RU2439757C1 - Transreflector - Google Patents
Transreflector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2439757C1 RU2439757C1 RU2010127134/07A RU2010127134A RU2439757C1 RU 2439757 C1 RU2439757 C1 RU 2439757C1 RU 2010127134/07 A RU2010127134/07 A RU 2010127134/07A RU 2010127134 A RU2010127134 A RU 2010127134A RU 2439757 C1 RU2439757 C1 RU 2439757C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transreflector
- dielectric
- translucent
- semi
- transparent
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и может быть использовано в антеннах с управляемой поляризацией, многодиапазонных антеннах, многозеркальных антеннах с управлением диаграммой направленности в коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазонах длин волн, например в двухзеркальных антеннах с поворотом плоскости поляризации.The invention relates to the field of radio engineering, in particular to antenna technology, and can be used in antennas with controlled polarization, multi-band antennas, multi-mirror antennas with radiation pattern control in the short-wavelength part of the centimeter and millimeter wavelength ranges, for example, in two-mirror antennas with rotation of the polarization plane.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является трансрефлектор (Бахрах Л.Д., Галимов Г.К. «Зеркальные сканирующие антенны». Москва, изд-во «Наука», 1981 г., стр.258), выбранный в качестве прототипа.The closest in technical essence to the claimed device is a transreflector (Bahrakh L.D., Galimov G.K. “Mirror scanning antennas.” Moscow, publishing house “Science”, 1981, p. 258), selected as a prototype .
Устройство-прототип содержит систему параллельных металлических проводников с периодом расположения проводников , где λ - длина волны в свободном пространстве, образующих полупрозрачную решетку, расположенную на диэлектрической поверхности параболической формы. Диэлектрический материал обладает малыми потерями на рабочей частоте трансрефлектора. Такой трансрефлектор почти полностью отражает при падении на него электромагнитной волны вектор электрического поля , который совпадает с ориентацией металлических проводников, и почти полностью пропускает, если вектор падающей электромагнитной волны перпендикулярен металлическим проводникам. При этом, если излучаемая первичным облучателем (например, рупором), расположенным в фокусе параболической поверхности, электромагнитная волна имеет сферический фронт и вектор параллелен ориентации металлических проводников, то отраженная от параболического трансрефлектора электромагнитная волна имеет плоский фронт.The prototype device contains a system of parallel metal conductors with a period of arrangement of conductors where λ is the wavelength in free space, forming a translucent lattice located on a dielectric surface of a parabolic shape. The dielectric material has low losses at the operating frequency of the transreflector. Such a transreflector almost completely reflects an electric field vector when an electromagnetic wave falls on it , which coincides with the orientation of the metal conductors, and almost completely skips if the vector The incident electromagnetic wave is perpendicular to the metal conductors. Moreover, if emitted by a primary irradiator (for example, a horn) located at the focus of a parabolic surface, the electromagnetic wave has a spherical front and a vector parallel to the orientation of the metal conductors, the electromagnetic wave reflected from the parabolic transreflector has a flat front.
Недостатками устройства-прототипа являются сложность его изготовления, обусловленная криволинейной поверхностью и жесткими требованиями к точности ее профиля, а также большой объем занимаемый трансрефлектором.The disadvantages of the prototype device are the complexity of its manufacture, due to the curved surface and stringent requirements for the accuracy of its profile, as well as the large volume occupied by the transreflector.
Технический результат от использования заявленного изобретения заключается в упрощении конструкции трансрефлектора, повышении технологичности изготовления и уменьшении занимаемого трансрефлектором объема при сохранении отражающих и пропускающих (радиопрозрачных) свойств.The technical result from the use of the claimed invention is to simplify the design of the transreflector, increase the manufacturability and reduce the volume occupied by the transreflector while maintaining reflective and transmission (radiolucent) properties.
