RU2485642C1 - Method for manufacturing of spiral antenna (versions) - Google Patents

Method for manufacturing of spiral antenna (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2485642C1
RU2485642C1 RU2011150136A RU2011150136A RU2485642C1 RU 2485642 C1 RU2485642 C1 RU 2485642C1 RU 2011150136 A RU2011150136 A RU 2011150136A RU 2011150136 A RU2011150136 A RU 2011150136A RU 2485642 C1 RU2485642 C1 RU 2485642C1
Authority
RU
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
conductors
spiral
substrate
antenna
conductor
Prior art date
Application number
RU2011150136A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Константинович Киреев
Борис Семёнович Лобанов
Виктор Иванович Нефёдов
Николай Александрович Трефилов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга"
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
Grant date

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering, communications.
SUBSTANCE: method to manufacture a spiral antenna, in which flat tape straight or zigzag conductors of an antenna spiral are made according to the number of spiral turns from a flexible dielectric material with a low tangent of a loss angle according to the number of conductors, on the surface of each dielectric substrate the tape conductors are rigidly fixed, besides, substrates with attached conductors are collected in the packet by means of their application onto each other with different sides: a substrate with a conductor - a substrate without a conductor, and so that the conductors are opposite to each other, one end of the flat packet is rigidly fixed, the fixed end of the substrates packet is applied onto the side surface of a solid cylindrical object, the diameter of which is equal to two initial radii of the spiral, and the length is more than the width of substrates, a packet of substrates and conductors is screwed onto this object, the manufactured cylindrical packet of substrates and conductors is rigidly fixed, from the rigid cylindrical packet of substrates a cylindrical object is withdrawn, afterwards the inner ends of spiral conductors are connected galvanically with appropriate conductors of a feeder or a matching transformer.
EFFECT: reduced diameter of an antenna aperture and its increased amplification ratio.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике. The invention relates to an antenna technique. Преимущественная область применения спиральных антенн в качестве широкодиапазонных антенн бортовой радиоаппаратуры. An advantageous field of application of helical antennas as wide-band radio antenna board.

Известен способ изготовления спиралей плоских спиральных антенн, который состоит в том, что спиральную форму, по которым протекает волна излучающего тока, изготавливают путем вырезания спиральной ленты требуемой формы из тонкого металлического листа ножницами или штамповкой (Лавров А.С., Резников Г.Б. Антенно-фидерные устройства. - М., Сов. Радио, 1974, см. стр.175). A method for manufacturing spiral planar spiral antennas, which consists in the fact that the spiral shape, which runs wave emitting current produced by cutting the coiled ribbon desired shape of a thin metal sheet or by stamping scissors (Lavrov AS, Reznikov GB antenna-feeder devices -.. Moscow, Soviet Radio, 1974, see p.175)..

При изготовлении спиральной антенны таким способом плоскости витков спиральной антенны расположены перпендикулярно электрической оси антенны. In the manufacture of the helical antenna in this way the plane of the turns of the helical antenna are arranged perpendicular to the electrical axis of the antenna. В этом случае, при заданном рабочем диапазоне частот, уменьшить диаметр апертуры антенны можно за счет увеличения числа витков ее проводников, и уменьшения их ширины. In this case, when a predetermined operating frequency range, reduce the antenna aperture diameter is possible by increasing the number of turns of its conductors, and reducing their width. Уменьшение ширины проводников ведет к уменьшению их индуктивности и увеличению омических потерь за счет увеличения потерь в скин-слое проводников, а следовательно, к уменьшению коэффициента усиления антенны. Reducing the width of the conductors leads to a reduction in the inductance and increase the ohmic losses due to increased losses in the skin layer conductors and, consequently, to a decrease in antenna gain.

В этом случае при проектировании антенн возникает техническое противоречие: улучшение одной технической характеристики (необходимое уменьшение диаметра апертуры антенны бортовой радиоаппаратуры) ведет к ухудшению другой технической характеристики (к уменьшению коэффициента усиления антенны этой аппаратуры). In this case, when designing antennas technical contradiction arises: improved audio technical characteristics (reduction in required diameter of the aperture antenna of radio equipment onboard) leading to deterioration of the other technical characteristics (a reduction in antenna gain of the apparatus). Это техническое противоречие является недостатком аналога, не позволяющим уменьшить диаметр апертуры антенны при заданном рабочем диапазоне частот. This technical contradiction is analog disadvantage which does not allow to reduce the aperture diameter of the antenna at a given operating frequency range.

Общим признаком изобретения и аналога является изготовление проводников антенны в виде многозаходной спирали и гальваническое соединение внутренних концов ветвей спиральных проводников антенны с концами фидера. A common feature of the invention is to manufacture and analog antenna conductors in a multiple-thread spiral and the galvanic connection of the inner ends of the antenna branches spiral conductors with the ends of the feeder.

Наиболее близким аналогом - прототипом заявляемого способа является печатный способ изготовления спиральных проводников плоских спиральных антенн на плоских жестких диэлектрических подложках (Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ: Учебник для радиотехнических специальностей вузов. - М.: Высшая школа, 1988, см. стр.266), который состоит в изготовлении спиральных проводников многозаходной арифметической спиральной антенны путем вытравливания профиля проводников из листа металлической проводящей фольги, предварительно наклеенной на твердую The closest analogue - prototype of the claimed method is a method for manufacturing printed conductors spiral planar spiral antennas on flat rigid dielectric substrates (DM Sazonov Antennas and microwave devices:. Radio Textbook for high schools specialties - M .: Higher School, 1988, see p. .266), which consists in the manufacture of spiral conductors arithmetic multistart helical antenna conductors by etching profile of the conductive metal foil sheet, previously glued to a solid диэлектрическую подложку. a dielectric substrate. Размеры подложки и слоя фольги соответствуют габаритам антенны. The dimensions of the substrate and foil layers correspond to the dimensions of the antenna. Причем поверхность фольги, соответствующая профилю проводников, предварительно защищается от воздействия травящего состава стойким покрытием. Moreover, the foil surface profile corresponding conductors previously protected from exposure to the etching resistant coating composition. Затем начальные участки ветвей спиралей в центре антенны гальванически соединяются с фидером. Then, the initial portions of the spirals in the center of the branches of the antenna are electrically connected to the feeder.

