RU2452064C1 - Subscriber universal polarisation zigzag antenna - Google Patents
Subscriber universal polarisation zigzag antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2452064C1 RU2452064C1 RU2011114757/07A RU2011114757A RU2452064C1 RU 2452064 C1 RU2452064 C1 RU 2452064C1 RU 2011114757/07 A RU2011114757/07 A RU 2011114757/07A RU 2011114757 A RU2011114757 A RU 2011114757A RU 2452064 C1 RU2452064 C1 RU 2452064C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- modules
- conductors
- frames
- antenna according
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в сетях беспроводного Интернета Wi-Fi, WiMAX или цифрового эфирного телевидения MMDS, а также в устройствах широкополосных радаров, работающих в частотных диапазонах 2-5 ГГц.The invention relates to antenna technology and can be used in wireless Internet networks Wi-Fi, WiMAX or digital terrestrial television MMDS, as well as in devices of broadband radars operating in the frequency ranges of 2-5 GHz.
Известна Wi-Fi антенна круговой поляризации ANT-DC-CP24-12, 0909 (http://WWW.lairdtech.com) в виде пространственной спирали с рефлектором, с повышенным коэффициентом усиления.Known Wi-Fi circular polarization antenna ANT-DC-CP24-12, 0909 (http://WWW.lairdtech.com) in the form of a spatial spiral with a reflector, with a high gain.
Недостатком известной антенны является увеличенный продольный размер и использование только круговой поляризации.A disadvantage of the known antenna is the increased longitudinal size and the use of only circular polarization.
Известна антенна ТР - LinkTL - ANT2414A (Массорин В.В. Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками. - СПб.: Наука и техника, 2011, стр.109-110), содержащая квадратный метализированный экран, перед которым в два ряда расположены восемь излучающих элементов с синфазным включением.Known antenna TP - LinkTL - ANT2414A (Massorin V.V. How to assemble antennas for communication, television, Wi-Fi with your own hands. - St. Petersburg: Science and Technology, 2011, pp. 109-110), containing a square metalized screen, in front of which in two rows are eight radiating elements with in-phase inclusion.
Недостатками известной антенны являются увеличенные линейные размеры фазированной решетки и использование только линейной поляризации.The disadvantages of the known antenna are the increased linear dimensions of the phased array and the use of only linear polarization.
Наиболее близким техническим решением является абонентская антенна (Пат. РФ №2368042, опубл. 20.09.2009). Данная антенна содержит фазированную решетку из расположенных в одной плоскости рядами и этажами излучателей в виде рамок с периметром, равным средней длине волны основного рабочего диапазона, соединенных между собой при фазировании посредством короткозамкнутых шлейф-вибраторов, питаемых в точках нулевого потенциала, и отражающий плоский экран. При длине короткозамкнутых шлейф-вибраторов 0.2-0.25 средней длины волны последовательно подключаемые излучатели образуют линейные излучающие модули фазированной решетки, подключенные к схеме питания поэтажно, посредством симметрирующих устройств.The closest technical solution is a subscriber antenna (Pat. RF №2368042, publ. 09/20/2009). This antenna contains a phased array of emitters arranged in rows and floors in the form of frames with a perimeter equal to the average wavelength of the main operating range, interconnected during phasing by means of short-circuited loop-vibrators fed at points of zero potential, and a reflective flat screen. When the length of short-circuited loop vibrators 0.2-0.25 medium wavelength series-connected emitters form a linear emitting phased array modules connected to the power supply circuit floor by means of balancing devices.
Недостатками данной антенны-прототипа являются применение шлейф-вибраторов в системе обеспечения синфазного питания последовательно подключенных излучателей, которые снижают электрические характеристики антенны, работа фазированной решетки только в режиме линейной поляризации и увеличенные размеры.The disadvantages of this prototype antenna are the use of loop vibrators in the system for providing in-phase power to serially connected emitters, which reduce the electrical characteristics of the antenna, the operation of the phased array only in linear polarization mode, and increased dimensions.
Задачей изобретения является создание фазированной антенной решетки с повышенным коэффициентом усиления, малыми размерами и работой с линейной и круговой поляризациями.The objective of the invention is to create a phased antenna array with a high gain, small size and work with linear and circular polarizations.
