество различных математических определений размера, но в настоящем документе для характеристики семейства конструкций используется размер подсчета клеток (который хорошо известен специалистам в области теории математики). Для специалистов в области теории математики будет понятно, что в случае необходимости, для построения некоторых кривых, заполняющих пространство, таких, как описаны в настоящем изобретении, могут использоваться Система итерированной функции (СИФ)(IFS), алгоритм Машины создания копии с многократным сокращением (МКМС) (MRCM) или алгоритм структурированной Машины создания копии с многократным сокращением (МКМС).Dimension (D) is often used to characterize extremely complex geometric curves and structures such as those described in the present invention. There are a large number of different mathematical definitions of size, but this document uses the cell count size (which is well known to those skilled in the theory of mathematics) to characterize a family of constructs. For specialists in the field of mathematical theory, it will be clear that, if necessary, to construct some curves filling the space, such as those described in the present invention, the Iterated Function System (CIF) (IFS), the Multiple Reduction Copy Machine algorithm ( ICMS) (MRCM) or the algorithm of a structured Copy Machine with multiple reduction (ICMS).

Ключевой момент настоящего изобретения состоит в задании формы части антенны (например, по меньшей мере, части плеч симметричного вибратора, по меньшей мере, части плеча несимметричного вибратора, периметра панели панельной антенны, щели щелевой антенны, периметра петли петлевой антенны, поперечного сечения рупора рупорной антенны или периметра отражателя рефлекторной антенны) в виде кривой, заполняющей пространство, то есть кривой, которая имеет большой размер в смысле физической длины, но небольшой размер с точки зрения площади, в которой эта кривая может быть заключена. Более точно, в настоящем документе принято следующее определение кривой, заполняющей пространство: кривая, составленная, по меньшей мере, из десяти сегментов, которые соединены таким образом, что каждый сегмент формирует определенный угол с соседними сегментами, при этом ни одна пара соседних сегментов не формирует более крупный прямой сегмент, и в которой кривая может быть, в случае необходимости, периодической вдоль фиксированного прямого направления в пространстве, если и только если период определяется непериодической кривой, составленной, по меньшей мере, из десяти соединенных сегментов, и ни одна пара указанных расположенных вблизи друг друга и соединенных сегментов не образует более длинный прямой сегмент. Кроме того, независимо от дизайна такой КЗП она никогда не пересекает саму себя ни в одной из точек, за исключеним начальной и конечной точки (то есть, вся кривая может быть расположена как замкнутая кривая или петля, но при этом ни одна из частей кривой не может быть замкнутой петлей). Кривая, заполняющая пространство, может быть помещена на плоской или изогнутой поверхности и, благодаря углам между сегментами, физическая длина кривой всегда больше, чем любая прямая линия, которая может быть размещена на той же площади (поверхности), что и указанная заполняющая пространство кривая. Кроме того, для придания правильной формы структуре миниатюрной антенны, в соответствии с настоящим изобретением, сегменты кривых КЗП должны быть короче, чем десятая часть рабочей длины волны в свободном пространстве.The key point of the present invention is to define the shape of part of the antenna (for example, at least part of the arms of the symmetrical vibrator, at least part of the arm of the asymmetric vibrator, the perimeter of the panel antenna panel, the slit antenna slot, the loop perimeter of the loop antenna, the cross section of the horn antenna horn or perimeter of the reflector of the reflex antenna) in the form of a curve filling the space, that is, a curve that is large in terms of physical length, but small in terms of area in Roy, this curve may be enclosed. More specifically, the following definition of a curve filling a space is accepted in this document: a curve composed of at least ten segments that are connected in such a way that each segment forms a certain angle with neighboring segments, while not a single pair of neighboring segments forms a larger straight segment, and in which the curve can be, if necessary, periodic along a fixed direct direction in space, if and only if the period is determined by a non-periodic curve, Universe, has at least ten connected segments and no pair of said spaced near each other and not connected segments defines a straight longer segment. In addition, regardless of the design of such a short-circuit breaker, it never intersects itself at any point, except for the start and end points (that is, the entire curve can be located as a closed curve or loop, but none of the parts of the curve may be a closed loop). The curve filling the space can be placed on a flat or curved surface and, due to the angles between the segments, the physical length of the curve is always greater than any straight line that can be placed on the same area (surface) as the specified space-filling curve. In addition, in order to give the correct shape to the structure of the miniature antenna, in accordance with the present invention, the segments of the short-circuit curves should be shorter than a tenth of the working wavelength in free space.

В зависимости от процедуры формирования и геометрии кривой, теоретически могут быть получены некоторые КЗП с бесконечной длиной, которые имеют размер Хауссдорфа (Haussdorf), больший, чем их топологический размер. То есть с точки зрения классической эвклидовой геометрии, обычно считается, что кривая всегда представляет собой одномерный объект; однако, когда кривая обладает высокой степенью извилистости и ее физическая длина очень велика, кривая имеет тенденцию заполнять части поверхности, на которой она расположена; в этом случае для такой кривой может быть вычислен размер Хауссдорфа (или, по меньшей мере, приближение к нему, полученное с помощью алгоритма подсчета клеток) с получением числа, больше единицы. Такие теоретические бесконечные кривые не могут быть построены физически, но конструктивно КЗП могут представлять собой приближение к ним. Кривые 8 и 17, описанные со ссылкой на фигуру 2 и фигуру 6, представляют некоторые примеры таких КЗП, которые являются приближением к идеальной бесконечной кривой, имеющей размер D = 2.Depending on the formation procedure and the geometry of the curve, theoretically some infinite length CSPs that have a Haussdorf size larger than their topological size can theoretically be obtained. That is, from the point of view of classical Euclidean geometry, it is usually believed that a curve is always a one-dimensional object; however, when the curve has a high degree of tortuosity and its physical length is very long, the curve tends to fill parts of the surface on which it is located; in this case, for such a curve, the Haussdorff size (or at least approximation to it, obtained using the cell counting algorithm) can be calculated to obtain a number greater than unity. Such theoretical infinite curves cannot be constructed physically, but constructively the short-circuit curves can be an approximation to them. Curves 8 and 17, described with reference to figure 2 and figure 6, represent some examples of such short-circuit breakers, which are an approximation to an ideal endless curve having a size of D = 2.

Использование кривых КЗП при задании физической формы антенны приводит к получению двойного преимущества:The use of short-circuit curves when setting the physical shape of the antenna leads to a double advantage:

(a) при заданной конкретной рабочей частоте или длине волны размер указанной антенны, выполненной в форме КЗП, может быть уменьшен по сравнению с известным уровнем техники;(a) at a given specific operating frequency or wavelength, the size of the specified antenna, made in the form of short-circuit protection, can be reduced in comparison with the prior art;

(b) при заданном физическом размере антенны, выполненной в форме КЗП, указанная антенна в форме КЗП может работать на более низкой частоте (с большей длиной волны), чем в известном уровне техники.(b) for a given physical size of the antenna made in the form of short-circuit protection, the specified antenna in the form of short-circuit protection can operate at a lower frequency (with a longer wavelength) than in the prior art.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фигуре 1 представлены некоторые конкретные случаи кривых КЗП. На основе исходной кривой 2 сформированы другие кривые 1, 3 и 4, которые содержат более 10 соединенных сегментов. Это конкретное семейство кривых далее называется кривыми SZ.The figure 1 presents some specific cases of curves of KZP. Based on the original curve 2, other curves 1, 3, and 4 are formed that contain more than 10 connected segments. This particular family of curves is called SZ curves.

На фигуре 2 представлено сравнение между двумя меандровыми линиями и двумя периодическими кривыми КЗП, построенными на основе кривой SZ по фигуре 1.The figure 2 presents a comparison between two meander lines and two periodic curves of the KZP, built on the basis of the SZ curve in figure 1.