Прототипу присущи недостатки аналога. Prototype analogue inherent disadvantages.

Общими признаками прототипа и изобретения являются закрепление проводника из металлической фольги на диэлектрическую подложку и гальваническое соединение с фидером начальных участков ветвей спиралей в центре антенны. Common features of the invention are prototype and securing the conductor of a metal foil on an insulating substrate and a galvanic connection with the initial parts feeder spirals in the center of the antenna branches.

Предлагаемый способ изготовления спиральных антенн разрешает техническое противоречие за счет того, что плоскости проводников антенны размещаются параллельно электрической оси антенны, поэтому при увеличении длины проводников спирали антенны при уменьшении диаметра ее апертуры при заданном рабочем диапазоне частот, за счет увеличения числа ее витков, не требуется уменьшать их ширину, поэтому омическое сопротивление антенны не увеличивается, омические потери не возрастают. The proposed method for manufacturing helical antennas allows technical contradiction due to the fact that the planes of the conductors of the antenna are arranged parallel to the electrical axis of the antenna, so increasing the length of helix conductor antenna while reducing the diameter of its aperture at a predetermined operating frequency range, by increasing the number of its turns, is required to reduce their width, so the ohmic resistance of the antenna is not increased, the ohmic loss is increased.

Техническим результатом изобретения, при заданном рабочем диапазоне частот, является уменьшение диаметра апертуры антенны и увеличение ее коэффициента усиления, что обеспечивается расположением боковых поверхностей плоских металлических проводников спиральной антенны параллельно электрической оси антенны. The technical result of the invention, when a predetermined operating frequency range, a reduction in the diameter of the aperture of the antenna and increase its gain factor, which is provided located side surfaces of flat metal conductors of the spiral antenna parallel electrical axis of the antenna.

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена плоская диэлектрическая подложка прямоугольной формы с закрепленным на ней ленточным проводником по первому варианту исполнения изобретения. 1 is a flat rectangular dielectric substrate fixed thereto with ribbon conductor according to the first embodiment of the invention.

На фиг.2 представлена плоская диэлектрическая подложка прямоугольной формы с закрепленным на ней ленточным проводником по второму варианту исполнения изобретения. 2 is a flat rectangular dielectric substrate fixed thereto with a tape guide according to the second embodiment of the invention.

На фиг.3 представлен вид на апертуру плоской спиральной антенны, изготовленной заявляемым способом по первому и второму варианту исполнения изобретения. 3 is a view of the aperture of the flat spiral antenna made by the claimed method of the first and second embodiment of the invention.

На фиг.4 представлен график зависимости от рабочей длины волны антенн, отношение коэффициента усиления антенны, изготовленной по способу-прототипу, к коэффициенту усиления антенны, изготовленной по изобретению. 4 is a graph of the operating wavelength of the antenna, the gain ratio of the antenna manufactured according to the prior art, a gain of the antenna manufactured according to the invention. На графике по оси абсцисс отложена рабочая длина волны антенн в миллиметрах, а по оси ординат - относительный коэффициент усиления антенн. The graph of operating wavelength antennas abscissa in millimeters, and the ordinate - relative gain antennas.

На фигурах введены обозначения. In the drawings, notation is introduced.

1 - проводник спирали антенны; 1 - helix antenna conductor;

2 - диэлектрическая подложка; 2 - dielectric substrate;

3 - вывод проводника, изготовленный заодно с проводником. 3 - output conductor, made integral with the conductor.

Первый вариант исполнения изобретения. The first embodiment of the invention.

Способ изготовления плоской спиральной антенны по первому варианту изобретения состоит в следующем. A method of manufacturing a flat spiral antenna according to the first embodiment of the invention is as follows.

По числу заходов спирали антенны изготавливают ленточные проводники спирали антенны, например, из латунной фольги (фиг.1). According to the number of entries made helix antenna conductors conveyor helix antenna, for example, of brass foil (1). Длину проводника L спирали рассчитывают по известной формуле (1): Spiral conductor length L is calculated using the known formula (1):

Figure 00000001

где b - начальный радиус спирали, причем b≤λ мin /2π ДН where b - the initial radius of the helix, and b≤λ MIN / 2π Nam

(ДН - диаграмма направленности антенны). (Nam - antenna pattern).

N - число витков спирали, w - толщина проводника спирали, М - отношение произведения суммы толщины подложки, на которую будет нанесен проводник, и толщины проводника на число заходов спирали к толщине проводника). N - number of turns of the helix, w - the thickness of the helix conductor, F - ratio of the product sum of the substrate thicknesses which will be applied to conductor and conductor thickness on the number of accesses to the thickness of the helix conductor).

N - определяется из соотношения (2): N - defined as the relation (2):

Figure 00000002

где D мах - максимальный диаметр спиральной антенны, зависит от максимальной рабочей длины волны λ мах и определяется из неравенства D мах ≥λ мах /π. wherein D max - maximum diameter of the helical antenna depends on the maximum operating wavelength λ max, and the length is determined from the inequality D max ≥λ max / π.