Поставленная задача решается с помощью предложенной конструкции антенны. Абонентская универсальная поляризационная зигзагообразная антенна содержит излучающие модули в виде квадратов со сторонами из проводников, равными половине средней длины волны рабочего диапазона, с вписанными внутрь каждого квадрата четырьмя рамками с периметрами, равными средней длине волны рабочего диапазона. Модули образуют фазированную антенную решетку при разносе между собой и расположении симметрично относительно оси симметрии антенны. Вписанные внутрь квадратов рамки имеют общие проводники от середины сторон квадратов и внешние проводники половин их сторон. В центре излучающих модулей в разрывы, в середине общих проводников, образующих стороны вписанных рамок, подключены источники питания, включенные перекрестно для противоположных рамок, составляющих зигзагообразную структуру. Середины сторон квадратов соединены с отражающим плоским экраном проводниковыми стойками.The problem is solved using the proposed antenna design. A subscriber universal polarization zigzag antenna contains emitting modules in the form of squares with sides of conductors equal to half the average wavelength of the operating range, with four frames inscribed inside each square with perimeters equal to the average wavelength of the operating range. The modules form a phased antenna array when spaced apart and located symmetrically with respect to the axis of symmetry of the antenna. The frames inscribed inside the squares have common conductors from the middle of the sides of the squares and external conductors of the halves of their sides. In the center of the radiating modules in gaps, in the middle of the common conductors forming the sides of the inscribed frames, power supplies are connected, which are cross-connected for the opposite frames, which make up the zigzag structure. The mid sides of the squares are connected to the reflective flat screen by wire racks.
В предложенной антенне модули, образующие фазированную антенную решетку и состоящие из вписанных в квадрат рамок, с перекрестным включением противоположных рамок, составлены из двух зигзагообразных структур с перекрестным расположением друг относительно друга. Каждая из зигзагообразных структур при возбуждении от отдельного источника питания формирует излучение линейной поляризации в направлении нормали к излучающему модулю. При сдвиге фаз напряжений источников, возбуждающих перекрестные зигзагообразные структуры на 90 градусов, модули формируют круговую поляризацию. При синфазном возбуждении подобных элементов модулей в фазированной решетке, в зависимости от соотношений фаз между возбуждаемыми источниками питания антенной формируется как линейная, так и круговая поляризация. Ширина диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях при симметричном размещении модулей относительно оси симметрии антенны и при установке отражающего плоского экрана осесимметрична и перпендикулярна плоскостям экрана и фазированной решетке. Для сужения ширины диаграммы направленности антенны и уменьшения уровня боковых и заднего лепестков отражающий плоский экран дополнительно по периметру снабжен проводящими створками, размещенными под углом 120 градусов к плоскости экрана с их протяжением до пересечения с плоскостью решетки. При этом перед узлами питания каждого модуля дополнительно размещены крестообразные директоры. Достоинством предложенной антенны является возможность управления режимами поляризации при изменении соотношения фаз напряжений между двумя цепями питания, возбуждающими зигзагообразные структуры излучающих модулей при эксплуатации, и возможность регулирования импеданса антенны путем изменения расстояний крестообразных директоров от излучающих модулей при настройке.In the proposed antenna, the modules forming a phased antenna array and consisting of frames inscribed in a square, with the opposite frames cross-connected, are composed of two zigzag structures with a cross arrangement relative to each other. Each of the zigzag structures, when excited from a separate power source, generates linearly polarized radiation in the direction normal to the emitting module. With a phase shift of the voltage of the sources that excite the cross zigzag structures by 90 degrees, the modules form a circular polarization. During in-phase excitation of such module elements in a phased array, both linear and circular polarization are formed depending on the phase ratios between the excited power sources of the antenna. The width of the radiation pattern in the horizontal and vertical planes with a symmetrical arrangement of the modules relative to the axis of symmetry of the antenna and when installing a reflective flat screen is axisymmetric and perpendicular to the planes of the screen and the phased array. To narrow the width of the antenna pattern and reduce the level of the side and back lobes, the reflective flat screen is additionally equipped with conductive flaps placed at an angle of 120 degrees to the plane of the screen with their extension to the intersection with the plane of the grating. At the same time, crosswise directors are additionally placed in front of the power nodes of each module. The advantage of the proposed antenna is the ability to control polarization modes when changing the phase voltage ratio between the two power circuits, exciting the zigzag structures of the radiating modules during operation, and the ability to control the antenna impedance by changing the distances of the cross-shaped directors from the radiating modules during tuning.
Предлагаемая абонентская универсальная зигзагообразная антенна иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4.The proposed subscriber universal zigzag antenna is illustrated by the drawings shown in figures 1-4.
На фиг.1 представлен общий вид антенны спереди, на фиг.2 - общий вид антенны под углом, на фиг.3 - диаграммы направленности а) в горизонтальной плоскости и б) в вертикальной плоскости в полосе частот от 2400 до 2500 МГц, на фиг.4 - таблица электрических характеристик антенны.Figure 1 presents a General view of the antenna from the front, Figure 2 - a General view of the antenna at an angle, Figure 3 - radiation patterns a) in the horizontal plane and b) in the vertical plane in the frequency band from 2400 to 2500 MHz, in Fig. .4 is a table of electrical characteristics of the antenna.
