RU2528091C1 - Biconical antenna - Google Patents

Biconical antenna

Info

Publication number
RU2528091C1
RU2528091C1 RU2013117131A RU2013117131A RU2528091C1 RU 2528091 C1 RU2528091 C1 RU 2528091C1 RU 2013117131 A RU2013117131 A RU 2013117131A RU 2013117131 A RU2013117131 A RU 2013117131A RU 2528091 C1 RU2528091 C1 RU 2528091C1
Authority
RU
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
antenna
dipoles
longitudinal
grooves
axis
Prior art date
Application number
RU2013117131A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Жефер Абдулхаюмович Сабиров
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Специальное Конструкторское Бюро Радиоизмерительной Аппаратуры"
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, communication.
SUBSTANCE: antenna comprises two identical dipoles, each in form of a metal cone made of a good conductor. The longitudinal axis of the dipoles coincides with the longitudinal axis of the antenna, wherein the dipoles in the antenna face each other by their vertices, which are connected to a matching-balancing device, which is the input/output of the antenna. Concentric zigzag-shaped grooves are made around the lateral surfaces of the cones of the dipoles to form a corrugated surface. In other versions of the antenna, grooves in the longitudinal axial section have a rectangular, sinusoidal, triangular or trapezoidal shape.
EFFECT: high sensitivity in the high-frequency range.
5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к антенным устройствам, а именно к классу сверхширокополосных приемопередающих биконических (дипольных) антенн, предназначенных для использования в радиотехнических системах различного назначения, в частности для измерения электрической составляющей напряженности электромагнитного поля при решении задач электромагнитной совместимости технических средств, а также для определения и контроля предельно допустимых уровней электромагнитных полей. The invention relates to antenna devices, namely the class ultrawideband transceiver biconical (dipole) antenna for use in radio systems, for various purposes, in particular for measuring the electric component of the electromagnetic field in the solution of problems of electromagnetic compatibility technical means as well as to determine and control maximum permissible levels of electromagnetic fields.

Известны биконические антенны по патентам на изобретения RU №2221316, 2168248, содержащие два соосных металлических конуса, обращенных друг к другу вершинами, подключенными к входным каналам согласующе-симметрирующего устройства. Known biconical antenna according to Patents RU №2221316, 2,168,248 comprising two coaxial metal cones, facing each other vertices are connected to input channels soglasuyusche-balancing device.

В качестве прототипа заявленного технического решения выбрана конструкция антенны по патенту RU №2221316. As the prototype of the claimed technical solutions chosen antenna design according to the patent RU №2221316.

Недостатком вышеуказанных антенн является ограничение верхней границы частотного диапазона из-за неравномерности диаграммы направленности (появление боковых лепестков). A disadvantage of the above antenna is to limit the upper boundary of the frequency range due to the unevenness of the radiation pattern (the appearance of side lobes).

Технической задачей предлагаемого решения является создание приемопередающей широкополосной (в такой антенне должно выполняться условие для относительного уровня боковых лепестков диаграммы направленности) биконической антенны с расширением в область высоких частот, низким уровнем боковых лепестков диаграммы направленности (выравниванием диаграммы), простой конструкцией с высокой механической прочностью и технологической воспроизводимостью. An object of the proposed solutions is to provide a transceiving wideband (to such an antenna should be satisfied for the relative level of the side lobe) biconical antenna with an extension in the high frequency region, low side-lobe (alignment chart), a simple structure with high mechanical strength and technological reproducibility.