Ширина ленточного проводника больше глубины проникновения электромагнитной волны за апертуру антенны и не зависит от его длины. The width of the strip conductor greater than the depth of penetration of the electromagnetic waves for the antenna aperture and is independent of its length.

По числу проводников спирали изготавливают плоские ленточные гибкие диэлектрические подложки (фиг.1), толщина которых зависит от диаметра апертуры антенны, требуемого числа витков проводника и числа заходов спирали и определяется по формуле (3): By the number of the spiral conductors is made flat belt flexible dielectric substrate (1), the thickness of which depends on the diameter of the antenna aperture, the required number of turns of the conductor and the number of entries and spirals defined by the formula (3):

Figure 00000003

где d - толщина подложки, Z - число заходов спирали. where d - the thickness of the substrate, Z - the number of entries helix.

Ширина подложки должна быть больше ширины h прямолинейного проводника, причем h<<λ мin , где λ мin - минимальная рабочая длина волны. The width of the substrate must be greater than the width h of rectilinear conductor, and h << λ MIN, where λ MIN - minimum operating wavelength.

Подложки изготавливают из гибких листов диэлектрического материала, например полиэтилена, фторопласта с малым тангенсом угла потерь (tg'<0,01, где ε' - действительная часть относительной комплексной диэлектрической проницаемости материала листов) нарезают ленточные полоски, ширина которых равна или более ширины проводников антенны, а длина равна длине проводников. Substrates made of flexible sheets of dielectric material, for example polyethylene, fluoroplastic with a small loss tangent (tg '<0,01, where ε' - real part of the relative complex permittivity of the material sheet) is cut tape strips whose width is equal to or greater than the width of the antenna conductors and a length equal to the length of conductors.

После чего на каждую диэлектрическую подложку наклеивают или другим способом жестко закрепляют ленточные металлические полоски - проводники. Then on each dielectric substrate is glued or otherwise rigidly fixed conveyor metal strips - conductors.

Подложки с прикрепленными проводниками собирают в пакет путем накладывания их одна на другую разными сторонами: подложка с проводником - подложка без проводника, и так, чтобы проводники были напротив друг друга. Substrates with attached wires are stacked by laying them on one another the different parties: a substrate with the conductor - substrate without a guide, and so that the conductors are opposed to each other. Жестко скрепляют один конец плоского пакета, содержащий выводы проводников, например, склеиванием или тонким хомутом из диэлектрика. Rigidly fastened one end of a flat package containing the conclusions of the conductors, for example, gluing or the yoke of a thin dielectric. Скрепленный конец пакета подложек накладывают на жесткий цилиндрический предмет, диаметр которого равен двум начальным радиусам спирали антенны, а длина больше ширины подложек, после чего накручивают пакет из подложек и проводников на цилиндрический предмет, например вручную. Bonded substrates end packet applied to a hard cylindrical object with a diameter equal to two initial radii spiral antenna, and a length greater than the width of the substrates, and then wind the package from the substrates and conductors on the cylindrical object, for example manually. Подложки с проводниками принимают форму круговых спиралей. Substrate with conductors take the form of circular spirals. Жестко фиксируют изготовленный цилиндрический пакет, например механически, путем помещения в жесткую цилиндрическую обойму (корпус). Rigidly fixed cylindrical package made, for example mechanically, by placing a rigid cylindrical cage (housing). Из готового жесткого цилиндрического пакета вынимают цилиндрический предмет. From the finished hard cylindrical package removed cylindrical object.

Внутренние концы спиральных проводников гальванически, например путем пайки, соединяют с соответствующими проводниками фидера или согласующего трансформатора (3) (фиг.3). The inner ends of spiral conductors electrically, for example by soldering, connected to respective conductors of the feeder, or a matching transformer (3) (Figure 3).

После этой операции плоская спиральная антенна готова к ее использованию. After this operation, the flat spiral antenna is ready for its use.

Отличительные признаки изобретения по первому варианту. The distinguishing features of the invention according to the first embodiment.

Изготавливают плоские ленточные проводники спирали антенны по числу заходов спирали, длину которых определяют по формуле (1): Produced flat ribbon conductors of the spiral antenna according to the number of entries spiral, which length is determined by the formula (1):

Figure 00000004

где b - начальный радиус спирали, причем b≤λ мin /2π; where b - the initial radius of the helix, and b≤λ MIN / 2π;

N - число витков спирали, w - толщина проводника спирали; N - number of turns of the helix, w - the thickness of the helix conductor;

М - отношение произведения суммы толщины подложки и толщины проводника на число заходов спирали к толщине проводника. M - ratio of the product sum of the substrate thickness and the thickness of conductor on the number of accesses to the thickness of the helix conductor. Ширина ленточных проводников больше глубины проникновения электромагнитной волны за апертуру антенны. The width of the strip conductors longer penetration depth of the electromagnetic wave of the antenna aperture.

Изготавливают плоские ленточные подложки из гибкого диэлектрического материала с малым тангенсом угла потерь по числу подводников, толщина которых рассчитывается по формуле (3): Flat belt substrate is made of a flexible material with a low dielectric loss tangent by the number of divers, the thickness of which is calculated by formula (3):

Figure 00000005

где d - толщина подложки, Z - число заходов спирали. where d - the thickness of the substrate, Z - the number of entries helix.