Фигура 3 изображает конкретную конфигурацию антенны КЗП. Она состоит на трех различных конфигураций симметричного вибратора, в которых каждое из двух плеч вибратора сформировано полностью в виде кривой 1 КЗП.Figure 3 depicts a specific configuration of a short-circuit antenna. It consists of three different configurations of a symmetrical vibrator, in which each of the two arms of the vibrator is formed completely in the form of a curve 1 of the KZP.

Фигура 4 изображает другие конкретные конфигурации антенн КЗП. Они представляют собой антенны, выполненные в виде несимметричного вибратора.Figure 4 depicts other specific configurations of short-circuit antenna. They are antennas made in the form of an asymmetric vibrator.

Фигура 5 изображает пример щелевой антенны КЗП, в которой щель сформирована в форме КЗП по фигуре 1.Figure 5 depicts an example of a slotted short-circuit antenna, in which a slot is formed in the form of short-circuit breakers in figure 1.

Фигура 6 изображает другой набор кривых КЗП 15 - 20, построенных на основе кривой Гильберта, которые ниже называются кривыми Гильберта. Под номером 14 для сравнения показана стандартная кривая, не являющаяся кривой КЗП.Figure 6 depicts another set of KZP curves 15 - 20, constructed on the basis of the Hilbert curve, which are called Hilbert curves below. At number 14, for comparison, a standard curve is shown that is not a KZP curve.

На фигуре 7 изображен другой пример щелевой антенны КЗП на основе кривой 11 КЗП по фигуре 6.Figure 7 depicts another example of a slot antenna of the KZP based on the curve 11 of the KZZ of figure 6.

Фигура 8 изображает другой набор кривых КЗП 24, 25, 26, 27, которые далее называются кривыми ZZ. Обычная прямоугольная зигзагообразная кривая 23 показана для сравнения.Figure 8 depicts another set of KZP curves 24, 25, 26, 27, which are hereinafter referred to as ZZ curves. A typical rectangular zigzag curve 23 is shown for comparison.

Фигура 9 изображает петлевую антенну, построенную на основе кривой 25 в конфигурации, выполненной из провода (вверху), ниже показана петлевая антенна, напечатанная на диэлектрической подложке 10.Figure 9 depicts a loop antenna built on the basis of curve 25 in a configuration made of wire (above), a loop antenna printed on a dielectric substrate 10 is shown below.

Фигура 10 изображает щелевую петлевую антенну, построенную на основе кривой КЗП 25 по фигуре 8.Figure 10 depicts a slotted loop antenna, built on the basis of the curve of the KZP 25 in figure 8.

Фигура 11 изображает панельную антенну, в которой периметр панели имеет форму, соответствующую КЗП 25.Figure 11 depicts a panel antenna in which the perimeter of the panel has a shape corresponding to the KZP 25.

Фигура 12 изображает апертурную антенну, апертура 33 которой выполнена на электропроводной или сверхпроводящей структуре 31, причем указанная апертура сформирована с использованием КЗП 25.Figure 12 depicts an aperture antenna whose aperture 33 is formed on an electrically conductive or superconducting structure 31, said aperture being formed using short-circuit breaker 25.

На фигуре 13 показана панельная антенна с апертурой панели, основанной на КЗП 25.The figure 13 shows a panel antenna with an aperture of the panel based on the KZP 25.

Фигура 14 изображает другой конкретный пример семейства кривых КЗП 41, 42, 43, основанных на кривой Джузеппе Пеано. Для сравнения показана кривая 40, не являющаяся кривой КЗП, сформированная с использованием только 9 сегментов.Figure 14 depicts another specific example of a family of curves KZP 41, 42, 43, based on the curve of Giuseppe Peano. For comparison, curve 40 is shown, which is not a KZP curve formed using only 9 segments.

Фигура 15 изображает панельную антенну со щелью в форме КЗП, сформированной на основе КЗП 41.Figure 15 depicts a panel antenna with a slot in the form of short-circuit breakers formed on the basis of short-circuit breakers 41.

Фигура 16 представляет волноводно-щелевую антенну, в которой одна из стенок прямоугольного волновода 47 выполнена со щелью в виде кривой КЗП 41.Figure 16 represents a waveguide-slot antenna, in which one of the walls of a rectangular waveguide 47 is made with a slit in the form of a short-circuit curve 41.

Фигура 17 изображает рупорную антенну 48, в которой апертура и поперечное сечение рупора сформированы в соответствии с кривой КЗП 25.Figure 17 depicts a horn antenna 48 in which an aperture and a cross-section of a horn are formed in accordance with a short-circuit curve 25.

Фигура 18 изображает отражатель рефлекторной антенны 49, в которой периметр указанного отражателя сформирован в виде КЗП 25.Figure 18 depicts the reflector of the reflex antenna 49, in which the perimeter of the specified reflector is formed in the form of short circuit breaker 25.

Фигура 19 изображает семейство кривых КЗП 51, 52, 53, основанных на кривой Джузеппе Пеано. Кривая 50, не являющаяся кривой КЗП, сформированная с использованием только девяти сегментов, показана для сравнения.Figure 19 depicts a family of curves KZP 51, 52, 53, based on the curve of Giuseppe Peano. Curve 50, which is not a KZP curve, formed using only nine segments, is shown for comparison.

Фигура 20 изображает другое семейство кривых КЗП 55, 56, 57, 58. Для сравнения показана кривая 54, не являющаяся кривой КЗП, построенная с использованием только пяти сегментов.Figure 20 depicts another family of short-circuit curves 55, 56, 57, 58. For comparison, curve 54 is shown, which is not a short-circuit curve constructed using only five segments.

Фигура 21 изображает два примера петель 59, 60 КЗП, построенных с использованием КЗП 57.Figure 21 depicts two examples of loops 59, 60 of the KZP constructed using the KZP 57.

Фигура 22 изображает семейство кривых 61, 62, 63, 64 КЗП, называемых здесь кривыми Гильберта ZZ.Figure 22 depicts a family of curves 61, 62, 63, 64 of the KZP, referred to here as the Hilbert curves ZZ.

Фигура 23 изображает семейство кривых 66, 67, 68 КЗП, называемых здесь кривыми Пеаноdec. Кривая 65, не являющаяся кривой КЗП, построенная с использованием только девяти сегментов, показана здесь для сравнения.Figure 23 depicts a family of curves 66, 67, 68 of the CSP, here called Peanodec curves. Curve 65, which is not a CSP curve constructed using only nine segments, is shown here for comparison.

Фигура 24 изображает семейство кривых 70, 71, 72 КЗП, которые называются здесь кривыми Пеаноinc. Кривая 69, не являющаяся кривой КЗП, построенная с использованием только девяти сегментов, показана здесь для сравнения.Figure 24 depicts a family of curves 70, 71, 72 KZP, which are called here Peanoinc curves. Curve 69, which is not a CSP curve constructed using only nine segments, is shown here for comparison.

