RU2419928C1 - Полосковая щелевая антенна - Google Patents
Полосковая щелевая антенна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2419928C1 RU2419928C1 RU2010118528/07A RU2010118528A RU2419928C1 RU 2419928 C1 RU2419928 C1 RU 2419928C1 RU 2010118528/07 A RU2010118528/07 A RU 2010118528/07A RU 2010118528 A RU2010118528 A RU 2010118528A RU 2419928 C1 RU2419928 C1 RU 2419928C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conductor
- spiral
- antenna
- slot antenna
- stripped
- Prior art date
Links
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, а именно к антеннам с частотным сканированием, и может быть использовано в различных радиотехнических системах связи, радиолокации, радионавигации. Полосковая щелевая антенна содержит экранирующий корпус со щелью, изолятор в виде диэлектрического стержня с наружной винтовой канавкой, размещенный внутри экранирующего корпуса, проводник в виде цилиндрической спирали, размещенный на изоляторе. Замедляющая структура спиральной формы весьма выгодна для антенн с большим сектором сканирования (γ=±90°) при сравнительно небольшом диапазоне рабочих частот (менее 2%). Кроме того, несимметричная полосковая линия передачи со спиральным проводником обеспечивает наилучшее согласование, поскольку является однородной. В конструкции полосковой щелевой антенны количество излучающих элементов определяется шагом спирали и может составлять значительное количество. Техническим результатом является увеличение сектора сканирования, улучшение амплитудно-фазовых характеристик, устранение случайных резонансов, улучшение параметров диаграммы направленности антенны и повышение КПД. 1 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, а именно к антеннам с частотным сканированием, и может быть использовано в различных радиотехнических системах, в том числе радиотехнических системах связи, радиолокации, радионавигации и др., базирующихся как на неподвижных, так и на подвижных объектах.
Известна полосковая щелевая антенна (а.с. СССР №913892), содержащая несимметричную полосковую линию с двумя параллельными проводниками и периодическую систему незамкнутых щелевых излучателей с изменяющейся вдоль антенны шириной полосковых проводников и щелей. Антенна характеризуется простотой конструкции и обеспечивает требуемую диаграмму направленности антенны при достаточно высоком КПД.
Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является коротковолновая щелевая антенна (а.с. СССР №862280), содержащая экранирующий корпус в виде резонатора, в одной из стенок которого, являющейся металлическим экраном, выполнена щель, возбудитель (проводник) в виде спирали, изоляторы, узел коммутации витков спирали. Спираль установлена на изоляторах внутри экранирующего корпуса параллельно продольной оси щели. Расстояние между внутренней поверхностью металлического экрана и наружной поверхностью проводника составляет 2…3 диаметра проводника. Коммутируемые витки спирали, многократно пересекаясь со щелью, возбуждают его синфазно.
Существенным недостатком конструкции является наличие коммутирующего устройства и несогласование проводника в резонаторе, что ограничивает ее использование при решении задач, где требуется высокая направленность антенны, возможность сканирования.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание компактной полосковой щелевой антенны с улучшенными амплитудно-фазовыми характеристиками и параметрами диаграммы направленности, большим сектором сканирования, повышенным КПД.
Техническим результатом при реализации изобретения является увеличение сектора сканирования, улучшение амплитудно-фазовых характеристик, устранение случайных резонансов и, как следствие, улучшение параметров диаграммы направленности антенны и повышение КПД.
Влияние на достижение указанных технических результатов оказывают следующие существенные признаки.
Полосковая щелевая антенна содержит экранирующий корпус со щелью, изолятор, проводник в виде цилиндрической спирали, два коаксиальных разъема, поглощающую нагрузку.
Экранирующий корпус выполнен в виде трубы круглого сечения со щелью, параллельной продольной оси трубы, причем щель выполнена переменной ширины для каждого излучающего элемента. Изолятор выполнен в виде диэлектрического стержня, имеющего наружную винтовую канавку, и размещен внутри экранирующего корпуса вдоль продольной оси трубы. Проводник выполнен в виде цилиндрической спирали и размещен на изоляторе в винтовой канавке для обеспечения постоянного зазора между проводником и внутренней поверхностью экранирующего корпуса. Антенна содержит два коаксиальных разъема, размещенных на экранирующем корпусе, причем первый конец проводника соединен с внутренним проводником первого коаксиального разъема, являющимся входом антенны, второй конец проводника соединен с внутренним проводником второго коаксиального разъема, к которому подключена поглощающая нагрузка.