Ширина подложки больше ширины h прямолинейного проводника, причем h<<λ мin , где λ мin - минимальная рабочая длина волны рабочего диапазона частот антенны. The width of the substrate greater than the width h of rectilinear conductor, and h << λ MIN, where λ MIN - minimum operating wavelength of the antenna operating frequency band.

На поверхности каждой диэлектрической подложки жестко закрепляют ленточные проводники. On the surface of each dielectric substrate is rigidly fixed tape guides.

Подложки с прикрепленными проводниками собирают в пакет путем накладывания их одна на другую разными сторонами: подложки с проводником - подложка без проводника, и так чтобы проводники были напротив друг друга. Substrates with attached wires are stacked by laying them on one another the different parties: a substrate with the conductor - substrate without a guide, and so that the conductors are opposed to each other.

Жестко скрепляют один конец плоского пакета, скрепленный конец пакета подложек накладывают на боковую поверхность твердого цилиндрического предмета, диаметр которого равен двум начальным радиусам спирали, а длина больше ширины подложек, накручивают на этот предмет пакет из подложек и проводников. Rigidly fasten one end of the flat package, package substrates bonded end supported on a surface of a solid cylindrical object with a diameter equal to the radii of the two primary coils, and a length greater than the width of the substrates, wind on the package object of the substrates and conductors.

Жестко фиксируют изготовленный цилиндрический пакет подложек с проводниками, из жесткого цилиндрического пакета подложек вынимают цилиндрический предмет, после чего внутренние концы спиральных проводников соединяют гальванически с соответствующими проводниками фидера или согласующего трансформатора. Rigidly fixed cylindrical package substrates manufactured with conductors of a rigid cylindrical package substrates cylindrical object is removed, whereupon the inner ends of spiral conductors are electrically connected with respective conductors of the feeder, or a matching transformer.

Второй вариант исполнения изобретения. The second embodiment of the invention.

Способ изготовления плоской спиральной антенны по второму варианту исполнения изобретения. A method of manufacturing a flat spiral antenna according to the second embodiment of the invention.

По числу заходов спирали антенны изготавливают зигзагообразные ленточные проводники спирали антенны, например, в форме меандра из латунной фольги (фиг.2). By the number of taps of the spiral antenna is made zigzag strip conductors helix antenna, for example, meandering of brass foil (2). Длину выпрямленного проводника L спирали рассчитывают по известной формуле (1): The length L of the rectified conductor spirals are calculated using the known formula (1):

Figure 00000006

где b - начальный радиус спирали, причем b≤λ мin /2π; where b - the initial radius of the helix, and b≤λ MIN / 2π;

N - число витков спирали из спрямленных проводников, w - толщина проводника спирали; N - number of spiral turns of the straightened conductors, w - the thickness of the helix conductor;

М - отношение произведения суммы толщины подложки и толщины проводника на число заходов спирали к толщине проводника; M - ratio of the product sum of the substrate thickness and the thickness of conductor on the number of accesses to the thickness of the helix conductor;

N - определяется из соотношения (2): N - defined as the relation (2):

Figure 00000007

где D мах - максимальный диаметр спиральной антенны, зависит от максимальной рабочей длины волны λ мах и определяется из неравенства D мах ≥λ мах /π. wherein D max - maximum diameter of the helical antenna depends on the maximum operating wavelength λ max, and the length is determined from the inequality D max ≥λ max / π.

Ширина ленточного проводника больше глубины проникновения электромагнитной волны за апертуру антенны и не зависит от его длины. The width of the strip conductor greater than the depth of penetration of the electromagnetic waves for the antenna aperture and is independent of its length.

По числу проводников спирали изготавливают плоские ленточные гибкие диэлектрические подложки (фиг.2), толщина которых зависит от диаметра апертуры антенны, требуемого числа витков проводника и числа заходов спирали и определяется по формуле (3) By the number of the flat belt flexible dielectric substrate (2) helix conductors are made, the thickness of which depends on the diameter of the antenna aperture, the required number of turns of the conductor and the number of entries and spirals defined by the formula (3)

Figure 00000008

где d - толщина подложки, Z - число заходов спирали. where d - the thickness of the substrate, Z - the number of entries helix.

Ширина подложки должна быть больше ширины h габаритной ширины зигзагообразного проводника, причем h<<λ мin , где λ мin - минимальная рабочая длина волны. The width of the substrate must be greater than the width h of the conductor width of the zigzag, wherein h << λ MIN, where λ MIN - minimum operating wavelength.

Подложки изготавливают из гибких листов диэлектрического материала, например полиэтилена, фторопласта с малым тангенсом угла потерь (tg'<0,01, где ε' - действительная часть относительной комплексной диэлектрической проницаемости материала листов) нарезают ленточные полоски, ширина которых равна или более габаритной ширины зигзагообразных проводников антенны, а длина равна габаритной длине зигзагообразных проводников. Substrates made of flexible sheets of dielectric material, for example polyethylene, fluoroplastic with a small loss tangent (tg '<0,01, where ε' - real part of the relative complex permittivity of the material sheet) is cut tape strips whose width is equal to or more than the overall width of zigzag antenna conductor and a length equal to the overall length of zigzag wire.

После чего на каждую диэлектрическую подложку наклеивают или другим способом жестко закрепляют зигзагообразные ленточные проводники. Then on each dielectric substrate is glued or otherwise rigidly secured zigzag strip conductors.