Указанный технический результат достигается тем, что в трансрефлекторе, содержащем систему параллельных металлических проводников с периодом расположения проводников , где λ - длина волны в свободном пространстве, образующих полупрозрачную решетку, расположенную на диэлектрической поверхности, в отличие от прототипа полупрозрачная решетка расположена на плоской диэлектрической поверхности толщиной , где λд - длина волны в диэлектрике, на противоположной стороне плоской диэлектрической поверхности расположена система из последовательно чередующихся полупрозрачных кольцевых зон и радиопрозрачных кольцевых зон, ограниченных концентрическими окружностями, при этом ориентация металлических проводников, ширина W и период расположения проводников S полупрозрачных решеток, расположенных на противоположных сторонах плоской диэлектрической поверхности, одинаковы, причем с наружной стороны полупрозрачной решетки расположен слой диэлектрического материала толщиной, равной , где n=1, 3, 5…, λд - длина волны в диэлектрике.The specified technical result is achieved by the fact that in the transreflector containing a system of parallel metal conductors with a period of location of the conductors where λ is the wavelength in free space, forming a translucent lattice located on a dielectric surface, in contrast to the prototype, a translucent lattice is located on a flat dielectric surface with a thickness where λ d is the wavelength in the dielectric, on the opposite side of the flat dielectric surface there is a system of sequentially alternating translucent annular zones and radiolucent annular zones bounded by concentric circles, the orientation of the metal conductors, the width W and the period of the conductors S of the translucent gratings located on opposite sides of a flat dielectric surface are the same, and on the outside of the translucent lattice is a layer of die ktricheskogo material, equal in thickness where n = 1, 3, 5 ..., λ d is the wavelength in the dielectric.
Сущность изобретения поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where
на фиг.1 представлено схематическое изображение трансрефлектора;figure 1 presents a schematic representation of a transreflector;
на фиг.2 показан вид трансрефлектора со стороны зонной поверхности;figure 2 shows a view of the transreflector from the side of the zone surface;
на фиг.3 -вид трансрефлектора со стороны полупрозрачной решетки (внешний диэлектрический слой не показан);figure 3 - view of the transreflector from the side of the translucent lattice (the outer dielectric layer is not shown);
на фиг.4 приведены диаграммы направленности в Е-плоскости при отражении падающей сферической электромагнитной волны от устройства-прототипа (линия ), от предлагаемого трансрефлектора (линия );figure 4 shows the radiation patterns in the E-plane when reflecting the incident spherical electromagnetic wave from the device of the prototype (line ), from the proposed transreflector (line );
на фиг.5 - диаграммы направленности в Е-плоскости одиночного первичного облучателя (линия ) и после прохождения падающего от первичного облучателя электромагнитного поля через устройство-прототип (линия ) и через предлагаемый трансрефлектор (линия ).figure 5 - radiation patterns in the E-plane of a single primary irradiator (line ) and after passing the electromagnetic field incident from the primary irradiator through the prototype device (line ) and through the proposed transreflector (line )
Трансрефлектор (фиг.1) содержит систему из последовательно чередующихся полупрозрачных кольцевых зон 1 и радиопрозрачных 2 кольцевых зон, расположенных на одной стороне плоской диэлектрической поверхности 3, толщиной , где λд - длина волны в диэлектрике, и образующих зонную поверхность (фиг.2). Полупрозрачные 1 и радиопрозрачные 2 кольцевые зоны ограничены концентрическими окружностями. При этом на противоположной стороне плоской диэлектрической поверхности 3 расположена полупрозрачная решетка 4 из параллельных металлических проводников (фиг.3) шириной W и периодом S, равным ширине W и периоду расположения проводников S полупрозрачных кольцевых зон 1, причем , где λ - длина волны в свободном пространстве, причем металлические проводники полупрозрачных кольцевых зон 1 и полупрозрачной решетки 4 имеют одинаковую ориентацию. При этом с наружной стороны полупрозрачной решетки 4 расположен диэлектрический слой 5 толщиной , где n=1, 3, 5…, λд - длина волны в диэлектрике.Transreflector (figure 1) contains a system of sequentially alternating translucent
Трансрефлектор работает следующим образам.Transreflector works as follows.
При падении на трансрефлектор от первичного облучателя (например, рупора), расположенного в фокусе 0 зонной поверхности (Фиг.1), сферической электромагнитной волны с поляризацией вектора электрического поля, совпадающей с ориентацией металлических проводников полупрозрачных кольцевых зон 1 и полупрозрачной решетки 4, то одна часть падающего поля при условии, что период расположения проводников , отражается от полупрозрачных кольцевых зон 1, другая часть падающего поля проходит через радиопрозрачные зоны 2, диэлектрическую подложку 3, падает на полупрозрачную решетку 4 и отражается от нее, проходит в обратном направлении через диэлектрическую подложку 3 и через радиопрозрачные кольцевые зоны 2 и излучается в сторону первичного облучателя (фокуса 0). Под воздействием падающего электромагнитного поля каждая кольцевая зона (согласно принципу Гюйгенса) становится источником вторичного излучения, при этом электромагнитные поля вторичного излучения совпадают по фазе за счет выбора разности оптической длины радиусов ri соседних кольцевых зон относительно фокуса 0, равной , где λ - длина волны в свободном пространстве (фиг.1), при этом величина радиусов ri должна быть равнаWhen falling onto the transreflector from the primary irradiator (for example, a horn) located at the
где F - фокусное расстояние;where F is the focal length;
λ - длина волны в свободном пространстве;λ is the wavelength in free space;
i=1, 2, 3… - номер концентрических окружностей.i = 1, 2, 3 ... is the number of concentric circles.