На фиг.1, 2 приняты следующие позиции:In figure 1, 2 taken the following positions:
1 - излучающие модули;1 - emitting modules;
2 - рамки;2 - framework;
3 - узел перекрестного питания;3 - node cross power;
4 - зигзагообразные структуры;4 - zigzag structures;
5 - ось симметрии антенны;5 - axis of symmetry of the antenna;
6 - общие проводники рамок;6 - common conductors framework;
7 - проводниковые стойки;7 - conductor racks;
8 - крестообразные директоры;8 - cruciform directors;
9 - отражающий плоский экран;9 - reflective flat screen;
10 - проводящие створки.10 - conductive sash.
Абонентская универсальная поляризационная зигзагообразная антенна состоит из излучающих модулей 1 в виде квадратов со сторонами из проводников, равными половине средней длины волны рабочего диапазона. Внутрь каждого квадрата вписаны по четыре рамки 2 с общими проводниками 6 от середин сторон квадратов модулей 1 с периметрами, равными средней длине волны рабочего диапазона. Противоположные рамки внутри квадрата образуют зигзагообразные структуры 4, перекрестно расположенные внутри каждого модуля 1. В центре излучающих модулей 1 образован узел 3 перекрестного питания от двух источников с их включением в разрывы общих проводников противоположных рамок 2. Модули 1 разнесены между собой и расположены симметрично оси 5 симметрии антенны и перед отражающим плоским экраном 9 и укреплены с ним с помощью проводящих стоек 7. Для дополнительного сужения диаграммы направленности установлены проводящие створки 10 в конструкцию антенны. Проводящие створки 10 размещены по периметру экрана под углом 120 градусов к его плоскости с протяжением до пересечения с плоскостью фазированной решетки. Кроме того, для дополнительного сужения диаграммы направленности установлены крестообразные директоры 8 перед узлом питания 3 каждого модуля 1. Подключение питания к излучающим модулям 1 может быть осуществлено отрезками коаксиального кабеля равных длин от центра антенны на каждый модуль 1 с разделением на ближайшие стойки и по общим проводникам рамок 2 к узлу 3 питания модуля 1, где присоединяют центральную жилу кабеля к противоположной точке питания, а экранированную оплетку - к точке питания проводника прокладки. Питание к излучающим модулям 1 может быть осуществлено с помощью симметрирующих устройств (не показаны), размещенных за экраном 9, с подключением проводников, пропущенных через отверстия под узлами питания. Проводники излучающих модулей 1 могут быть конструктивно выполнены на одной из сторон фольгированного стеклотекстолита, при этом фазированная решетка и отражающий экран 9, выполненный из фольгированного стеклотекстолита, закреплены между собой с помощью проводниковых стоек 7, гальванически соединяющих середины сторон квадратов с отражающим плоским экраном 9.A subscriber universal polarization zigzag antenna consists of radiating modules 1 in the form of squares with sides of conductors equal to half the average wavelength of the operating range. Inside each square, four
Работает абонентская универсальная поляризационная зигзагообразная антенна следующим образом. Схема питания фазированной решетки двумя цепями питания возбуждает при перекрестном включении раздельно от каждой цепи перекрестно расположенные зигзагообразные структуры излучающих модулей 1, формируя в зависимости от соотношения фаз возбуждающих напряжений в рамках 2 модулей 1 линейную или круговую поляризацию в каждом модуле 1 с излучением в направлении нормали к раскрыву антенной решетки. Углы раскрыва диаграмм направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях равны между собой и зависят от апертуры антенны, регулируемой разносом между собой излучающих модулей 1 и их отстоянием от оси симметрии антенны 5 при симметричном их размещении. При синфазном включении всех модулей 1 формируется осесимметричная суммарная диаграмма направленности. Для сужения диаграммы направленности и повышения коэффициента усиления антенны дополнительно используют проводящие створки 10, размещенные по периметру экрана 9, обеспечивающие уменьшение боковых и заднего лепестков диаграммы направленности и крестообразные директоры 8 перед узлами питания 3 модулей 1, повышающие направленные свойства. Как дополнительный эффект крестообразные директоры 8, кроме повышения направленности, обеспечивают регулирование импеданса антенны.The subscriber universal polarization zigzag antenna operates as follows. When a phased array is fed by two power circuits, it excites, when switched on separately, from each circuit, cross-arranged zigzag structures of the emitting modules 1, forming, depending on the phase relationship of the excitation voltages, within the framework of 2 modules 1, a linear or circular polarization in each module 1 with radiation in the normal direction to open the antenna array. The opening angles of the radiation patterns in the horizontal and vertical planes are equal to each other and depend on the aperture of the antenna, which is controlled by the spacing of the emitting modules 1 and their distance from the axis of symmetry of the
Результаты электронного моделирования подтверждают работу предлагаемой антенны, о чем свидетельствуют диаграммы направленности в горизонтальной плоскости (фиг.3, а) и в вертикальной плоскости (фиг.3, б), а также характеристика параметров антенны (фиг.4).The results of electronic modeling confirm the operation of the proposed antenna, as evidenced by radiation patterns in the horizontal plane (Fig. 3, a) and in the vertical plane (Fig. 3, b), as well as the characteristics of the antenna parameters (Fig. 4).