Подложки с прикрепленными проводниками собирают в пакет путем накладывания их одна на другую разными сторонами: подложка с проводником - подложка без проводника, и так, чтобы проводники были напротив друг друга. Substrates with attached wires are stacked by laying them on one another the different parties: a substrate with the conductor - substrate without a guide, and so that the conductors are opposed to each other. Жестко скрепляют один конец плоского пакета, содержащий выводы проводников, например, склеиванием или тонким хомутом из диэлектрика. Rigidly fastened one end of a flat package containing the conclusions of the conductors, for example, gluing or the yoke of a thin dielectric. Скрепленный конец пакета подложек накладывают на жесткий цилиндрический предмет, диаметр которого равен двум начальным радиусам спирали антенны, а длина больше ширины подложек, после чего накручивают пакет из подложек и проводников на цилиндрический предмет, например вручную. Bonded substrates end packet applied to a hard cylindrical object with a diameter equal to two initial radii spiral antenna, and a length greater than the width of the substrates, and then wind the package from the substrates and conductors on the cylindrical object, for example manually. Подложки с проводниками принимают форму круговых спиралей. Substrate with conductors take the form of circular spirals. Жестко фиксируют изготовленный цилиндрический пакет, например механически, путем помещения в жесткую цилиндрическую обойму (корпус). Rigidly fixed cylindrical package made, for example mechanically, by placing a rigid cylindrical cage (housing). Из готового жесткого цилиндрического пакета вынимают цилиндрический предмет. From the finished hard cylindrical package removed cylindrical object.

Внутренние концы - выводы 3 (фиг.3) спиральных проводников гальванически, например путем пайки, соединяют с соответствующими проводниками фидера или согласующего трансформатора. The inner ends - pins 3 (3) helical conductors electrically, for example by soldering, connected to respective conductors of the feeder, or a matching transformer.

После этой операции плоская спиральная антенна готова к ее использованию. After this operation, the flat spiral antenna is ready for its use.

Физическая длина металлических прямоугольных полосок зигзагообразной формы больше длины подложек обеспечивает увеличение их индуктивности по сравнению с первым вариантом исполнения изобретения, что позволяет снизить размеры апертуры антенны еще больше, чем в первом варианте исполнения изобретения. The physical length of rectangular metal strips zigzag shape over the length of their substrates provides increased inductance compared with the first embodiment of the invention, thereby reducing the antenna aperture size, even more than in the first embodiment of the invention.

Отличительные признаки изобретения по второму варианту. The distinguishing features of the invention according to the second embodiment.

Изготавливают зигзагообразные ленточные проводники спирали антенны, длину выпрямленного проводника L спирали рассчитывают по известной формуле (1): Make zigzag belt spiral antenna conductors, the length of the straightened wire helix L calculated by the known formula (1):

Figure 00000009

где b - начальный радиус спирали, причем b≤λ мin /2π; where b - the initial radius of the helix, and b≤λ MIN / 2π;

N - число витков спирали, w - толщина проводника спирали; N - number of turns of the helix, w - the thickness of the helix conductor;

М - отношение произведения суммы толщины подложки и толщины проводника на число заходов спирали к толщине проводника; M - ratio of the product sum of the substrate thickness and the thickness of conductor on the number of accesses to the thickness of the helix conductor;

N - определяется из соотношения (2): N - defined as the relation (2):

Figure 00000010

где D мах - максимальный диаметр спиральной антенны определяется из неравенства D мax ≥λ мах /π. wherein D max - maximum diameter of the helical antenna is determined from the inequality D MAX ≥λ max / π.

Ширина ленточного проводника выполнена больше глубины проникновения электромагнитной волны за апертуру. The width of the strip conductor is made greater than the depth of penetration of the electromagnetic wave for the aperture.

По числу проводников спирали изготавливают плоские ленточные гибкие диэлектрические подложки, толщину которых определяют по формуле (3): By the number of the spiral conductors is made flat belt flexible dielectric substrate, the thickness of which is determined by the formula (3):

Figure 00000011

где d - толщина подложки, Z - число заходов спирали; where d - the thickness of the substrate, Z - the number of taps of the helix;

ширина подложки больше ширины h габаритной ширины зигзагообразного проводника, причем h<<λ мin где λ мin - минимальная рабочая длина волны. width greater than the width h of the substrate width of the zig-zag conductor, and h << λ where λ MIN MIN - minimum operating wavelength.

Подложки изготавливают из гибких листов диэлектрического материала с малым тангенсом угла потерь, нарезают ленточные полоски, ширина которых равна или более габаритной ширины зигзагообразных проводников антенны, а длина равна габаритной длине зигзагообразных проводников. Substrates made of flexible sheets of dielectric material having a small loss tangent cut tape strips whose width is equal to or more than the overall width of the zigzag antenna conductor and a length equal to the overall length of zigzag wire.

После чего на каждую диэлектрическую подложку жестко закрепляют зигзагообразные ленточные проводники, подложки с прикрепленными проводниками собирают в пакет путем накладывания их одна на другую, разными сторонами: подложка с проводником - подложка без проводника, и так чтобы проводники были напротив друг друга, жестко скрепляют один конец плоского пакета, содержащий выводы проводников. Then on each dielectric substrate is rigidly fixed zigzag strip conductors substrate with attached wires are stacked by laying them on one another, the different parties: a substrate with the conductor - substrate without a guide, and so that the conductors are opposed to each other, are rigidly fastened one end a flat package comprising conductors conclusions.

Скрепленный конец пакета подложек накладывают на жесткий цилиндрический предмет, диаметр которого равен двум начальным радиусам спирали антенны, а длина больше ширины подложек. Bonded substrates end packet applied to a hard cylindrical object with a diameter equal to two initial radii spiral antenna, and a length greater than the width of the substrates.