Фигура 25 изображает семейство кривых 73, 74, 75 КЗП, называемых здесь кривыми Пеано ZZ. Кривая 23, не являющаяся кривой КЗП, построенная с использованием только девяти сегментов, показана здесь для сравнения.Figure 25 depicts a family of curves 73, 74, 75 of the KZP, here called the Peano curves ZZ. Curve 23, which is not a CSP curve constructed using only nine segments, is shown here for comparison.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощенияDetailed Description of Preferred Embodiments

На фигуре 1 и фигуре 2 показаны некоторые примеры кривых КЗП. Кривые 1, 3 и 4 на фигуре 1 представляют три примера кривых КЗП, называемых кривыми SZ. Кривая 2, которая не является кривой КЗП, поскольку состоит только из 6 сегментов, показана на фиг. 2 для сравнения. Кривые 7 и 8 на фигуре 2 изображают два других конкретных примера кривых КЗП, сформированных путем периодического повторения мотива, включающего кривую 1 КЗП. Важно отметить существенную разницу между этими примерами кривых КЗП и некоторыми примерами периодических меандровых кривых и кривых, не являющихся кривыми КЗП, такими, как показаны позициями 5 и 6 на фигуре 2. Хотя кривые 5 и 6 состоят из более чем 10 сегментов, по существу, они могут рассматриваться как периодические вдоль прямого направления (горизонтального направления), и мотив, который определяет период или ячейку повторения, состоит из менее чем 10 сегментов (период кривой 5 включает только четыре сегмента, в то время как период кривой 6 содержит девять сегментов), что противоречит определению кривой КЗП, приведенному в настоящем изобретении. Кривые КЗП, по существу, являются более сложными и имеют большую длину, занимая меньшее пространство; этот факт связан с тем, что каждый сегмент, составляющий кривую КЗП, является электрически коротким (короче, чем десятая часть рабочей длины волны в свободном пространстве, как заявлено в настоящем изобретении), что играет ключевую роль в уменьшении размера антенны. Кроме того, класс механизма складывания, используемого для получения конкретных кривых КЗП, описанных в настоящем изобретении, является важным при конструировании миниатюрных антенн.In figure 1 and figure 2 shows some examples of curves of the KZP. Curves 1, 3, and 4 in FIG. 1 represent three examples of SCR curves, called SZ curves. Curve 2, which is not an SCC curve, since it consists of only 6 segments, is shown in FIG. 2 for comparison. Curves 7 and 8 in FIG. 2 depict two other specific examples of KZP curves formed by periodically repeating a motif including curve 1 of the KZP. It is important to note the significant difference between these examples of KZP curves and some examples of periodic meander curves and curves that are not KZP curves, such as those shown at 5 and 6 in figure 2. Although curves 5 and 6 consist of more than 10 segments, essentially they can be considered periodic along the direct direction (horizontal direction), and the motive that determines the period or cell of repetition consists of less than 10 segments (the period of curve 5 includes only four segments, while the period of curve 6 with holds nine segments), which contradicts the definition of a short-circuit curve given in the present invention. KZP curves, in essence, are more complex and have a greater length, taking up less space; this fact is due to the fact that each segment constituting the short-circuit curve is electrically short (shorter than a tenth of the working wavelength in free space, as claimed in the present invention), which plays a key role in reducing the size of the antenna. In addition, the class of folding mechanism used to obtain the specific short-circuit curves described in the present invention is important in the design of miniature antennas.

На фигуре 3 представлен предпочтительный вариант воплощения антенны КЗП. На этой фигуре изображены 3 различные конфигурации одного и того же основного симметричного вибратора. Антенна в виде симметричного вибратора с двумя плечами построена так, что она содержит две электропроводные или сверхпроводящие части, причем каждая из частей сконфигурирована в виде кривой КЗП. Для простоты изображения, но без отхода от общих принципов, здесь был выбран для изображения конкретный случай кривой КЗП (кривой 1 SZ по фигуре 1); вместо нее могут использоваться кривые КЗП другого типа, например, такие, как описаны со ссылкой на Фиг. 1, 2, 6, 8, 14, 19, 20, 21, 22, 23, 24 или 25. На двух расположенных вблизи друг друга концах двух плеч сформированы входные выводы 9 симметричного вибратора. Выводы 9 представлены на чертежах как электропроводные или сверхпроводящие кружочки, при этом для специалистов в данной области техники очевидно, что такие выводы могут иметь форму в соответствии с любой другой структурой, если только они будут достаточно малыми по отношению к рабочей длине волны. Кроме того, плечи симметричных вибраторов могут быть повернуты и сложены различным образом для точного изменения входного сопротивления или излучающих свойств антенны, таких как поляризации. На фигуре 3 также показан другой предпочтительный вариант воплощения симметричного вибратора на основе кривых КЗП, в котором электропроводные или сверхпроводящие плечи КЗП напечатаны на диэлектрической подложке 10; этот вариант особенно удобен с точки зрения затрат и механической прочности при использовании длинной кривой КЗП. Для формирования структуры кривой КЗП на диэлектрической подложке может использоваться любая из хорошо известных технологий изготовления печатных схем. Указанная диэлектрическая подложка может представлять собой, например, подложку на основе стекловолоконной пластины, на основе пластины из тефлона (такого, как Cuclad®) или другие стандартные радиочастотные или микроволновые подложки (такие как, например, Rogers 4003®) или Kapton®). Диэлектрическая подложка может даже представлять собой часть оконного стекла, если антенна должна быть установлена на механическом транспортном средстве, таком как автомобиль, поезд или самолет, для передачи или приема радиоволн, телевизионных сигналов, сигналов сотовых телефонов (стандартов GSM 900, GSM 1800, UMTS) или электромагнитных волн других служб связи. Конечно, с входными выводами симметричного вибратора может быть соединена или интегрирована цепь симметричного трансформатора, предназначенного для балансировки распределения тока по двум плечам симметричного вибратора.Figure 3 shows a preferred embodiment of a short-circuit antenna. This figure depicts 3 different configurations of the same basic symmetrical vibrator. The antenna in the form of a symmetrical vibrator with two arms is constructed so that it contains two electrically conductive or superconducting parts, each of which is configured in the form of a short-circuit curve. For simplicity of the image, but without departing from the general principles, a specific case of the SCR curve was selected here for the image (curve 1 SZ in figure 1); instead, it can be used curves of KZP of another type, for example, such as described with reference to Fig. 1, 2, 6, 8, 14, 19, 20, 21, 22, 23, 24, or 25. At two ends of two arms located close to each other, input leads 9 of a symmetrical vibrator are formed. Conclusions 9 are presented in the drawings as electrically conductive or superconducting circles, while it is obvious to those skilled in the art that such conclusions can be shaped in accordance with any other structure, provided that they are sufficiently small with respect to the operating wavelength. In addition, the arms of symmetrical vibrators can be rotated and folded in various ways to accurately change the input impedance or radiating properties of the antenna, such as polarization. Figure 3 also shows another preferred embodiment of a symmetrical vibrator based on short-circuit curves, in which the conductive or superconducting shoulders of the short-circuit breaker are printed on a dielectric substrate 10; this option is particularly convenient in terms of cost and mechanical strength when using a long KZP curve. Any of the well-known technologies for the manufacture of printed circuits can be used to form the structure of the CCD curve on a dielectric substrate. Said dielectric substrate can be, for example, a substrate based on a fiberglass plate, on the basis of a Teflon plate (such as Cuclad®) or other standard radio frequency or microwave substrates (such as, for example, Rogers 4003®) or Kapton®). The dielectric substrate may even be part of a window pane if the antenna should be mounted on a motor vehicle, such as a car, train or plane, to transmit or receive radio waves, television signals, cell phone signals (GSM 900, GSM 1800, UMTS standards) or electromagnetic waves of other communication services. Of course, a symmetrical transformer circuit designed to balance the current distribution over the two arms of the symmetric vibrator can be connected or integrated with the input terminals of the symmetric vibrator.

