RU2560746C1 - Radiating element of small-size phased antenna array of increased bandpass response - Google Patents
Radiating element of small-size phased antenna array of increased bandpass response Download PDFInfo
- Publication number
- RU2560746C1 RU2560746C1 RU2014122360/28A RU2014122360A RU2560746C1 RU 2560746 C1 RU2560746 C1 RU 2560746C1 RU 2014122360/28 A RU2014122360/28 A RU 2014122360/28A RU 2014122360 A RU2014122360 A RU 2014122360A RU 2560746 C1 RU2560746 C1 RU 2560746C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vibrator
- reflector
- radiating element
- circuit board
- dielectric elements
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике, и может быть использовано в радиолокации, связи, при разработке фазированных антенных решеток.The invention relates to the field of radio engineering, in particular to antenna technology, and can be used in radar, communications, in the development of phased antenna arrays.
Известен излучающий элемент дипольного типа (Патент США US 6008773, дата публикации 28.12.1999 г., МПК: H01Q 9/28). Согласно описанию, излучающий элемент состоит из дипольного излучателя, согласующего трансформатора, пассивного элемента для расширения рабочей полосы частот, выполненных с использованием технологии производства печатных плат, и рефлектора.A known radiating element of a dipole type (US Patent US 6008773, publication date 12/28/1999, IPC:
К недостаткам данной антенны можно отнести значительные линейные размеры в E-плоскости, достигающие 0,5 λ, где λ - длина волны в свободном пространстве.The disadvantages of this antenna include significant linear dimensions in the E-plane, reaching 0.5 λ, where λ is the wavelength in free space.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой антенне является излучающий элемент малогабаритной фазированной антенной решетки, предназначенный для использования в составе фазированной антенной решетки, установленной в элементах конструкции летательного аппарата (Патент на полезную модель RU №117228, дата публикации 20.06.2012 г., МПК: H01Q 21/00), который выбран в качестве прототипа. Излучающий элемент малогабаритной фазированной антенной решетки содержит укороченный симметричный вибратор, согласующий трансформатор, токопроводящий рефлектор с установленными на нем перегородками, соединитель для подключения к выходу приемопередатчика, а также диэлектрические элементы, выполненные из радиопрозрачного материала с диэлектрической проницаемостью ξ>>1, размещенные и жестко закрепленные между концами вибратора и перегородками, установленными на поверхности рефлектора. Причем вибратор и согласующий трансформатор выполнены с использованием технологии производства печатных плат, в виде участков металлизированного слоя на изоляционном основании печатной платы.The closest in technical essence to the claimed antenna is a radiating element of a small-sized phased array antenna, intended for use as part of a phased array antenna installed in the structural elements of the aircraft (Utility Model Patent RU No. 117228, publication date 06/20/2012, IPC: H01Q 21/00), which is selected as a prototype. The radiating element of a small-sized phased antenna array contains a shortened symmetric vibrator, a matching transformer, a conductive reflector with partitions installed on it, a connector for connecting to the output of the transceiver, and also dielectric elements made of radio-transparent material with a dielectric constant ξ >> 1, placed and rigidly fixed between the ends of the vibrator and the partitions mounted on the surface of the reflector. Moreover, the vibrator and the matching transformer are made using printed circuit board production technology in the form of sections of a metallized layer on the insulating base of the printed circuit board.
Недостатком данного технического решения является относительно узкая полоса рабочих частот, свойственная укороченным излучающим элементам.The disadvantage of this technical solution is the relatively narrow operating frequency band inherent in shortened radiating elements.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является расширение полосы рабочих частот излучающего элемента малогабаритной фазированной антенной решетки.The technical result of the proposed technical solution is to expand the operating frequency band of the radiating element of a small-sized phased antenna array.