Отличительными признаками в предлагаемом изобретении является то, что экранирующий корпус выполнен в виде трубы круглого сечения со щелью, параллельной продольной оси трубы, причем щель выполнена переменной ширины для каждого излучающего элемента. Изолятор выполнен в виде диэлектрического стержня, имеющего наружную винтовую канавку, и размещен внутри экранирующего корпуса вдоль продольной оси трубы. Проводник выполнен в виде цилиндрической спирали и размещен на изоляторе в винтовой канавке для обеспечения постоянного зазора между проводником и внутренней поверхностью экранирующего корпуса. Антенна содержит два коаксиальных разъема, размещенных на экранирующем корпусе, причем первый конец проводника соединен с внутренним проводником первого коаксиального разъема, являющимся входом антенны, второй конец проводника соединен с внутренним проводником второго коаксиального разъема, к которому подключена поглощающая нагрузка.
На чертеже представлена конструкция полосковой щелевой антенны.
Полосковая щелевая антенна содержит экранирующий корпус 1 со щелью 2, две крышки 3, изолятор 4, проводник 5, коаксиальные разъемы 6 и 7, поглощающую нагрузку 8.
Экранирующий корпус 1 выполнен в виде трубы круглого сечения со щелью 2, параллельной продольной оси трубы, причем щель выполнена переменной ширины для каждого излучающего элемента. Торцы экранирующего корпуса 1 закрыты крышками 3. Изолятор 4 выполнен в виде диэлектрического стержня, имеющего наружную винтовую канавку, и размещен внутри экранирующего корпуса 1 вдоль продольной оси трубы. Проводник 5 выполнен в виде цилиндрической спирали и установлен на изоляторе 4 в винтовой канавке. Экранирующий корпус 1 и проводник 5 образуют несимметричную полосковую линию. На наружной поверхности экранирующего корпуса 1 в местах расположения концов проводника 5 установлены коаксиальные разъемы 6 и 7. Первый конец проводника 5 соединен с внутренним проводником первого коаксиального разъема 6 и является входом антенны, второй конец проводника 5 соединен с внутренним проводником второго коаксиального разъема 7, к которому подключена поглощающая нагрузка 8.
Волновое сопротивление полосковой линии определяется диаметром d проводника 5 и зазором h между проводником 5 и внутренней поверхностью экранирующего корпуса 1.
В примере исполнения для обеспечения стандартного волнового сопротивления 50 ОМ при d=4 мм зазор h=5 мм. Для того чтобы возбуждение щели 2 в местах его пересечения с витками проводника 5 было синфазным, длина одного витка ℓ спирали должна быть равной длине волны λп в полосковой линии или быть кратной целому числу длин волн λп. Кроме того, выбор шага витка k должен учитывать наличие только одного максимума в диаграмме направленности антенны. Это требование выполняется, если шаг k спирали меньше самой короткой длины волны рабочего диапазона длин волн (k≤0,8λo min), где λo - длина волны в воздухе. При k=λo диаграмме направленности антенны формируется второй максимум, направленный вдоль антенны.
Длина одного витка ℓ проводника 5 определяется из соотношения:
где Dcp - средний диаметр спирали проводника 5.
Для обеспечения одновременной работы в нескольких диапазонах длин волн, длина одного витка ℓ проводника 5 определяется из соотношения:
где λП1 и λП2 - средние значения длин волн в полосковой линии;
m и n - целые числа.
Принцип действия антенны с частотным сканированием заключается в том, что с изменением частоты меняется электрическая длина линии передачи между излучающими элементами, а это приводит к изменению фазовых соотношений излучаемых ими сигналов, в результате чего меняется направленность максимума антенны. Антенна частотного сканирования, работающая в заданном диапазоне частот (от fn до fb), должна обеспечить смещение углового положения главного луча в заданном секторе углов, например от 0° до ±90°.