Другой предпочтительный вариант воплощения антенны КЗП представляет собой конфигурацию несимметричного вибратора, который показан на фигуре 4. В этом случае одно из плеч несимметричного вибратора заменено электропроводным или сверхпроводящим противовесом или заземленной пластиной 12. В качестве такого заземленного противовеса может использоваться корпус мобильного телефона или даже часть металлической структуры автомобиля или поезда. На заземленную часть и плечо несимметричного вибратора (здесь это плечо представлено в виде кривой 1 КЗП, но вместо нее может быть использована любая другая кривая КЗП) подают возбуждение, как обычно используется в несимметричных вибраторах известного уровня техники, с помощью, например, линии 11 передачи. Указанная линия передачи сформирована из двух проводников, причем один из проводников соединен с заземленным противовесом, в то время как другой проводник соединен с некоторой точкой электропроводной или сверхпроводящей структуры КЗП. На фигуре 4 в качестве конкретного случая линии передачи 11 выбран коаксиальный кабель, но для специалистов в данной области техники очевидно, что для возбуждения несимметричного вибратора могут использоваться другие линии передачи (например такие, как микрополосковая несимметричная линия передачи). В случае необходимости и в соответствии со схемой, представленной на фигуре 3, кривая КЗП может быть напечатана на диэлектрической подложке 10.Another preferred embodiment of the short-circuit antenna is a single-ended vibrator configuration, which is shown in Figure 4. In this case, one of the arms of the single-ended vibrator is replaced by an electrically conductive or superconducting counterweight or a grounded plate 12. As such a grounded counterweight, a mobile phone case or even a part of a metal car or train structure. Excitation is applied to the earthed part and arm of an asymmetric vibrator (here this arm is represented as a short-circuit curve 1, but any other short-circuit curve can be used instead), as is usually used in asymmetric vibrators of the prior art, using, for example, transmission line 11 . The specified transmission line is formed of two conductors, one of the conductors being connected to a grounded counterweight, while the other conductor is connected to some point of the KZP conductive or superconducting structure. 4, a coaxial cable is selected as a specific case of transmission line 11, but it will be apparent to those skilled in the art that other transmission lines (such as, for example, a microstrip asymmetrical transmission line) can be used to drive an asymmetric vibrator. If necessary and in accordance with the scheme presented in figure 3, the curve of the short-circuit breaker can be printed on a dielectric substrate 10.

Другой предпочтительный вариант воплощения антенны КЗП представляет собой щелевую антенну, такую как показана, например, на фигурах 5, 7 и 10. На фигуре 5 щель или зазор в виде двух соединенных кривых КЗП (соответствующих кривой 1, представленной на фигуре 1) сформирована способом штамповки электропроводного или сверхпроводящего листа 13. Такой лист может представлять собой, например, лист на диэлектрической подложке, имеющий конфигурацию печатной схемы, прозрачной электропроводной пленки, такой, которую наносят на оконное стекло для защиты внутреннего объема автомобиля от нагревающего инфракрасного излучения, или даже может представлять собой часть металлической структуры мобильного телефона, автомобиля, поезда, корабля или самолета. Схема возбуждения может представлять собой любую из хорошо известных схем, применяемых для обычных щелевых антенн, и она не составляет существенную часть настоящего изобретения. В устройствах, представленных на всех указанных трех фигурах, для возбуждения антенны был использован коаксиальный кабель, так что один из проводников соединен со одной стороной электропроводного листа и другой соединен с другой стороной листа через щели. При этом, например, вместо коаксиального кабеля может использоваться несимметричная микрополосковая линия передачи.Another preferred embodiment of the short-circuit antenna is a slot antenna, such as shown, for example, in figures 5, 7 and 10. In figure 5, a gap or gap in the form of two connected short-circuit curves (corresponding to curve 1 shown in figure 1) is formed by a stamping method an electrically conductive or superconducting sheet 13. Such a sheet may, for example, be a sheet on a dielectric substrate having the configuration of a printed circuit, a transparent conductive film, such as that applied to a window pane for protection in internal volume of the car from heating infrared radiation, or may even be part of the metal structure of a mobile phone, car, train, ship or plane. The drive circuit can be any of the well-known schemes used for conventional slot antennas, and it does not form an essential part of the present invention. In the devices shown in all of these three figures, a coaxial cable was used to drive the antenna so that one of the conductors is connected to one side of the conductive sheet and the other is connected to the other side of the sheet through slots. In this case, for example, instead of a coaxial cable, an asymmetric microstrip transmission line can be used.

На фигуре 7, для иллюстрации нескольких модификаций антенны, которая может быть построена на основе того же принципа и сущности настоящего изобретения, показан аналогичный пример, где использована другая кривая (кривая 17 из семейства Гильберта). Следует отметить, что ни на фигуре 5, ни на фигуре 7 щель не достигает границ электропроводного листа, но в другом варианте воплощения щель также может быть сформирована так, что она будет достигать границ указанного листа, разделяя указанный лист на два отдельных электропроводных листа.In figure 7, to illustrate several modifications of the antenna, which can be built on the basis of the same principle and essence of the present invention, a similar example is shown where another curve is used (curve 17 from the Hilbert family). It should be noted that neither in figure 5, nor in figure 7, the gap does not reach the boundaries of the conductive sheet, but in another embodiment, the gap can also be formed so that it reaches the boundaries of the specified sheet, dividing the specified sheet into two separate conductive sheets.

На фигуре 10 описан другой возможный вариант воплощения щелевой антенны КЗП. Эта щелевая антенна, кроме того, имеет конфигурацию петли. Петля составлена, например, путем соединения четырех зазоров КЗП, которые выполнены на основе структуры КЗП 25, изображенной на фигуре 8 (очевидно, что вместо этой кривой могут использоваться другие кривые КЗП в соответствии с объемом и сущностью настоящего изобретения). Полученная в результате замкнутая петля определяет границу электропроводного или сверхпроводящего острова, окруженного электропроводным или сверхпроводящим листом. Возбуждение на щель может подаваться с помощью любой из хорошо известных обычных технологий, например, с помощью коаксиального кабеля, в котором один из внешних проводников соединен с электропроводным внешним листом, и внутренний проводник с внутренним электропроводным островом, окруженным щелью КЗП. И вновь повторим, что такой лист может представлять собой, например, лист на диэлектрической подложке, выполненный по принципу печатной схемы, в виде прозрачной электропроводной пленки, такой как наносят на оконное стекло для защиты внутреннего объема автомобиля от нагревающего инфракрасного излучения, или он может даже представлять собой часть металлической структуры мобильного телефона, автомобиля, поезда, корабля или самолета. Щель может быть даже сформирована в виде зазора между двумя расположенными близко друг к другу, но не находящимися в одной полости электропроводным островом и электропроводным листом; физически это может быть выполнено, например, путем размещения внутреннего электропроводного острова на верхней поверхности используемой в случае необходимости диэлектрической подложки и окружающего проводника на противоположной поверхности указанной подложки.Figure 10 describes another possible embodiment of the slot antenna of the short-circuit protection. This slot antenna also has a loop configuration. The loop is made, for example, by connecting four KZP gaps, which are based on the KZP 25 structure shown in Figure 8 (it is obvious that other KZP curves can be used instead of this curve in accordance with the scope and essence of the present invention). The resulting closed loop defines the boundary of an electrically conductive or superconducting island surrounded by an electrically conductive or superconducting sheet. Excitation to the gap can be supplied using any of the well-known conventional technologies, for example, using a coaxial cable in which one of the outer conductors is connected to the conductive outer sheet and the inner conductor to the inner conductive island surrounded by the short circuit gap. And again we repeat that such a sheet can be, for example, a sheet on a dielectric substrate, made according to the principle of a printed circuit, in the form of a transparent conductive film, such as applied to a window pane to protect the internal volume of the car from heating infrared radiation, or it can even be part of the metal structure of a mobile phone, car, train, ship or aircraft. The gap can even be formed in the form of a gap between two electroconductive islands located close to each other but not located in the same cavity and the electroconductive sheet; physically, this can be accomplished, for example, by placing an internal conductive island on the upper surface of the dielectric substrate used if necessary and the surrounding conductor on the opposite surface of the specified substrate.

Щелевая конфигурация не является, конечно, единственным воплощением петлевой антенны КЗП. Замкнутая кривая КЗП, изготовленная из сверхпроводящего или электропроводного материала, может использоваться для воплощения проводника петлевой антенны КЗП, как показано в другом предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения на фигуре 9. В этом случае часть кривой разорвана так, что на двух полученных в результате концах кривой сформированы входные выводы 9 петли. В случае необходимости петля может быть также напечатана на поверхности диэлектрической подложки 10. В случае использования диэлектрической подложки, диэлектрическая антенна также может быть построена путем вытравливания рисунка КЗП на указанной подложке, так чтобы диэлектрическая проницаемость указанного диэлектрического рисунка была больше, чем у указанной подложки.The slot configuration is, of course, not the only embodiment of the loop antenna of the KZP. A closed-loop short-circuit curve made of a superconducting or electrically conductive material can be used to implement a short-circuit loop antenna conductor, as shown in another preferred embodiment of the present invention in FIG. 9. In this case, a part of the curve is torn so that two resulting ends of the curve are formed input terminals 9 loops. If necessary, the loop can also be printed on the surface of the dielectric substrate 10. In the case of using a dielectric substrate, the dielectric antenna can also be constructed by etching the KZP pattern on the specified substrate, so that the dielectric constant of the specified dielectric pattern is greater than that of the specified substrate.