Технический результат достигается тем, что излучающий элемент малогабаритной фазированной антенной решетки повышенной диапазонности содержит вибратор, согласующий трансформатор, токопроводящий рефлектор, соединитель для подключения к выходу приемопередатчика, диэлектрические элементы, выполненные из радиопрозрачного материала с диэлектрической проницаемостью ξ>>1, размещенные между концами вибратора и рефлектором. При этом он отличается от прототипа тем, что дополнительно включает пассивный элемент и дополнительные диэлектрические элементы, выполненные из радиопрозрачного материала с диэлектрической проницаемостью ξ>>1, размещенные и жестко закрепленные между вибратором и концами пассивного элемента. Причем вибратор, пассивный элемент и согласующий трансформатор выполнены с использованием технологии производства печатных плат, в виде участков металлизированного слоя на изоляционном основании печатной платы.The technical result is achieved in that the radiating element of a small-sized phased array antenna with an increased range contains a vibrator, a matching transformer, a conductive reflector, a connector for connecting to the output of the transceiver, dielectric elements made of a radio-transparent material with a dielectric constant ξ >> 1, located between the ends of the vibrator and reflector. Moreover, it differs from the prototype in that it additionally includes a passive element and additional dielectric elements made of a translucent material with a dielectric constant ξ >> 1, placed and rigidly fixed between the vibrator and the ends of the passive element. Moreover, the vibrator, the passive element and the matching transformer are made using the technology of production of printed circuit boards, in the form of sections of a metallized layer on the insulating base of the printed circuit board.
При этом введенные в конструкцию излучателя дополнительные диэлектрические элементы могут быть выполнены либо как отдельные детали конструкции излучателя, либо могут являться частью конструкции кронштейнов из радиопрозрачного материала с диэлектрической проницаемостью ξ>>1, используемых для крепления печатной платы излучателя на поверхности рефлектора.In this case, additional dielectric elements introduced into the design of the emitter can be made either as separate parts of the emitter design, or they can be part of the design of the brackets made of a radio-transparent material with a dielectric constant ξ >> 1, used to mount the emitter printed circuit board on the reflector surface.
Причем рефлектор излучающего элемента может быть выполнен как прямолинейным, так и П-образным.Moreover, the reflector of the radiating element can be made both rectilinear and U-shaped.
Сущность изобретения поясняется Фиг. 1-6.The invention is illustrated in FIG. 1-6.
На Фиг. 1 представлена конструкция излучающего элемента малогабаритной фазированной антенной решетки повышенной диапазонности, где:In FIG. 1 shows the design of the radiating element of a small-sized phased antenna array of increased range, where:
1 - вибратор;1 - vibrator;
2 - согласующий трансформатор;2 - matching transformer;
3 - пассивный элемент;3 - passive element;
4 - рефлектор;4 - reflector;
5 -диэлектрические элементы;5-dielectric elements;
6 - печатная плата;6 - printed circuit board;
7 - соединитель;7 - connector;
8 - дополнительные диэлектрические элементы,8 - additional dielectric elements,
9 - крепежный элемент.9 - mounting element.