Сущность технического решения заключается в том, что в биконической антенне, содержащей два идентичных вибратора, продольная ось которых совмещена с продольной осью антенны, при этом каждый вибратор выполнен в виде металлического конуса, обращенные в антенне друг к другу вершинами, к которым подключено согласующе-симметрирующее устройство, на боковых поверхностях конусов по окружностям выполнены концентрично расположенные канавки (углубления) зигзагообразной формы, образуя ребристую, гофрированную поверхность, параметры вибраторов Essence of the technical solution lies in the fact that the biconical antenna comprising two identical vibrator, the longitudinal axis of which is aligned with the longitudinal axis of the antenna, wherein each vibrator is formed as a metal cone facing the antenna to each other vertices, which are connected soglasuyusche-balun device on the side surfaces of the cones formed by circles concentrically arranged groove (recess) of the zigzag shape, forming a ribbed, corrugated surface parameters vibrators пределяются из соотношений predelyayutsya the relations

x x 1 1 λ λ min min 8 8

Figure 00000001
; ;
Figure 00000002
D D 1 1 1 1 = = x x 1 1 a a 1 1
Figure 00000003
; ; D D 2 2 0 0 = = x x 1 1 a a 2 2
Figure 00000004
; ; x x j j = = x x j j - 1 1 τ τ
Figure 00000005
; ; D D 1 1 j j = = x x j j a a 1 1
Figure 00000006
; ; D D 2 2 j j - 1 1 = = x x j j a a 2 2
Figure 00000007
; ; ( ( j j = = 2,3, 2.3 ... , . N N ) )
Figure 00000008
, .

где λ min - минимальная длина волны в рабочем диапазоне частот антенны; where λ min - minimum wavelength within the operating range of frequencies of the antenna; a 1 , а 2 задаются исходя из требуемого входного сопротивления; a 1, a 2 are set based on the desired input impedance; τ≥1 - параметр, определяемый заданной неравномерностью частотной зависимости входного сопротивления антенны; τ≥1 - parameter determined by a predetermined non-uniformity of the frequency dependence of the input impedance of the antenna; N - количество канавок на конической (боковой) поверхности вибратора; N - number of grooves on the conical (side) surface of the vibrator; х - расстояние до краев канавки от вершины конуса; x - distance to the groove edges of the apex of the cone; D1 j и D2 j определяют глубину соответствующих канавок. D1 j D2 j and determine the depth of the respective grooves.

В вариантах выполнения антенны канавки в продольном осевом сечении имеют прямоугольную, синусоидальную, треугольную или трапецеидальную форму в зависимости от технологического процесса изготовления антенны. In embodiments of the antenna in the longitudinal grooves have a rectangular axial section, sinusoidal, triangular or trapezoidal shape according to the technological process of manufacturing antennas.

На рисунках представлено: фиг.1 - изображение общего вида антенны; The figure shows: Figure 1 - a general type antenna image; фиг.2 - продольное сечение конусного вибратора. 2 - longitudinal section of the cone vibrator.

Биконическая антенна представляет собой неоднородную линию, содержащую (фиг.1) два идентичных вибратора 1, каждый из которых выполнен в виде металлического конуса из хорошо проводящего материала, например алюминия. Biconical antenna is inhomogeneous line comprising (1) two identical vibrator 1, each of which is made of a metal cone of highly conductive material such as aluminum. Продольная ось вибраторов 1 совмещена с продольной осью антенны, при этом вибраторы обращены в антенне друг к другу вершинами, к которым подключено согласующе-симметрирующее устройство 2, являющееся входом-выходом антенны. The longitudinal axis of the vibrators 1 is aligned with the longitudinal axis of the antenna, wherein the antenna vibrators facing each other vertices, which are connected to the balun soglasuyusche-2, which is input-output of the antenna. На боковых поверхностях конусов вибраторов 1 (фиг.2) по окружностям выполнены концентрично расположенные канавки 3 зигзагообразной (прямоугольной) формы, образуя ребристую, гофрированную поверхность. On the side surfaces of the vibrators 1 (2) formed along circles cones concentrically arranged zigzag groove 3 (rectangular) shape, forming a ribbed, corrugated surface. Параметры канавок определяются из соотношений: grooves parameters are determined from the relations:

x x 1 1 λ λ min min 8 8

Figure 00000001
; ;
Figure 00000002
D D 1 1 1 1 = = x x 1 1 a a 1 1
Figure 00000003
; ; D D 2 2 0 0 = = x x 1 1 a a 2 2
Figure 00000004
; ; x x j j = = x x j j - 1 1 τ τ
Figure 00000005
; ; D D 1 1 j j = = x x j j a a 1 1
Figure 00000006
; ; D D 2 2 j j - 1 1 = = x x j j a a 2 2
Figure 00000007
; ; ( ( j j = = 2,3, 2.3 ... , . N N ) )
Figure 00000008
, .