Другой предпочтительный вариант воплощения описан со ссылкой на фигуру 11. Здесь представлена панельная антенна, с электропроводной или сверхпроводящей панелью (30), периметр которой выполнен в форме КЗП (в данном случае использована КЗП 25, но очевидно, что вместо нее могут использоваться другие кривые КЗП). Периметр панели представляет собой существенную часть настоящего изобретения, причем остальная часть антенны соответствует, например, другим обычным панельным антеннам: панельная антенна содержит проводящую или сверхпроводящую заземленную плоскость 31 или заземленный противовес, электропроводную или сверхпроводящую панель, которая расположена параллельно указанной заземленной пластине или заземленному противовесу. Промежуток между панелью и заземлением обычно составляет (но не ограничивается этим) четверть длины волны. В случае необходимости между указанной панелью и заземленным противовесом может быть помещена диэлектрическая подложка 10 с низкими потерями (такая как стекловолоконная подложка, подложка из тефлона, такого как Cuclad®, или из других коммерчески доступных материалов, таких как Rogers® 4003). Может использоваться любая из хорошо известных схем питания антенны, используемых в панельных антеннах известного уровня техники, например, коаксиальный кабель, внешний проводник которого соединен с заземленной пластиной, и внутренний проводник, соединенный с панелью в требуемой точке входного сопротивления (конечно, могут также использоваться типичные модификации, включая емкостный зазор панели вокруг точки соединения коаксиального кабеля или емкостную пластину, соединенную с внутренним проводником коаксиального кабеля, помещенную на некотором расстоянии параллельно панели, и так далее), микрополосковая несимметричная линия передачи, в которой используется та же заземленная пластина, что и у антенны так, что полоска соединяется с панелью с использованием емкостной связи и помещена на некотором расстоянии ниже панели, или, в другом варианте воплощения, полоска может быть помещена ниже заземленной пластины и соединена с панелью через щель, и даже микрополосковая линия передачи, полоска которой расположена в одной плоскости с панелью. Все эти механизмы хорошо известны из известного уровня техники и не составляют существенную часть настоящего изобретения. Существенная часть настоящего изобретения представляет собой форму антенны (в данном случае периметр КЗП панели), которая позволяет уменьшить размер антенны по сравнению с конфигурацией известного уровня техники.Another preferred embodiment is described with reference to figure 11. Here is a panel antenna, with an electrically conductive or superconducting panel (30), the perimeter of which is made in the form of short circuit (in this case, short circuit 25 is used, but it is obvious that other short circuit curves can be used instead ) The panel perimeter is an essential part of the present invention, the remainder of the antenna corresponding, for example, to other conventional panel antennas: the panel antenna comprises a conductive or superconducting ground plane 31 or a grounded counterweight, an electrical conductive or superconducting panel that is parallel to said ground plate or a grounded counterweight. The gap between the panel and ground is usually (but not limited to) a quarter of the wavelength. If necessary, a low loss dielectric substrate 10 (such as a fiberglass substrate, a Teflon substrate such as Cuclad®, or other commercially available materials such as Rogers® 4003) may be placed between the panel and a grounded counterweight. Any of the well-known antenna power circuits used in prior art panel antennas can be used, for example, a coaxial cable whose external conductor is connected to a grounded plate, and an internal conductor connected to the panel at the desired input resistance point (of course, typical modifications, including the capacitive gap of the panel around the connection point of the coaxial cable or the capacitive plate connected to the inner conductor of the coaxial cable, placed at a certain distance parallel to the panel, and so on), a microstrip asymmetric transmission line that uses the same grounded plate as the antenna so that the strip is connected to the panel using capacitive coupling and placed at a certain distance below the panel, or, in another embodiment, the strip can be placed below the grounded plate and connected to the panel through a slot, and even a microstrip transmission line, the strip of which is located in the same plane with the panel. All of these mechanisms are well known in the art and do not constitute an essential part of the present invention. An essential part of the present invention is the shape of the antenna (in this case, the perimeter of the KZP panel), which allows to reduce the size of the antenna in comparison with the configuration of the prior art.

Другие предпочтительные варианты воплощения антенн КЗП, также основанные на конфигурации панельной антенны, описаны со ссылкой на фигуру 13 и фигуру 15. Они состоят из обычной панельной антенны с многоугольной панелью 30 (квадратной, треугольной, пятиугольной, шестиугольной, прямоугольной или даже круглой, которые приведены здесь только в качестве нескольких примеров), так что зазор панели сформирован в виде кривой КЗП. Такая линия в форме КЗП может формировать щель или кривую линию 44 поверх панели (как показано на фигуре 15), что, таким образом, помогает уменьшить размер антенны и ввести новые резонансные частоты для работы в нескольких диапазонах, или в другом предпочтительном варианте воплощения, кривая КЗП (такая как кривая 25, формирует периметр апертуры 33 панели 31 (фигура 13). Такая апертура позволяет существенно уменьшить первую резонансную частоту панели по отношению к случаю использования сплошной панели, что позволяет существенно уменьшить размер антенны. Указанные два случая конфигурации щели в форме КЗП и апертуры в форме КЗП могут, конечно, использоваться также с панельными антеннами с периметром в форме КЗП как, например, КЗП 30, которая представлена на фигуре 11.Other preferred embodiments of short-circuit antenna antennas, also based on the configuration of the panel antenna, are described with reference to figure 13 and figure 15. They consist of a conventional panel antenna with a polygonal panel 30 (square, triangular, pentagonal, hexagonal, rectangular or even round, which are shown here only as a few examples), so that the panel gap is formed in the form of a short-circuit curve. Such a short-circuit line can form a slit or a curved line 44 on top of the panel (as shown in Figure 15), which thus helps to reduce the size of the antenna and introduce new resonant frequencies for operation in several ranges, or in another preferred embodiment, the curve KZP (such as curve 25, forms the perimeter of the aperture 33 of the panel 31 (Figure 13). Such an aperture can significantly reduce the first resonant frequency of the panel relative to the case of using a solid panel, which can significantly reduce the size a These two cases of the configuration of the slit in the form of short-circuit breakers and the aperture in the form of short-circuit breakers can, of course, also be used with panel antennas with a perimeter in the form of short-circuit breakers, such as, for example, short-circuit breaker 30, which is shown in figure 11.

Таким образом, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что составляет объем и сущность настоящего изобретения и что тот же геометрический принцип КЗП может применяться в качестве нововведения по отношению ко всем хорошо известным конфигурациям известного уровня техники. Дополнительные примеры приведены на фигурах 12, 16, 17 и 18.Thus, it will be apparent to those skilled in the art what constitutes the scope and spirit of the present invention and that the same geometric principle of short circuit breakers can be applied as an innovation to all well-known configurations of the prior art. Additional examples are given in figures 12, 16, 17 and 18.