После чего накручивают пакет из подложек и проводников на цилиндрический предмет, жестко фиксируют изготовленный цилиндрический пакет, из готового жесткого цилиндрического пакета вынимают цилиндрический предмет, внутренние концы - выводы спиральных проводников гальванически соединяют с соответствующими проводниками фидера или согласующего трансформатора. Then wind the package from the substrates and conductors on the cylindrical object made rigidly fixed a cylindrical package of the finished package is taken out of the cylindrical rigid cylindrical object, the inner ends - conclusions helical conductors are electrically connected to respective conductors of the feeder, or a matching transformer.

Реализация способа Implementation method

Заявляемым способом была изготовлена двухзаходная плоская арифметическая спиральная антенна, которая имела следующие характеристики. Claimed method was made flat arithmetic bifilar helical antenna, which has the following characteristics.

Параметры двухзаходной антенны, изготовленной по первому варианту исполнения изобретения: Parameters bifilar antenna manufactured according to the first embodiment of the invention:

- диапазон частот измерений от 1 до 4,7 ГГц; - the frequency measurement range of from 1 to 4.7 GHz;

- диапазон длин волн измерений 300-64 мм; - wavelength range measurements 300-64 mm;

- максимальный диаметр антенны - 100 мм; - maximum diameter of the antenna - 100 mm;

- число витков одного плеча антенны - 5; - the number of turns of one arm of the antenna - 5;

- количество подложек - 2; - number of substrates - 2;

- длина и ширина прямоугольных подложек 945×15 мм; - the length and width of the rectangular substrate 945 × 15 mm;

- длина и ширина прямоугольных проводников 945×4 мм; - the length and width of the rectangular conductor 945 × 4 mm;

- толщина проводников - 0,05 мм; - the thickness of the conductors - 0.05 mm;

- количество проводников - 2; - the number of conductors - 2;

- диаметр жесткого цилиндрического тела 20 мм. - diameter of the rigid cylindrical body 20 mm.

Кроме того, была изготовлена антенна по способу-прототипу. Furthermore, it was manufactured antenna according to the prior art.

Параметры двухзаходной антенны, изготовленной по способу-прототипу: bifilar antenna parameters produced by the method of the prototype:

- диапазон частот измерений от 1 до 4,7 ГГц; - the frequency measurement range of from 1 to 4.7 GHz;

- диапазон длин волн измерений 300-64 мм; - wavelength range measurements 300-64 mm;

- максимальный диаметр антенны - 100 мм; - maximum diameter of the antenna - 100 mm;

- число витков одного плеча антенны - 5; - the number of turns of one arm of the antenna - 5;

- длина и ширина прямоугольных проводников - 945×2; - the length and width of the rectangular conductors - 945 × 2;

- толщина проводников - 0,05 мм; - the thickness of the conductors - 0.05 mm;

- минимальный диаметр спирали антенны - 20 мм. - the minimum diameter of the antenna spiral - 20 mm.

Лабораторные измерения антенны, изготовленной по способу-прототипу, и антенны, изготовленной по предлагаемому способу, показали уменьшение рабочей частоты нижней границы рабочего диапазона на 30% и увеличение коэффициента усиления антенны в 2 раза, изготовленной по изобретению, по сравнению с прототипом с ростом рабочей длины волны (фиг.4). Laboratory measurements of the antenna manufactured according to the prior art, and an antenna manufactured according to the proposed method, showed a decrease in the operating frequency lower by 30% the boundary operating range and increased antenna gain factor of 2, made according to the invention compared with the prior art with increasing the working length waves (Figure 4). На наибольшей длине волны коэффициент усиления антенны прототипа в два с лишним раза меньше, чем у предлагаемой антенны за счет большей мощности потерь в антенне из-за меньшего сечения проводника. At the highest coefficient of wavelength a prototype antenna gain in more than two times smaller than that of the proposed antenna due to the greater power losses in the antenna due to the smaller cross section of the conductor. Изготовить антенну по способу-прототипу с шириной проводников w=4 мм при М=4 и числе витков N=5 принципиально невозможно, поэтому в антенне-прототипе невозможно обеспечить такое же значение коэффициента усиления. To manufacture the antenna according to the prior art with conductor width w = 4 mm when M = 4 and N = number of turns 5 fundamentally impossible, so the antenna prototype is impossible to provide the same gain value.

Лабораторные измерения антенны, изготовленной по изобретению, и антенны, изготовленной по способу-прототипу, показали, что омические потери в проводниках антенны, изготовленной заявляемым способом, в два раза меньше потерь в проводниках антенны, изготовленной по способу-прототипу. Laboratory measurements of the antenna manufactured according to the invention and an antenna manufactured according to the prior art showed that the ohmic losses in the antenna conductors manufactured by the claimed method is twice fewer losses in the conductors of the antenna manufactured according to the prior art.

Аналогичным образом был произведен эксперимент со вторым вариантом исполнения изобретения и был получен объявленный технический результат изобретения. Similarly, an experiment was made with a second embodiment of the invention was obtained and declared technical result of the invention.