Излучающий элемент малогабаритной фазированной антенной решетки повышенной диапазонности содержит вибратор 1, согласующий трансформатор 2, пассивный элемент 3, рефлектор 4, диэлектрические элементы 5, размещенные на печатной плате 6, а также соединитель 7 и дополнительные диэлектрические элементы 8. При этом вибратор 1, согласующий трансформатор 2 и пассивный элемент 3 выполнены посредством технологии производства печатных плат, в виде участков металлизированного слоя на изоляционном основании печатной платы 6.The radiating element of a small-sized phased array antenna with an increased range contains a
Посредством соединителя 7 излучающий элемент подключается к распределительной системе фазированной антенной решетки.Through the
Дополнительные диэлектрические элементы 8 размещены и жестко закреплены между вибратором 1 и концами пассивного элемента 3. Дополнительные диэлектрические элементы 8 могут быть выполнены либо как отдельные детали конструкции излучателя, либо являться частью конструкции кронштейнов из радиопрозрачного материала с диэлектрической проницаемостью ξ>>1, используемых для крепления печатной платы излучателя на поверхности рефлектора 4.Additional dielectric elements 8 are placed and rigidly fixed between the
Работа излучающего элемента малогабаритной фазированной антенной решетки повышенной диапазонности осуществляется следующим образом. В состав излучающего элемента входит укороченный симметричный вибратор 1 с частотой резонанса f1. Укорочение вибратора 1 осуществляется посредством расположенных вблизи его концов диэлектрических элементов 5, изготовленных из материала с диэлектрической проницаемостью ξ>>1. Питание вибратора высокочастотным сигналом осуществляется посредством согласующего трансформатора 2, подключенного через соединитель 7 к распределительной системе фазированной антенной решетки. На расстоянии примерно λ/100 (где λ - длина волны в свободном пространстве) от края вибратора установлен пассивный элемент 3 из токопроводящего материала. Между концами пассивного элемента 3 и вибратором 1 размещены и жестко закреплены дополнительные диэлектрические элементы 8, изготовленные из материала с диэлектрической проницаемостью ξ>>1. Расположение дополнительных диэлектрических элементов 8 в пространстве между концами пассивного элемента 3 и вибратором 1 вызывает повышение плотности электрического поля в близлежащем объеме и эквивалентно созданию сосредоточенных емкостей. Данные сосредоточенные емкости, соединяющие концы пассивного элемента 3 и излучающую часть вибратора 1 между ними, а также пассивный элемент 3, образуют резонансный контур для частоты f2.The operation of the radiating element of a small-sized phased antenna array of increased range is as follows. The composition of the emitting element includes a shortened
На Фиг. 2 представлен график зависимости коэффициента отражения от частоты для прототипа и предложенной конструкции излучателя. Как видно из графика, наличие дополнительного резонанса на частоте f2 более высокой, чем частота резонанса вибратора f1, позволяет существенно расширить полосу рабочих частот антенны. Предложенная конструкция излучающего элемента малогабаритной фазированной антенной решетки повышенной диапазонности имеет полосу частот согласования по уровню 10 дБ - около 30%, то есть большую, чем у прототипа - около 10%, при тех же линейных размерах в Е-плоскости 0,165 λ, где λ - длина волны в свободном пространстве, что позволяет конструировать компактные малогабаритные фазированные антенные решетки из излучателей, обладающие значительно большим диапазоном рабочих частот.In FIG. 2 shows a graph of the dependence of the reflection coefficient on frequency for the prototype and the proposed design of the emitter. As can be seen from the graph, the presence of additional resonance at a frequency f2 higher than the resonance frequency of the vibrator f1 allows you to significantly expand the operating frequency band of the antenna. The proposed design of the radiating element of a small-sized phased antenna array of increased range has a matching frequency band at the level of 10 dB - about 30%, that is, larger than that of the prototype - about 10%, with the same linear dimensions in the E-plane of 0.165 λ, where λ - the wavelength in free space, which allows the design of compact small-sized phased antenna arrays of emitters with a significantly wider range of operating frequencies.
На Фиг. 3 приведено распределение поверхностного тока в предложенной конструкции излучателя при питании высокочастотным сигналом с частотой f1.In FIG. 3 shows the distribution of the surface current in the proposed design of the emitter when powered by a high-frequency signal with a frequency f1.
На Фиг. 4 приведено распределение поверхностного тока в предложенной конструкции излучателя при питании высокочастотным сигналом с частотой f2. Условно изображенные стрелками на Фиг. 3 и 4 поверхностные токи, протекающие по проводящей поверхности излучающих элементов антенны, формируют электромагнитное поле антенны.In FIG. 4 shows the distribution of the surface current in the proposed design of the emitter when powered by a high-frequency signal with a frequency f2. Conditionally shown by arrows in FIG. 3 and 4, surface currents flowing along the conductive surface of the radiating elements of the antenna form the electromagnetic field of the antenna.