На фигуре 12 описан другой предпочтительный вариант воплощения антенны КЗП. Он представлен апертурной антенной, причем указанная апертура отличается периметром, выполненным в форме КЗП, и апертура сформирована способом штамповки электропроводной заземленной пластины или заземленного противовеса 34, причем указанная заземленная пластина или заземленный противовес представляет собой, например, стенку волновода или объемного резонатора, или часть структуры механического транспортного средства (такого как автомобиль, грузовик, самолет или танк). Запитка апертуры может осуществляться с помощью любого обычного способа, такого как с помощью коаксиального кабеля 11, или планарной микрополоски или полосковой линии передачи (11), которые приведены здесь в качестве некоторых примеров.Figure 12 describes another preferred embodiment of a short-circuit antenna. It is represented by an aperture antenna, said aperture having a perimeter made in the form of short-circuit breakers, and the aperture is formed by stamping an electrically conductive grounded plate or a grounded counterweight 34, wherein said grounded plate or grounded counterweight is, for example, a waveguide or volume resonator wall, or part of a structure a mechanical vehicle (such as a car, truck, plane or tank). The aperture can be fed using any conventional method, such as using a coaxial cable 11, or a planar microstrip or strip transmission line (11), which are given here as some examples.

На фигуре 16 изображен другой предпочтительный вариант воплощения, в котором кривые 41 КЗП сформированы в виде щели в стенке волновода 47 произвольного поперечного сечения. Таким способом сформирована волноводно-щелевая антенная решетка, в которой используется преимущество уменьшения размера путем использования кривых КЗП.The figure 16 shows another preferred embodiment, in which the curves 41 KZP formed in the form of a gap in the wall of the waveguide 47 of arbitrary cross section. In this way, a waveguide-slot antenna array is formed in which the advantage of downsizing by using short-circuit curves is used.

На фигуре 17 изображен еще один предпочтительный вариант воплощения, в данном случае рупорная антенна 48, в которой поперечное сечение антенны выполнено в форме кривой 25 КЗП. В данном случае, преимущество проявляется не только в свойстве уменьшения размеров, благодаря геометрии КЗП, но также и в широкополосной характеристике, которая была получена, благодаря приданию такой формы поперечному сечению рупора. Примитивные версии этой техники были разработаны ранее в виде рупорных антенн Риджа (Ridge). В указанных случаях известного уровня техники для расширения ширины полосы пропускания антенны используется одиночный квадратный зубец, установленный, по меньшей мере, на двух противоположных стенках рупора. Более богатая структура кривой КЗП дополнительно расширяет полосу пропускания по сравнению с известным уровнем техники.Figure 17 shows another preferred embodiment, in this case, a horn antenna 48, in which the cross section of the antenna is made in the form of a 25 KZP curve. In this case, the advantage is manifested not only in the property of downsizing, due to the geometry of the short-circuit breaker, but also in the broadband characteristic that was obtained by giving such a shape to the cross-section of the horn. Primitive versions of this technique were previously developed as Ridge horn antennas. In these cases of the prior art, to extend the antenna bandwidth, a single square tooth is used, mounted at least on two opposite walls of the horn. The richer structure of the KZP curve further extends the bandwidth compared to the prior art.

На фигуре 18 представлена другая типичная конфигурация антенны, рефлекторная антенна 49, в которой используется описанный подход формирования периметра отражателя с помощью кривой КЗП. Отражатель может быть плоским или криволинейным, в зависимости от варианта использования или схемы запитки (например, с использованием конфигурации отражательной антенной решетки, отражатели КЗП предпочтительно будут плоскими, в то время как при использовании запитываемых из фокуса параболических антенных отражателей, поверхность, заключенная внутри кривой КЗП, предпочтительно, будет изогнутой, приближаясь к параболической поверхности). Кроме того, с использованием сущности отражающих поверхностей кривых КЗП также могут быть построены частотно-избирательные поверхности (ЧИП)(FSS); в этом случае КЗП используется для формирования повторяющегося узора ЧИП. В указанных конфигурациях ЧИП предпочтительно используются элементы КЗП, по сравнению с известным уровнем техники, поскольку уменьшенный размер структуры КЗП позволяет обеспечить более тесное расположение указанных элементов. Аналогичное преимущество достигается, когда используют элементы КЗП в отражающих антенных решетках.Figure 18 shows another typical antenna configuration, reflex antenna 49, which uses the described approach of forming the perimeter of the reflector using the short-circuit curve. The reflector may be flat or curved, depending on the use case or the feeding scheme (for example, using the configuration of the reflective antenna array, the reflectors of the short-circuit reflectors will preferably be flat, while when using parabolic antenna reflectors that are focused from the focus, the surface enclosed inside the short-circuit , preferably, will be curved, approaching a parabolic surface). In addition, using the nature of the reflective surfaces of the KZP curves, frequency-selective surfaces (ChIP) (FSS) can also be constructed; in this case, the short-circuit breaker is used to form a repeating chip pattern. In these configurations, the chip is preferably used elements of the KZP, compared with the prior art, since the reduced size of the structure of the KZP allows for a closer arrangement of these elements. A similar advantage is achieved when using elements of short-circuit protection in reflective antenna arrays.

После пояснения и описания принципов нашего изобретения на примере нескольких предпочтительных вариантов его воплощения для специалистов в данной области техники будет очевидно, что настоящее изобретение может быть модифицировано по своей компоновке и в деталях, без отхода от описанных принципов. Мы заявляет все модификации, вытекающие из объема и сущности прилагаемой формулы изобретения.After explaining and describing the principles of our invention using the example of several preferred embodiments for those skilled in the art, it will be obvious that the present invention can be modified in its layout and in detail, without departing from the described principles. We declare all modifications arising from the scope and essence of the attached claims.

Claims (23)