Угловое положение максимума диаграммы направленности сканирующей антенны определяется выражением:
где γ - угол отклонения максимума диаграммы направленности сканирующей антенны, отсчитываемый от нулевого положения, совпадающего с нормалью к излучающей поверхности антенны;
λO - длина волны в воздухе;
λП - длина волны в линии передачи;
ℓ - геометрическая длина одного витка проводника;
n - целое число длин волн в одном витке;
k - расстояние между излучателями.
Формула (3) относится не только к полосковой антенне со спиральным проводником, но и к другим типам антенн, если под λП понимать длину волны в конкретной линии передачи, в том числе и в волноводе.
Применение замедляющей структуры спиральной формы, в том числе и спирального проводника в несимметричной полосковой линии передачи, оказывается весьма выгодным, если требуется антенна с большим сектором сканирования (γ=±90°) при сравнительно небольшом диапазоне рабочих частот (менее 2%). Кроме того, несимметричная полосковая линия передачи со спиральным проводником обеспечивает наилучшее согласование, поскольку является однородной. Другие достоинства полосковой щелевой антенны со спиральным проводником заключается в том, что это наиболее компактная и надежная конструкция.
Основные требования к параметрам диаграммы направленности антенны с частотным сканированием следующие:
- ширина главного луча менее 1 градуса;
- уровень боковых лепестков не более минус 30 дБ;
- коэффициент усиления более 30 дБ.
Антенны с такими параметрами должны иметь большое количество излучающих элементов (более 100), симметричное куполообразное распределение поля вдоль антенны с периодом в 30…40 дБ и нелинейность фазовой характеристики вдоль антенны не более ±5°.
В предлагаемой конструкции полосковой щелевой антенны количество излучающих элементов определяется шагом спирали и может составлять значительное количество.
Расчеты электродинамической модели полосково-щелевого излучателя показывают, что динамический диапазон поперечного излучения щели 2 по отношению к проводнику 5 составляет не менее 30 дБ при изменении одного переменного параметра - ширины s щели 2. При использовании в качестве переменного параметра еще и длины щели 2 динамический диапазон расширяется до 40 дБ. Щель 2 для каждого излучающего элемента выполнена переменной ширины.
Таким образом, полосковая щелевая антенна обеспечивает увеличение сектора сканирования, улучшение амплитудно-фазовых характеристик, устранение случайных резонансов и, как следствие, улучшение параметров диаграммы направленности антенны и повышение КПД.
Claims (1)
- Полосковая щелевая антенна, содержащая экранирующий корпус со щелью, проводник в виде спирали, установленный внутри экранирующего корпуса, и изолятор, отличающаяся тем, что экранирующий корпус выполнен в виде трубы круглого сечения с щелью, параллельной продольной оси трубы, причем щель выполнена переменной ширины для каждого излучающего элемента, изолятор выполнен в виде диэлектрического стержня, имеющего наружную винтовую канавку, и размещен внутри экранирующего корпуса вдоль продольной оси трубы, проводник выполнен в виде цилиндрической спирали и размещен на изоляторе в винтовой канавке для обеспечения постоянного зазора между проводником и внутренней поверхностью экранирующего корпуса, при этом антенна содержит два коаксиальных разъема, размещенных на экранирующем корпусе, причем первый конец проводника соединен с внутренним проводником первого коаксиального разъема, являющимся входом антенны, второй конец проводника соединен с внутренним проводником второго коаксиального разъема, к которому подключена поглощающая нагрузка.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010118528/07A RU2419928C1 (ru) | 2010-05-12 | 2010-05-12 | Полосковая щелевая антенна |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010118528/07A RU2419928C1 (ru) | 2010-05-12 | 2010-05-12 | Полосковая щелевая антенна |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2419928C1 true RU2419928C1 (ru) | 2011-05-27 |
Family