При этом падающий на трансрефлектор от первичного облучателя сферический фронт электромагнитного поля преобразуется в отраженный плоский фронт и, наоборот, падающая на трансрефлектор электромагнитная волна с плоским фронтом фокусируется в фокусе 0.In this case, the spherical front of the electromagnetic field incident on the transreflector from the primary irradiator is converted into a reflected flat front, and, conversely, the electromagnetic wave incident on the transreflector with a flat front is focused at
При падении на трансрефлектор от первичного облучателя электромагнитной волны с поляризацией вектора Е электрического поля, перпендикулярной ориентации металлических проводников полупрозрачных кольцевых зон 1 и полупрозрачной решетки 4 при толщине диэлектрической поверхности 3, равной , где λд - длина волны в диэлектрике, коэффициент прохождения электромагнитной волны через трансрефлектор близок к 1 (Шестопалов В.П., Кириленко А.А. «Резонансное рассеяние волн». Том 1 «Дифракционные решетки», изд-во «Наукова думка», г.Киев, 1985, стр.58), при этом электромагнитное поле проходит через радиопрозрачные зоны 2, а также через полупрозрачные кольцевые зоны 1, через диэлектрическую поверхность 3, полупрозрачную решетку 4, через диэлектрический слой 5 и излучается в свободное пространство. При этом диэлектрическая поверхность 3 толщиной и диэлектрический слой 5 толщиной , где n=1, 3, 5…, образуют полуволновый или кратный ей по толщине диэлектрический слой, который вносит минимальные потери электромагнитной волны при прохождении через трансрефлектор («Обтекатели». Перевод с английского. / Под редакцией А.И.Шпунтова. Изд-во «Советское радио», Москва, 1950, стр.23).When an electromagnetic wave with a polarization of the electric field vector E is incident on the transreflector from the primary irradiator, the perpendicular orientation of the metal conductors of the translucent
Компьютерное моделирование заявленного трансрефлектора, проведенное для рабочей частоты 94 ГГц с трансрефлектором диаметром 62,6 мм, фокусным расстоянием F=32 мм, периодом расположения S и шириной W металлических проводников, соответственно равной 0,5 мм и 0,15 мм, диэлектрический материал с ε=2,2, первичный облучатель (рупор) с раскрывом 4,5×3,5 мм, показал следующие результаты:Computer simulation of the inventive transreflector carried out for an operating frequency of 94 GHz with a transreflector with a diameter of 62.6 mm, a focal length of F = 32 mm, an arrangement period S and a width W of metal conductors, respectively, of 0.5 mm and 0.15 mm, a dielectric material with ε = 2.2, the primary irradiator (horn) with an opening of 4.5 × 3.5 mm, showed the following results:
- толщина трансрефлектора составила 1,15 мм;- the thickness of the transreflector was 1.15 mm;
- при падении на трансрефлектор от первичного облучателя сферической электромагнитной волны с поляризацией вектора Е электрического поля, совпадающей с ориентацией проводников, сформированная отраженная диаграмма направленности (фиг.4) от заявляемого трансрефлектора совпадает с аналогичной диаграммой направленности, сформированной устройством-прототипом (трансрефлектором параболической формы). Отличия в графиках наблюдаются только на уровне отраженного сигнала, ниже - 30 дБ (фиг.4);- when a spherical electromagnetic wave is incident on the transreflector from the primary irradiator with a polarization of the electric field vector E, which coincides with the orientation of the conductors, the generated reflected radiation pattern (Fig. 4) from the inventive transreflector coincides with a similar radiation pattern formed by the prototype device (parabolic-shaped transreflector) . Differences in the graphs are observed only at the level of the reflected signal, below - 30 dB (figure 4);
- при падении на трансрефлектор от первичного облучателя сферической электромагнитной волны с поляризацией вектора Е электрического поля перпендикулярной ориентации металлических проводников диаграммы направленности, после прохождения электромагнитной волны через заявляемый трансрефлектор и через устройство-прототип, близки по форме с диаграммой направленности одиночного первичного облучателя, что свидетельствует о высокой радиопрозрачности заявленного трансрефлектора (фиг.5).- when a spherical electromagnetic wave is incident on the transreflector from the primary irradiator with a polarization of the electric field vector E of the perpendicular orientation of the metal conductors of the radiation pattern, after the electromagnetic wave passes through the inventive transreflector and through the prototype device, they are similar in shape to the radiation pattern of a single primary irradiator, which indicates high radio transparency of the claimed transreflector (figure 5).