1. Антенна, в которой, по меньшей мере, одна из ее частей сформирована в виде кривой, заполняющей пространство (далее КЗП), причем указанная КЗП определяется как непериодическая кривая, состоящая, по меньшей мере, из десяти соединенных прямых сегментов, длина каждого из которых меньше, чем одна десятая рабочей длины волны в свободном пространстве, и пространственно они расположены таким образом, что ни один из расположенных рядом друг с другом и соединенных сегментов не формирует другого, более длинного прямого сегмента и не пересекает другой сегмент, и в которой КЗП обладает таким свойством, что размер подсчета ее клеток больше единицы, причем указанный размер подсчета клеток подсчитывается, как наклон прямой части графика с логарифмическим масштабом на обеих осях, в котором такая прямая часть, по существу, определяется как прямой сегмент в пределах, по меньшей мере, октавы шкал горизонтальных осей графика с логарифмическим масштабом на обеих осях.1. An antenna in which at least one of its parts is formed in the form of a curve filling the space (hereinafter KZP), wherein said KZP is defined as a non-periodic curve consisting of at least ten connected straight segments, the length of each of which are less than one tenth of the working wavelength in free space, and they are spatially arranged in such a way that none of the adjacent and connected segments next to each other forms another, longer straight segment and does not intersect each other segment, in which the KZP has the property that its cell count is larger than unity, and the specified cell count size is calculated as the slope of the straight part of the graph with a logarithmic scale on both axes, in which such a straight part is essentially defined as a straight line a segment within at least an octave of the scales of the horizontal axes of the graph with a logarithmic scale on both axes. 2. Антенна по п.1, в которой КЗП характеризуется величиной размера подсчета ее клеток больше 1,1.2. The antenna according to claim 1, in which the KZP is characterized by the size of the count of its cells is greater than 1.1. 3. Антенна по п.1, в которой КЗП характеризуется величиной размера подсчета ее клеток больше 1,5.3. The antenna according to claim 1, in which the KZP is characterized by the size of the count of its cells is greater than 1.5. 4. Антенна по п.1, в которой КЗП характеризуется величиной размера подсчета ее клеток больше 1,8.4. The antenna according to claim 1, in which the KZP is characterized by the size of the count of its cells is greater than 1.8. 5. Антенна по любому из предыдущих пунктов, в которой сегменты пересекаются в концах кривой.5. The antenna according to any one of the preceding paragraphs, in which the segments intersect at the ends of the curve. 6. Антенна по п.1, в которой углы, формируемые каждой из пар указанных соседних сегментов, выполнены скругленными или сглаженными.6. The antenna according to claim 1, in which the angles formed by each of the pairs of these adjacent segments are made rounded or smoothed. 7. Антенна по любому из пп.1-6, которая выполнена периодической вдоль фиксированного прямого направления в пространстве, если и только если период определяется непериодической кривой, состоящей, по меньшей мере, из десяти соединенных сегментов, и ни одна из пар соседних и соединенных сегментов не образует прямой более длинный сегмент.7. An antenna according to any one of claims 1 to 6, which is made periodic along a fixed direct direction in space, if and only if the period is determined by a non-periodic curve consisting of at least ten connected segments, and not one of the pairs of adjacent and connected segments does not form a straight longer segment. 8. Антенна по любому из пп.1-7, в которой, по меньшей мере, одна из ее частей сформирована в виде КЗП, имеющей форму кривой Гильберта либо кривой Пеано.8. The antenna according to any one of claims 1 to 7, in which at least one of its parts is formed in the form of short-circuit breakers having the form of a Hilbert curve or Peano curve. 9. Антенна по любому из пп.1-7, в которой, по меньшей мере, одна из ее частей сформирована в виде КЗП, имеющей форму кривой SZ, ZZ, ГильбертаZZ, Пеаноinc, Пеаноdec или кривой ПеаноZZ.9. The antenna according to any one of claims 1 to 7, in which at least one of its parts is formed in the form of a short circuit having the shape of an SZ, ZZ, Hilbert ZZ, Peanoinc, Peanodec or PeanoZZ curve. 10. Антенна по любому из предыдущих пунктов, которая содержит излучающий элемент, по меньшей мере, часть которого имеет форму КЗП, и которая содержит дополнительно цепь, подключенную к излучающему элементу и предназначенную для подключения ко входному соединителю или линии передачи, причем указанная цепь представляет собой цепь согласования, цепь преобразователя импеданса, цепь симметрирующего устройства, цепь фильтра, цепь частотной развязки или дуплексную цепь.10. The antenna according to any one of the preceding paragraphs, which contains a radiating element, at least part of which is in the form of short circuit breakers, and which further comprises a circuit connected to the radiating element and intended to be connected to an input connector or transmission line, said circuit being matching circuit, impedance converter circuit, balancing device circuit, filter circuit, frequency isolation circuit or duplex circuit. 11. Антенна по любому из предыдущих пунктов, которая представляет собой антенну в виде симметричного вибратора, содержащего два электропроводных или сверхпроводящих плеча, в которой, по меньшей мере, часть из, по меньшей мере, одного из плеч симметричного вибратора сформирована в виде КЗП, имеющей форму кривой Гильберта, Пеано, ГильбертаZZ, SZ, Пеаноinc, Пеаноdec, ПеаноZZ или кривой ZZ.11. The antenna according to any one of the preceding paragraphs, which is an antenna in the form of a symmetric vibrator containing two electrically conductive or superconducting arms, in which at least part of at least one of the arms of the symmetric vibrator is formed in the form of short circuit the shape of the Hilbert, Peano, Hilbert ZZ, SZ, Peanoinc, Peanodec, PeanoZZ or ZZ curve. 12. Антенна по любому из пп.1-10, которая представляет собой антенну в виде несимметричного вибратора, содержащую излучающее плечо и заземленный противовес, в которой, по меньшей мере, часть излучающего плеча сформирована в виде КЗП, имеющей форму кривой Гильберта, Пеано, ГильбертаZZ, SZ, Пеаноinc, Пеаноdec, ПеаноZZ или ZZ.12. The antenna according to any one of claims 1 to 10, which is an antenna in the form of an asymmetric vibrator containing a radiating arm and a grounded counterweight, in which at least a portion of the radiating arm is formed in the form of a short circuit having the shape of a Hilbert curve, Peano, Hilbert ZZ, SZ, Peanoinc, Peanodec, PeanoZZ or ZZ. 13. Антенна по любому одному из пп.1-10, которая представляет собой щелевую антенну, содержащую, по меньшей мере, электропроводную или сверхпроводящую поверхность, которая включает щель, сформированную в виде КЗП, имеющей форму кривой Гильберта, Пеано, ГильбертаZZ, SZ, Пеаноinc, Пеаноdec, ПеаноZZ или кривой ZZ, и в которой указанная щель заполнена диэлектриком или может быть нанесена на диэлектрическую подложку, а электропроводная или сверхпроводящая поверхность, включающая указанную щель, представляет собой стенку волновода, стенку объемного резонатора, электропроводную пленку на оконном стекле механического транспортного средства или часть металлической структуры механического транспортного средства.13. The antenna according to any one of claims 1 to 10, which is a slot antenna containing at least an electrically conductive or superconducting surface, which includes a slot formed in the form of short-circuit breakers having the shape of a Hilbert, Peano, Hilbert curve ZZ, SZ, Peanoinc, Peanodec, PeanoZZ or ZZ curve, in which the specified gap is filled with a dielectric or can be deposited on a dielectric substrate, and the electrically conductive or superconducting surface including the specified gap is a waveguide wall, a cavity wall an atom, an electrically conductive film on a window pane of a motor vehicle or a part of the metal structure of a motor vehicle. 14. Антенна по любому из пп.1-7, которая представляет собой петлевую антенну, содержащую электропроводный или сверхпроводящий провод, по меньшей мере, часть которого сформирована в виде КЗП, имеющей форму кривой Гильберта, Пеано, ГильбертаZZ, SZ, Пеаноinc, Пеаноdec, ПеаноZZ или кривой ZZ.14. The antenna according to any one of claims 1 to 7, which is a loop antenna containing an electrically conductive or superconducting wire, at least part of which is formed in the form of a short circuit having the shape of a Hilbert, Peano, Hilbert curve ZZ, SZ, Peanoinc, Peanodec, PeanoZZ or Curve ZZ. 15. Антенна по любому из пп.1-7, которая представляет собой петлевую антенну, содержащую электропроводную или сверхпроводящую поверхность с петлей в виде щели или зазора, сформированной с помощью штамповки на электропроводной или сверхпроводящей поверхности, при этом часть петли в виде щели или зазора сформирована в виде КЗП, имеющей форму кривой Гильберта, Пеано, ГильбертаZZ, SZ, Пеаноinc, Пеаноdec, ПеаноZZ или кривой ZZ.15. The antenna according to any one of claims 1 to 7, which is a loop antenna containing an electrically conductive or superconducting surface with a loop in the form of a gap or gap formed by stamping on an electrically conductive or superconducting surface, while part of the loop is in the form of a gap or gap formed in the form of short-circuit breakers having the form of a Hilbert, Peano, Hilbert ZZ, SZ, Peanoinc, Peanodec, PeanoZZ curve or ZZ curve. 16. Антенна по любому одному из пп.1-7, которая представляет собой панельную антенну, содержащую, по меньшей мере, электропроводную или сверхпроводящую заземленную пластину и электропроводную или сверхпроводящую панель, установленную параллельно указанной заземленной пластине, при этом периметр панели сформирован в виде КЗП, имеющей форму кривой Гильберта, Пеано, ГильбертаZZ, SZ, Пеаноinc, Пеаноdec, ПеаноZZ или кривой ZZ.16. The antenna according to any one of claims 1 to 7, which is a panel antenna containing at least an electrically conductive or superconducting grounded plate and an electrically conductive or superconducting panel mounted parallel to said grounded plate, wherein the perimeter of the panel is formed in the form of short circuit having the form of a Hilbert, Peano, Hilbert ZZ, SZ, Peanoinc, Peanodec, PeanoZZ curve or ZZ curve. 17. Антенна по любому из пп.1-7, которая представляет собой панельную антенну, причем щель или апертура панели сформирована в виде КЗП, имеющей форму кривой Гильберта, Пеано, ГильбертаZZ, SZ, Пеаноinc, Пеаноdec, ПеаноZZ или кривой ZZ.17. The antenna according to any one of claims 1 to 7, which is a panel antenna, wherein the slit or aperture of the panel is formed in the form of a short circuit having the shape of a Hilbert, Peano, Hilbert ZZ, SZ, Peanoinc, Peanodec, PeanoZZ or ZZ curve. 18. Антенна по любому из пп.1-7, которая представляет собой апертурную антенну, содержащую, по меньшей мере, электропроводную или сверхпроводящую поверхность и апертуру, сформированную на указанной поверхности, в которой периметр апертуры сформирован в виде КЗП, имеющей форму кривой Гильберта, Пеано, ГильбертаZZ, SZ, Пеаноinc, Пеаноdec, ПеаноZZ или кривой ZZ, и в которой указанная электропроводная или сверхпроводящая поверхность, включающая апертуру или щель, представляет собой стенку волновода, стенку объемного резонатора, прозрачную электропроводную пленку на оконном стекле механического транспортного средства или часть металлической структуры механического транспортного средства, в которой указанная щель может быть заполнена диэлектриком или может быть нанесена на диэлектрическую подложку.18. The antenna according to any one of claims 1 to 7, which is an aperture antenna containing at least an electrically conductive or superconducting surface and an aperture formed on said surface, in which the perimeter of the aperture is formed in the form of a short-circuit shaped Hilbert curve, Peano, Hilbert ZZ, SZ, Peanoinc, Peanodec, PeanoZZ or the ZZ curve, and in which said electrically conductive or superconducting surface including an aperture or slot is a waveguide wall, a cavity cavity wall, a transparent electric wire dnuyu film on window glass of a motor vehicle or a part of the metallic structure of the motor vehicle, wherein said slot can be filled with a dielectric or may be applied to a dielectric substrate. 19. Антенна по любому из пп.1-7, которая представляет собой рупорную антенну, причем поперечное сечение рупора сформировано в виде КЗП, имеющей форму кривой Гильберта, Пеано, ГильбертаZZ, SZ, Пеаноinc, Пеаноdec, ПеаноZZ или кривой ZZ.19. The antenna according to any one of claims 1 to 7, which is a horn antenna, and the cross-section of the horn is formed in the form of a short circuit having the shape of a Hilbert, Peano, Hilbert ZZ, SZ, Peanoinc, Peanodec, PeanoZZ curve or ZZ curve. 20. Антенна по любому из пп.1-7, которая представляет собой рефлекторную антенну, периметр отражателя которой сформирован в виде КЗП, имеющей форму кривой Гильберта, Пеано, Гильберта ZZ, SZ, Пеаноinc, Пеаноdec, Пеано ZZ или кривой ZZ.20. The antenna according to any one of claims 1 to 7, which is a reflex antenna, the perimeter of the reflector of which is formed in the form of short-circuit breakers having the form of a Hilbert, Peano, Hilbert ZZ, SZ, Peanoinc, Peanodec, Peano ZZ curve or ZZ curve. 21. Антенна по любому из пп.1-7, которая представляет собой частотно-избирательную поверхность (ЧИП), причем ЧИП содержит электропроводную или сверхпроводящую поверхность, на которой сформирована с помощью прессования, по меньшей мере, одна щель в виде КЗП, имеющей форму кривой Пеано, ГильбертаZZ, SZ, Пеаноinc, Пеаноdec, ПеаноZZ или кривой ZZ.21. The antenna according to any one of claims 1 to 7, which is a frequency-selective surface (CHIP), and the CHIP contains an electrically conductive or superconducting surface on which at least one slot in the form of a short-circuit breaker having the form is formed by pressing Peano, Hilbert ZZ, SZ, Peanoinc, Peanodec, PeanoZZ or ZZ curve. 22. Антенна по любому из пп.1-7, которая представляет собой частотно-избирательную поверхность (ЧИП), причем указанная ЧИП содержит диэлектрическую поверхность, поверх которой напечатана электропроводная или сверхпроводящая структура с использованием любой из известных технологий производства, форма которой, по меньшей мере, частично выполнена в виде КЗП, имеющей форму кривой Пеано, ГильбертаZZ, SZ, Пеаноinc, Пеаноdec, ПеаноZZ или кривой ZZ.22. The antenna according to any one of claims 1 to 7, which is a frequency-selective surface (CHIP), wherein said CHIP contains a dielectric surface over which an electrically conductive or superconducting structure is printed using any of the known manufacturing techniques, the shape of which is at least least partially made in the form of short-circuit breakers having the shape of a Peano, Hilbert ZZ, SZ, Peanoinc, Peanodec, PeanoZZ or ZZ curve. 23. Набор антенн, заполняющих пространство, которые выполнены согласно любому из предыдущих пунктов, в котором, по меньшей мере, две из антенн указанного набора приспособлены для работы на различных частотах с обеспечением охвата различных служб связи, указанные антенны в любой из описанных конфигураций выполнены с возможностью одновременной запитки с помощью цепи распределения или с использованием цепи частотной развязки, соответственно.23. A set of antennas filling the space, which are made according to any one of the preceding paragraphs, in which at least two of the antennas of the specified set are adapted to operate at different frequencies to provide coverage for various communication services, these antennas in any of the described configurations are made with the ability to simultaneously power using a distribution circuit or using a frequency isolation circuit, respectively.
RU2002122110/09A 2000-01-19 2000-01-19 Space-filling midget antennas RU2263378C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002122110/09A RU2263378C2 (en) 2000-01-19 2000-01-19 Space-filling midget antennas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002122110/09A RU2263378C2 (en) 2000-01-19 2000-01-19 Space-filling midget antennas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002122110A RU2002122110A (en) 2004-02-27
RU2263378C2 true RU2263378C2 (en) 2005-10-27