Claims (2)

  1. 1. Способ изготовления спиральной антенны, основанный на закреплении проводников спирали на плоской диэлектрической подложке, включающий соединение внутренних концов спиральных проводников гальванически с соответствующими проводниками фидера или согласующего трансформатора, отличающийся тем, что изготавливают плоские ленточные проводники спирали антенны по числу заходов спирали, длину которых определяют по формуле (1): 1. A method of manufacturing a helical antenna based on attaching the spiral conductors on a flat dielectric substrate comprising the compound of the inner ends of spiral conductors electrically with respective conductors of the feeder, or a matching transformer, characterized in that the produced flat ribbon conductors of the spiral antenna number of entries spiral, which determine the length according to formula (1):
    Figure 00000012

    где b - начальный радиус спирали, причем b≤λ min /2π ДН where b - the initial radius of the helix, and b≤λ min / 2π Nam
    (ДН - диаграмма направленности антенны); (Nam - antenna pattern);
    N - число витков спирали, w - толщина проводника спирали; N - number of turns of the helix, w - the thickness of the helix conductor;
    М - отношение произведения суммы толщины подложки и толщины M - ratio of the product sum of the substrate thickness and the thickness
    проводника на число заходов спирали к толщине проводника; spiral conductor by the number of visits to the thickness of the conductor;
    причем ширина ленточных проводников больше глубины проникновения электромагнитной волны на апертуру антенны, кроме того, изготавливают плоские ленточные подложки из гибкого диэлектрического материала с малым тангенсом угла потерь по числу проводников, толщина которых рассчитывается по формуле (3): the width of strip conductors longer penetration depth of the electromagnetic wave at the antenna aperture, moreover, the substrate is made flat ribbon of flexible material with a low dielectric loss tangent in the number of conductors, thickness calculated by formula (3):
    Figure 00000013

    где d - толщина подложки, Z - число заходов спирали, where d - the thickness of the substrate, Z - the number of entries helix
    ширина подложки больше ширины h прямолинейного проводника, причем h<<λ min , где λ min - минимальная рабочая длина волны рабочего диапазона частот антенны, после чего на поверхности каждой диэлектрической подложки жестко закрепляют ленточные проводники, причем подложки с прикрепленными проводниками собирают в пакет путем накладывания их одна на другую разными сторонами: подложки с проводником - подложка без проводника, и так, чтобы проводники были напротив друг друга, жестко скрепляют один конец плоского пакета, скрепленный конец пакета подл substrate width greater than the width h of rectilinear conductor, and h << λ min, where λ min - minimal working length of the antenna operating wavelength band, after which the surface of each dielectric substrate is rigidly fixed tape guides, wherein the substrate with the attached wires are stacked by overlaying them one to another by different parties: a substrate with the conductor - substrate without a guide, and so that the conductors are opposed to each other, are rigidly fastened one end of the flat package, a package bonded end vile жек накладывают на боковую поверхность твердого цилиндрического предмета, диаметр которого равен двум начальным радиусам спирали, а длина больше ширины подложек, накручивают на этот предмет пакет из подложек и проводников, жестко фиксируют изготовленный цилиндрический пакет подложек с проводниками, из жесткого цилиндрического пакета подложек вынимают цилиндрический предмет, после чего внутренние концы спиральных проводников соединяют гальванически с соответствующими проводниками фидера или согласующего трансформатора. rods supported on a surface of a solid cylindrical object with a diameter equal to two initial radii of the spiral and the length larger than the width of substrates wind on this item packet of the substrates and conductors rigidly fixed manufactured cylindrical package substrate having conductors of a rigid cylindrical substrate package is removed cylindrical object , whereupon the inner ends of spiral conductors are electrically connected with respective conductors of the feeder, or a matching transformer.
  2. 2. Способ изготовления спиральной антенны, основанный на закреплении проводников спирали на плоской диэлектрической подложке, включающий соединение внутренних концов спиральных проводников гальванически с соответствующими проводниками фидера или согласующего трансформатора, отличающийся тем, что изготавливают зигзагообразные ленточные проводники спирали антенны, длину выпрямленного проводника L спирали определяют по известной формуле (1): 2. A method for manufacturing a helical antenna based on attaching the spiral conductors on a flat dielectric substrate comprising the compound of the inner ends of spiral conductors electrically with respective conductors of the feeder, or a matching transformer, characterized in that the strip conductors are made zigzag spiral antenna, the length of the straightened wire helix is ​​determined by L known formula (1):
    Figure 00000014

    где b - начальный радиус спирали, причем b≤λ min /2π; where b - the initial radius of the helix, and b≤λ min / 2π;
    N - число витков спирали, w - толщина проводника спирали; N - number of turns of the helix, w - the thickness of the helix conductor;
    М - отношение произведения суммы толщины подложки и толщины проводника на число заходов спирали к толщине проводника; M - ratio of the product sum of the substrate thickness and the thickness of conductor on the number of accesses to the thickness of the helix conductor;
    N - определяется из соотношения (2): N - defined as the relation (2):
    Figure 00000015

    где D max - максимальный диаметр спиральной антенны - определяется из неравенства D max ≥λ max /π; wherein D max - maximum diameter of the helical antenna - to be determined from the inequality D max ≥λ max / π;
    причем ширина ленточного проводника больше глубины проникновения электромагнитной волны за апертуру, по числу проводников спирали изготавливают плоские ленточные гибкие диэлектрические подложки, толщину которых определяют по формуле (3): wherein the strip conductor width greater than the depth of penetration of an electromagnetic wave for aperture number of the spiral conductors is made flat belt flexible dielectric substrate, the thickness of which is determined by the formula (3):
    Figure 00000013