Таким образом, технический результат от использования заявленного изобретения заключается в упрощении конструкции трансрефлектора (плоский), повышении технологичности изготовления (может быть изготовлен методом технологии изготовления печатных плат) и уменьшении занимаемого трансрефлектором объема при сохранении отражающих и пропускающих (радиопрозрачных) свойств.Thus, the technical result from the use of the claimed invention is to simplify the design of the transreflector (flat), increase the manufacturability (can be made by the method of manufacturing printed circuit boards) and reduce the volume occupied by the transreflector while maintaining reflective and transmission (radiolucent) properties.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010127134/07A RU2439757C1 (en) | 2010-07-01 | 2010-07-01 | Transreflector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010127134/07A RU2439757C1 (en) | 2010-07-01 | 2010-07-01 | Transreflector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2439757C1 true RU2439757C1 (en) | 2012-01-10 |
Family
ID=45784323
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010127134/07A RU2439757C1 (en) | 2010-07-01 | 2010-07-01 | Transreflector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2439757C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015108435A1 (en) * | 2014-01-16 | 2015-07-23 | Llc "Topcon Positioning Systems" | Gnss base station antenna system with reduced sensitivity to reflections from nearby objects |
-
2010
- 2010-07-01 RU RU2010127134/07A patent/RU2439757C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БАХРАХ Л.Д и др. ЗЕРКАЛЬНЫЕ СКАНИРУЮЩИЕ АНТЕННЫ. - М.: НАУКА, 1981, с.258. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015108435A1 (en) * | 2014-01-16 | 2015-07-23 | Llc "Topcon Positioning Systems" | Gnss base station antenna system with reduced sensitivity to reflections from nearby objects |
US10197679B2 (en) | 2014-01-16 | 2019-02-05 | Topcon Positioning Systems, Inc. | GNSS base station antenna system with reduced sensitivity to reflections from nearby objects |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Li et al. | Single-layer focusing gradient metasurface for ultrathin planar lens antenna application | |
Han et al. | Multibeam antennas based on spoof surface plasmon polaritons mode coupling | |
Mazzinghi et al. | Large depth of field pseudo-Bessel beam generation with a RLSA antenna | |
Guo et al. | Transmission–reflection-selective metasurface and its application to RCS reduction of high-gain reflector antenna | |
Navarro-Cía et al. | Lensing system and Fourier transformation using epsilon-near-zero metamaterials | |
Markovich et al. | Bifocal Fresnel lens based on the polarization-sensitive metasurface | |
Chou et al. | The double-focus generalized Luneburg lens design and synthesis using metasurfaces | |
JP4746090B2 (en) | Millimeter wave transreflector and system for generating collimated coherent wavefronts | |
Pourahmadazar et al. | A millimeter-wave fresnel zone plate lens design using perforated 3D printing material | |
Chen et al. | Enhancing the radiation performance of a pyramidal horn antenna by loading a subwavelength metasurface | |
Han et al. | Miniaturized-element offset-feed planar reflector antennas based on metasurfaces | |
Orazbayev et al. | Soret fishnet metalens antenna | |
Frezza et al. | Radiation‐Enhancement Properties of an X‐Band Woodpile EBG and Its Application to a Planar Antenna | |
Costa et al. | Linear Fabry-Perot/leaky-wave antennas excited by multiple sources | |
Balanis et al. | Applications of AMC-based impedance surfaces | |
Hanham et al. | Evolved-profile dielectric rod antennas | |
Dawar et al. | Near-zero-refractive-index metasurface antenna with bandwidth, directivity and front-to-back radiation ratio enhancement | |
Klimov et al. | Synthesis of structures of electric small-sized radiators using impedance matching materials for millimeter waves | |
Lipworth et al. | A large planar holographic reflectarray for Fresnel-zone microwave wireless power transfer at 5.8 GHz | |
RU2439757C1 (en) | Transreflector | |
Aziz et al. | EM lens design using thin planar metasurfaces for high antenna gain and low SLL applications | |
Gagnon | Phase shifting surface (PSS) and phase and amplitude shifting surface (PASS) for microwave applications | |
Abdelgwad et al. | L‐band horn antenna radiation enhancement for GPR applications by loading a wire medium | |
Wang et al. | Broadband compact smooth horn with flat‐top radiation pattern | |
Zhong et al. | Broadband low‐profile transmitarray antenna using three‐dimensional cross dipole elements |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180702 |