где λ min - минимальная длина волны в рабочем диапазоне частот антенны; where λ min - minimum wavelength within the operating range of frequencies of the antenna; a 1 , a 2 задаются исходя из требуемого входного сопротивления; a 1, a 2 are set based on the desired input impedance; τ≥1 - параметр, определяемый заданной неравномерностью частотной зависимости входного сопротивления антенны; τ≥1 - parameter determined by a predetermined non-uniformity of the frequency dependence of the input impedance of the antenna; N - количество канавок на конической (боковой) поверхности вибратора; N - number of grooves on the conical (side) surface of the vibrator; х - расстояние до краев канавки от вершины конуса; x - distance to the groove edges of the apex of the cone; D1 j и D2 j определяют глубину соответствующих канавок. D1 j D2 j and determine the depth of the respective grooves.

При работе антенны в режиме приема падающая электромагнитная волна, распространяющаяся вдоль металлической гофрированной структуры 3 в радиальном направлении, возбуждает вибраторы 1, сигнал с которых поступает на входные цепи согласующе-симметрирующего устройства 2. При этом в конусах вибраторов возбуждаются электрические токи, которые формируют круговую диаграмму направленности в Н-плоскости и однолепестковую в Е-плоскости. When operating the antenna in receive mode, the incident electromagnetic wave propagating along the metal corrugated structure 3 in the radial direction, excites the vibrator 1, the signal from which is fed to the input circuit soglasuyusche-balancing device 2. This electrically excited currents, which form a circular pattern in cones vibrators orientation of H-plane and E-odnolepestkovuyu plane.

Амплитудно-фазовое распределение в такой антенне зависит от количества канавок, формы, ширины и амплитуды (глубины) их изгиба. The amplitude-phase distribution in such an antenna depends on the number of grooves, shape, width and amplitude (depth) of the bend. Расчет приема-излучения таких антенн довольно сложен, поэтому преимущественно используются экспериментальные методы. Calculation receiving radiation such antennas is rather complicated, so that the experimental methods used advantageously.

Результаты макетирования и экспериментальные исследования на стенде для измерения коэффициента стоячей волны для конструкции выполнения антенны с прямоугольными изгибами в виде меандровой линии (фиг.2), у которой в каждом вибраторе шесть (N=6) канавок, в диапазоне частот 1-2,5 ГГц обеспечивает выигрыш в коэффициенте усиления на 1,6-2,0 дБ и увеличения верхней границы частотного диапазона на 50% (по сравнению с прототипом). Results prototyping and experimental studies on the stand to measure the standing wave ratio for the antenna structure implementation with rectangular bends in the form of a meander line (2), in which each vibrator six (N = 6) of the grooves in the frequency range of 1-2.5 GHz provides gain in the gain in 1.6-2.0 dB and increasing the upper boundary of the frequency range up to 50% (in comparison with the prototype).

Достигаемый эффект заключается в том, что антенна работает аналогично антенне с вибраторами увеличенной длины, тем самым повышая усиление (чувствительность) антенны в высокочастотном диапазоне, сохраняя при этом широкополосность по входному сопротивлению за счет конической формы вибратора. The achieved effect is that the antenna operates similarly to the antenna with vibrators increased length, thereby increasing the gain (sensitivity) of the antenna in the high frequency range, while keeping the input impedance of the broadband due to the conical shape of the vibrator.