ID=44734980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010118528/07A RU2419928C1 (ru) | 2010-05-12 | 2010-05-12 | Полосковая щелевая антенна |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2419928C1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2476963C1 (ru) * | 2011-12-13 | 2013-02-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" | Волноводно-щелевая антенна бородина |
RU2499314C2 (ru) * | 2011-12-26 | 2013-11-20 | Юрий Пантелеевич Лепеха | Способ изготовления излучающего коаксиального кабеля |
RU2504055C1 (ru) * | 2012-08-10 | 2014-01-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственная Фирма "Электрон" | Щелевая полосковая антенна вытекающей волны с круговой поляризацией |
RU2580869C1 (ru) * | 2014-11-10 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (КНЦ СО РАН) | Щелевая полосковая антенна вытекающей волны с круговой поляризацией со скачком ширины щелевых излучателей |
RU2619846C2 (ru) * | 2015-10-19 | 2017-05-18 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН, КНЦ СО РАН) | Широкополосная щелевая полосковая антенна гнсс |
RU2812810C2 (ru) * | 2021-04-26 | 2024-02-02 | Николай Иванович Войтович | Способ возбуждения щелевой антенны многопетлевым проводником и устройство для его реализации |
-
2010
- 2010-05-12 RU RU2010118528/07A patent/RU2419928C1/ru active
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2476963C1 (ru) * | 2011-12-13 | 2013-02-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" | Волноводно-щелевая антенна бородина |
RU2499314C2 (ru) * | 2011-12-26 | 2013-11-20 | Юрий Пантелеевич Лепеха | Способ изготовления излучающего коаксиального кабеля |
RU2504055C1 (ru) * | 2012-08-10 | 2014-01-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственная Фирма "Электрон" | Щелевая полосковая антенна вытекающей волны с круговой поляризацией |
RU2580869C1 (ru) * | 2014-11-10 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (КНЦ СО РАН) | Щелевая полосковая антенна вытекающей волны с круговой поляризацией со скачком ширины щелевых излучателей |
RU2619846C2 (ru) * | 2015-10-19 | 2017-05-18 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН, КНЦ СО РАН) | Широкополосная щелевая полосковая антенна гнсс |
RU2812810C2 (ru) * | 2021-04-26 | 2024-02-02 | Николай Иванович Войтович | Способ возбуждения щелевой антенны многопетлевым проводником и устройство для его реализации |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2419928C1 (ru) | Полосковая щелевая антенна | |
WO2015029946A1 (ja) | アンテナ及びセクタアンテナ | |
KR20030031960A (ko) | 안테나 | |
US9899731B1 (en) | Octofilar antenna | |
CN111430920A (zh) | 超宽带天线及超宽带通信装置 | |
RU2687895C1 (ru) | Сверхширокополосная спиральная антенна | |
RU94066U1 (ru) | Логопериодическая вибраторная антенна | |
Khaleel et al. | Pattern reconfigurable dielectric resonator antenna using multi-feed technique for LTE and Wi-Fi applications | |
RU2684676C1 (ru) | Антенна | |
RU2565524C1 (ru) | Плоская спиральная антенна | |
RU2673319C1 (ru) | Спиральная антенна | |
Tawk et al. | 3D printed miniaturized quadrifilar helix antenna | |
Ahmad et al. | Dual microstrip antenna patches with orthogonal i-shaped defected ground structure for beam steering realization | |
RU2625631C1 (ru) | Антенна малогабаритная быстроперестраиваемая | |
Soodmand et al. | Small antenna with stable impedance and circular polarization | |
KR20100094190A (ko) | 다중 공진 광대역 안테나 | |
RU2265926C1 (ru) | Полусферическая спиральная антенна | |
Ripin et al. | Design and analysis of defected ground structure (DGS) in normal mode helical antenna | |
CN214336912U (zh) | 一种Vivaldi天线 | |
RU2514094C1 (ru) | Мультипольная антенна (варианты) | |
Škiljo et al. | Improving the helical antenna performance by changing the pitch angle and the shape of reflector | |
RU2744042C1 (ru) | Слабонаправленная спиральная антенна с круговой поляризацией поля излучения | |
RU2422955C1 (ru) | Полосковая щелевая антенна (варианты) | |
RU2674750C1 (ru) | Устройство согласования замедляющей системы | |
RU2395131C1 (ru) | Замедляющая система |