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114757/07A RU2452064C1 (en) | 2011-04-14 | 2011-04-14 | Subscriber universal polarisation zigzag antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114757/07A RU2452064C1 (en) | 2011-04-14 | 2011-04-14 | Subscriber universal polarisation zigzag antenna |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2452064C1 true RU2452064C1 (en) | 2012-05-27 |
Family
ID=46231810
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011114757/07A RU2452064C1 (en) | 2011-04-14 | 2011-04-14 | Subscriber universal polarisation zigzag antenna |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2452064C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4843403A (en) * | 1987-07-29 | 1989-06-27 | Ball Corporation | Broadband notch antenna |
RU2048699C1 (en) * | 1991-08-13 | 1995-11-20 | Акционерное общество открытого типа "Радиофизика" | Phased array of reflector type |
EP0790669A1 (en) * | 1996-02-16 | 1997-08-20 | R.A. Miller Industries, Inc. | Flat plate TV antenna |
RU2117369C1 (en) * | 1997-07-22 | 1998-08-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью "ФАРКОМ" | Phased-out antenna array |
RU2207670C1 (en) * | 2002-04-04 | 2003-06-27 | Орлов Александр Борисович | Antenna |
RU2368042C2 (en) * | 2007-02-19 | 2009-09-20 | Новочеркасское Высшее Военное Командное Училище Связи (Институт Связи) | Subscriber antenna |
-
2011
- 2011-04-14 RU RU2011114757/07A patent/RU2452064C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4843403A (en) * | 1987-07-29 | 1989-06-27 | Ball Corporation | Broadband notch antenna |
RU2048699C1 (en) * | 1991-08-13 | 1995-11-20 | Акционерное общество открытого типа "Радиофизика" | Phased array of reflector type |
EP0790669A1 (en) * | 1996-02-16 | 1997-08-20 | R.A. Miller Industries, Inc. | Flat plate TV antenna |
RU2117369C1 (en) * | 1997-07-22 | 1998-08-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью "ФАРКОМ" | Phased-out antenna array |
RU2207670C1 (en) * | 2002-04-04 | 2003-06-27 | Орлов Александр Борисович | Antenna |
RU2368042C2 (en) * | 2007-02-19 | 2009-09-20 | Новочеркасское Высшее Военное Командное Училище Связи (Институт Связи) | Subscriber antenna |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10033110B2 (en) | Multi-band, multi-polarized wireless communication antenna | |
US10038240B2 (en) | Wide band reconfigurable planar antenna with omnidirectional and directional radiation patterns | |
KR101982132B1 (en) | Circularly polarized patch antennas, antenna arrays and devices including such antennas and arrays | |
US9871296B2 (en) | Mixed structure dual-band dual-beam three-column phased array antenna | |
TWI536660B (en) | Communication device and method for designing multi-antenna system thereof | |
US10186778B2 (en) | Wideband dual-polarized patch antenna array and methods useful in conjunction therewith | |
KR20170027678A (en) | Dual-band dual-polarized antenna module arrangement | |
Moghadas et al. | MEMS-tunable half phase gradient partially reflective surface for beam-shaping | |
US20180034165A1 (en) | Miniaturized dual-polarized base station antenna | |
KR20150110373A (en) | Antenna device | |
WO2016072035A1 (en) | Stripline coupled antenna with periodic slots for wireless electronic devices | |
US8860612B2 (en) | Antenna device for generating reconfigurable high-order mode conical beam | |
GB2517735A (en) | Dual polarized antenna | |
US20180145400A1 (en) | Antenna | |
JPH11163621A (en) | Plane radiation element and omnidirectional antenna utilizing the element | |
WO2014115427A1 (en) | Array antenna | |
JP6397563B2 (en) | Leaky wave antenna | |
Gilmore et al. | Progress on the development of a dual-polarized dense dipole array for the SKA mid-frequency aperture array | |
JP2020161957A (en) | Antenna device | |
CN105990648B (en) | Antenna and communication equipment | |
Chine et al. | Three dimensional, efficient, directive microstrip antenna array | |
RU2452064C1 (en) | Subscriber universal polarisation zigzag antenna | |
Ma et al. | Dual-polarized turning torso antenna array for massive MIMO systems | |
WO2015133458A1 (en) | Array antenna and sector antenna | |
CN115864008A (en) | High cross polarization discrimination double-linear polarization 2-bit programmable super surface |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130415 |