Такая антенна для диапазона частот от 300 МГц до 3 ГГц весит не более 2 кг, и крепление ее в нужном положении не вызывает трудностей. Such an antenna for the frequency range from 300 MHz to 3 GHz weighs no more than 2 kg, and fixing it in position without difficulty. Антенну не надо защищать от проникновения влаги в фидер. The antenna should not be protected against the ingress of moisture into the feeder.

Все детали компактной и небольшой по весу антенны согласно настоящему решению имеют простую форму и сделаны из однородного и однотипного токопроводящего материала. All parts and small compact antenna by weight of the present solution have a simple shape and are made from a homogeneous conductive material and the same type. Изготовление такой антенны сводится исключительно к токарным работам. Manufacture of such an antenna is reduced solely to the turning operations. Это позволяет реализовать изготовление их в массовом производстве легко и дешево, используя отработанную технологию. This allows for the manufacture of mass-produced easily and cheaply, using proven technology.

Claims (5)

  1. 1. Биконическая антенна, содержащая два идентичных вибратора, продольная ось которых совмещена с продольной осью антенны, при этом каждый вибратор выполнен из металлического конуса, обращенные в антенне друг к другу вершинами, к которым подключено согласующе-симметрирующее устройство, отличающаяся тем, что на боковых поверхностях конусов по окружностям выполнены концентрично расположенные канавки зигзагообразной формы, образуя ребристую, гофрированную поверхность, параметры канавок определяются из соотношений: 1. Biconical antenna comprising two identical vibrator, the longitudinal axis of which is aligned with the longitudinal axis of the antenna, wherein each vibrator is made of a metal cone, the antenna facing each other vertices, which are connected soglasuyusche-balancing device, characterized in that on the side surfaces of the cones made of circles concentrically arranged groove a zigzag shape, forming a ribbed, corrugated surface, the groove parameters are determined from the relations:
    Figure 00000001
    ; ;
    Figure 00000002
    Figure 00000003
    ; ;
    Figure 00000004
    ; ;
    Figure 00000005
    ; ;
    Figure 00000006
    ; ;
    Figure 00000007
    ; ;
    Figure 00000008
    , где λ min - минимальная длина волны в рабочем диапазоне частот антенны; Where λ min - minimum wavelength within the operating range of frequencies of the antenna; a 1 , a 2 задаются исходя из требуемого входного сопротивления; a 1, a 2 are set based on the desired input impedance; τ≥1 - параметр, определяемый заданной неравномерностью частотной зависимости входного сопротивления антенны; τ≥1 - parameter determined by a predetermined non-uniformity of the frequency dependence of the input impedance of the antenna; N - количество канавок на конической (боковой) поверхности вибратора; N - number of grooves on the conical (side) surface of the vibrator; х - расстояние до краев канавки от вершины конуса; x - distance to the groove edges of the apex of the cone; D1 и D2 - глубина канавок. D1 and D2 - depth of the grooves.
  2. 2. Биконическая антенна по п.1, отличающаяся тем, что выемки выполнены в форме прямоугольного изгиба. 2. Biconical antenna according to claim 1, characterized in that the recesses are in the form of a rectangular bend.
  3. 3. Биконическая антенна по п.1, отличающаяся тем, что выемки выполнены в форме синусоидального изгиба. 3. Biconical antenna according to claim 1, characterized in that the recesses are formed in the shape of a sinusoidal curve.
  4. 4. Биконическая антенна по п.1, отличающаяся тем, что выемки выполнены в форме треугольного изгиба. 4. Biconical antenna according to claim 1, characterized in that the recesses are in the form of a triangular bending.
  5. 5. Биконическая антенна по п.1, отличающаяся тем, что выемки выполнены в форме трапецеидального изгиба. 5. Biconical antenna according to claim 1, characterized in that the recesses are in the form of trapezoidal bending.
RU2013117131A 2013-04-15 2013-04-15 Biconical antenna RU2528091C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013117131A RU2528091C1 (en) 2013-04-15 2013-04-15 Biconical antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013117131A RU2528091C1 (en) 2013-04-15 2013-04-15 Biconical antenna