    где d - толщина подложки, Z - число заходов спирали; where d - the thickness of the substrate, Z - the number of taps of the helix;
    ширина подложки больше ширины h габаритной ширины зигзагообразного проводника, причем h<<λ min , где λ min - минимальная рабочая длина волны, причем подложки изготавливают из гибких листов диэлектрического материала с малым тангенсом угла потерь, нарезают ленточные полоски, ширина которых равна или более габаритной ширины зигзагообразных проводников антенны, а длина равна габаритной длине зигзагообразных проводников, после чего на каждую диэлектрическую подложку жестко закрепляют зигзагообразные ленточные проводники, подложки с прикрепле width greater than the width h of the substrate width of the zig-zag conductor, and h << λ min, where λ min - minimum operating wavelength, wherein the substrate is made of a flexible sheet material with a small dielectric loss tangent cut tape strips whose width is equal to or more headroom the width of the zigzag antenna conductor and a length equal to the overall length of zigzag wire, then for each dielectric substrate is rigidly fixed zigzag strip conductors are attached to the substrate нными проводниками собирают в пакет путем накладывания их одна на другую разными сторонами: подложка с проводником - подложка без проводника, и так, чтобы проводники были напротив друг друга, жестко скрепляют один конец плоского пакета, содержащий выводы проводников, скрепленный конец пакета подложек накладывают на жесткий цилиндрический предмет, диаметр которого равен двум начальным радиусам спирали антенны, а длина больше ширины подложек, после чего накручивают пакет из подложек и проводников на цилиндрический предмет, жестко фиксиру nnym conductors are stacked by laying them on one another the different parties: a substrate with the conductor - substrate without a guide, and so that the conductors are opposed to each other, are rigidly fastened one end of a flat package containing the conductors conclusions bonded end substrates packet is applied to a hard a cylindrical object with a diameter equal to two initial radii spiral antenna, and a length greater than the width of the substrates, and then wind the package from the substrates and conductors on the cylindrical object, rigidly fixes ют изготовленный цилиндрический пакет, из готового жесткого цилиндрического пакета вынимают цилиндрический предмет, внутренние концы - выводы спиральных проводников гальванически соединяют с соответствующими проводниками фидера или согласующего трансформатора. are made cylindrical package of the finished package is taken out of the cylindrical rigid cylindrical object, the inner ends - conclusions helical conductors are electrically connected to respective conductors of the feeder, or a matching transformer.
RU2011150136A 2011-12-12 2011-12-12 Method for manufacturing of spiral antenna (versions) RU2485642C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011150136A RU2485642C1 (en) 2011-12-12 2011-12-12 Method for manufacturing of spiral antenna (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011150136A RU2485642C1 (en) 2011-12-12 2011-12-12 Method for manufacturing of spiral antenna (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2485642C1 true RU2485642C1 (en) 2013-06-20

Family

ID=48786522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011150136A RU2485642C1 (en) 2011-12-12 2011-12-12 Method for manufacturing of spiral antenna (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2485642C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2530264C1 (en) * 2013-08-28 2014-10-10 Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" Spiral antenna
RU2625093C1 (en) * 2016-10-27 2017-07-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of spiral antenna manufacture

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1032958B1 (en) * 1997-11-18 2003-02-05 Ericsson Inc. Compact antenna feed circuits
RU2208272C2 (en) * 1996-07-31 2003-07-10 Квэлкомм Инкорпорейтед Helix antenna with bent segments
US7002530B1 (en) * 2004-09-30 2006-02-21 Etop Technology Co., Ltd. Antenna
UA18428U *
RU2369948C1 (en) * 2008-04-30 2009-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" Helical antenna

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA18428U *
RU2208272C2 (en) * 1996-07-31 2003-07-10 Квэлкомм Инкорпорейтед Helix antenna with bent segments
EP1032958B1 (en) * 1997-11-18 2003-02-05 Ericsson Inc. Compact antenna feed circuits
US7002530B1 (en) * 2004-09-30 2006-02-21 Etop Technology Co., Ltd. Antenna
RU2369948C1 (en) * 2008-04-30 2009-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" Helical antenna

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2530264C1 (en) * 2013-08-28 2014-10-10 Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" Spiral antenna
RU2625093C1 (en) * 2016-10-27 2017-07-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of spiral antenna manufacture

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6094179A (en) Antenna
US6285325B1 (en) Compact wideband microstrip antenna with leaky-wave excitation
US7352328B2 (en) Flat-plate MIMO array antenna with isolation element
US20110121822A1 (en) Planar communications antenna having an epicyclic structure and isotropic radiation, and associated methods
US6982675B2 (en) Internal multi-band antenna with multiple layers
EP1343223A1 (en) Antenna
Jiang et al. A novel UWB antenna with dual notched bands for WiMAX and WLAN applications
WO2012073591A1 (en) High-frequency signal line
US7183998B2 (en) Micro-helix antenna and methods for making same
US4945363A (en) Conical spiral antenna
JP2000022421A (en) Chip antenna and radio device mounted with it
US5541610A (en) Antenna for a radio communication apparatus
WO2016073072A1 (en) Dielectric-core antennas surrounded by patterned metallic metasurfaces to realize radio-transparent antennas
US20060055619A1 (en) Coupled sectorial loop antenna for ultra-wideband applications
Sun et al. Subwavelength substrate-integrated Fabry-Pérot cavity antennas using artificial magnetic conductor
Ojaroudi et al. Dual band-notched small monopole antenna with novel coupled inverted U-ring strip and novel fork-shaped slit for UWB applications
JPH05259724A (en) Print antenna
US20090256777A1 (en) Planar antenna device and radio communication device using the same
JP2008125115A (en) Composite antenna
JP2006140735A (en) Planar antenna
US4675690A (en) Conical spiral antenna
US20100201578A1 (en) Half-loop chip antenna and associated methods
JP2011035519A (en) The antenna device
US7136021B2 (en) Ceramic chip antenna
CN1545749A (en) Multilevel and space-filling ground-plane for miniature and multiband antenna

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20170227