Family

ID=35864421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002122110/09A RU2263378C2 (en) 2000-01-19 2000-01-19 Space-filling midget antennas

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2263378C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2454761C2 (en) * 2010-06-29 2012-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "АВТОТЕХНОЛОГИИ" Small universal radio/tv antenna
RU2482580C2 (en) * 2008-06-26 2013-05-20 Ар Эф Рэйдер, Ллс Microstrip antenna for electromagnetic radiation scattering device
RU2576592C2 (en) * 2013-08-15 2016-03-10 Нуктех Кампани Лимитед Broadband microstrip antennae and antenna arrays

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA85476C2 (en) * 2007-08-20 2009-01-26 Виталий Григорьевич Крюк Device for wireless electrical energy transferring
CN109193149A (en) * 2018-09-25 2019-01-11 深圳市环波科技有限责任公司 mobile electronic device antenna

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2482580C2 (en) * 2008-06-26 2013-05-20 Ар Эф Рэйдер, Ллс Microstrip antenna for electromagnetic radiation scattering device
RU2454761C2 (en) * 2010-06-29 2012-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "АВТОТЕХНОЛОГИИ" Small universal radio/tv antenna
RU2576592C2 (en) * 2013-08-15 2016-03-10 Нуктех Кампани Лимитед Broadband microstrip antennae and antenna arrays

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002122110A (en) 2004-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7148850B2 (en) Space-filling miniature antennas
US6476771B1 (en) Electrically thin multi-layer bandpass radome
EP1444751B1 (en) Loaded antenna
Ding et al. A low-profile dual-polarized magneto-electric dipole antenna
RU2263378C2 (en) Space-filling midget antennas
EP1538699A2 (en) Space-filling miniature antennas
EP1699110A2 (en) Space-filling miniature antennas
Kaur et al. Metasurface incorporated frequency reconfigurable planar antenna for wireless applications
Salonikios et al. Design of a fully planar BC-CSRR SIW-based H-plane sectoral horn with a printed transition
JP4731519B2 (en) Small space-filling antenna
RU2253925C2 (en) Multilevel antenna
Lin et al. A novel multi-band polarization insensitive frequency selective surface based on centrosymmetric L-shaped metal strips
EP0119253A1 (en) Frequency selective surfaces
Raikar Metamaterial loading of electrically small patch antennas to enable beam steering up to the horizon
Crnojević-Bengin et al. Fractal Geometries of Split-Ring Resonators

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140120