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2528091C1 true RU2528091C1 (en) 2014-09-10

Family

ID=51540235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013117131A RU2528091C1 (en) 2013-04-15 2013-04-15 Biconical antenna

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2528091C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU168095U1 (en) * 2016-07-18 2017-01-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Biconical antenna with a filling material with a variable dielectric constant

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2168248C1 (en) * 1999-08-30 2001-05-27 Войсковая часть 25714 Biconical antenna
US6268834B1 (en) * 2000-05-17 2001-07-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Inductively shorted bicone antenna
RU2221316C1 (en) * 2002-12-04 2004-01-10 Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана Biconical antenna
US7408521B2 (en) * 2006-04-12 2008-08-05 Innerwireless, Inc. Low profile bicone antenna
US7876280B2 (en) * 2007-02-06 2011-01-25 Ems Technologies, Inc. Frequency control of electrical length for bicone antennas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2168248C1 (en) * 1999-08-30 2001-05-27 Войсковая часть 25714 Biconical antenna
US6268834B1 (en) * 2000-05-17 2001-07-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Inductively shorted bicone antenna
RU2221316C1 (en) * 2002-12-04 2004-01-10 Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана Biconical antenna
US7408521B2 (en) * 2006-04-12 2008-08-05 Innerwireless, Inc. Low profile bicone antenna
US7876280B2 (en) * 2007-02-06 2011-01-25 Ems Technologies, Inc. Frequency control of electrical length for bicone antennas

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU168095U1 (en) * 2016-07-18 2017-01-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Biconical antenna with a filling material with a variable dielectric constant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Adams et al. The quadrifilar helix antenna
Zhu et al. Low-profile directional ultra-wideband antenna for see-through-wall imaging applications
US20080272976A1 (en) Antenna Device, Array Antenna, Multi-Sector Antenna, High-Frequency Wave Transceiver
Alhalabi et al. High-efficiency angled-dipole antennas for millimeter-wave phased array applications
Suh A comprehensive investigation of new planar wideband antennas
Denidni et al. Hybrid dielectric resonator antenna with circular mushroom-like structure for gain improvement
Ávila‐Navarro et al. Design of Yagi‐like printed antennas for WLAN applications
Muller et al. Design and analysis of a 3-arm spiral antenna
Pan et al. Wideband circularly polarized dielectric bird-nest antenna with conical radiation pattern
Zhang et al. Electronically radiation pattern steerable antennas using active frequency selective surfaces
Isom et al. Design and development of multiband coaxial continuous transverse stub (CTS) antenna arrays
Ong et al. Wideband disc‐ring dielectric resonator antenna
CN101000979A (en) Broadband single ridge waveguide broadside longitudinal seam standing-wave antenna
Dhouibi et al. Compact metamaterial-based substrate-integrated luneburg lens antenna
EP1684381A1 (en) Patch antenna with comb substrate
Wu et al. A UWB unidirectional antenna with dual-polarization
Valavan et al. Dual-band wide-angle scanning planar phased array in X/Ku-bands
US8264410B1 (en) Planar broadband traveling-wave beam-scan array antennas
Kim et al. A partial H‐plane waveguide as a new type of compact waveguide
Hansen Linear arrays
Ikonen et al. Compact directive antennas with a wire‐medium artificial lens
Tzanidis et al. UWB low-profile tightly coupled dipole array with integrated balun and edge terminations
Hao et al. Planar high-gain circularly polarized element antenna for array applications
Wong et al. Bandwidth enhancement of a monopolar patch antenna with V-shaped slot for car-to-car and WLAN communications
Ojaroudi et al. UWB/omni-directional microstrip monopole antenna for microwave imaging applications

Legal Events

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

Effective date: 20150416