Практическое применение излучающего элемента малогабаритной фазированной антенной решетки повышенной диапазонности рассмотрим на примере излучателя малогабаритной фазированной антенной решетки дециметрового диапазона волн. На Фиг. 5 представлена конструкция излучающего элемента. Вибратор 1, пассивный элемент 3 и согласующий трансформатор 2 выполнены с использованием технологии производства печатных плат, в виде участков металлизированного слоя на изоляционном основании печатной платы 6. Роль диэлектрических элементов, использующихся для укорочения физической длины излучателя в Е-плоскости, выполняют расположенные между концами вибратора 1 и рефлектором 4 части конструкции кронштейнов 5 для установки печатной платы 6 на поверхности рефлектора 4. Роль дополнительных диэлектрических элементов, использующихся для расширения диапазонности излучателя, выполняют расположенные между концами пассивного элемента 3 и вибратором 1 части конструкции кронштейнов 5. Крепление печатной платы 6 на поверхности рефлектора 4 посредством кронштейна 5 осуществляется при помощи крепежных элементов 9 (например, винтов). К согласующему трансформатору 2 через соединитель 7 подключается распределительная система фазированной антенной решетки. Использование в качестве диэлектрических элементов и дополнительных диэлектрических элементов частей конструкции кронштейнов 5, изготовленных из радиопрозрачного материала с диэлектрической проницаемостью ξ>>1, позволяет упростить конструкцию в случае необходимости применения кронштейнов для придания жесткости конструкции, а также получить излучающий элемент с повышенной диапазонностью и малым линейным размером в Е-плоскости. Рефлектор 4 также может иметь прямолинейную форму, как показано на 6.The practical application of the radiating element of a small-sized phased antenna array of increased range will be considered using the example of a radiator of a small-sized phased antenna array of a decimeter wave range. In FIG. 5 shows the design of the radiating element. The
Таким образом, предложенная конструкция позволяет расширить полосу рабочих частот излучающего элемента малогабаритной фазированной антенной решетки.Thus, the proposed design allows you to expand the operating frequency band of the radiating element of a small-sized phased antenna array.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014122360/28A RU2560746C1 (en) | 2014-06-02 | 2014-06-02 | Radiating element of small-size phased antenna array of increased bandpass response |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014122360/28A RU2560746C1 (en) | 2014-06-02 | 2014-06-02 | Radiating element of small-size phased antenna array of increased bandpass response |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2560746C1 true RU2560746C1 (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53880816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014122360/28A RU2560746C1 (en) | 2014-06-02 | 2014-06-02 | Radiating element of small-size phased antenna array of increased bandpass response |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2560746C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4336543A (en) * | 1977-05-18 | 1982-06-22 | Grumman Corporation | Electronically scanned aircraft antenna system having a linear array of yagi elements |
US6229491B1 (en) * | 1992-08-31 | 2001-05-08 | Northrop Grumman Corporation | Compact Yagi antenna array for aircraft |
US7061431B1 (en) * | 2004-07-30 | 2006-06-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Segmented microstrip patch antenna with exponential capacitive loading |
CN201285801Y (en) * | 2008-09-28 | 2009-08-05 | 中国移动通信集团公司 | Antenna radiation unit |
CN102437416A (en) * | 2011-08-25 | 2012-05-02 | 电子科技大学 | Broadband low cross-polarization printed dipole antenna with parasitic element |
RU117228U1 (en) * | 2012-01-30 | 2012-06-20 | Открытое акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" | RADIO ELEMENT OF SMALL-SIZED PHASED ANTENNA ARRAY |
US20120293387A1 (en) * | 2010-10-22 | 2012-11-22 | Panasonic Corporation | Antenna apparatus provided with dipole antenna and parasitic element pairs as arranged at intervals |
US8558748B2 (en) * | 2009-10-19 | 2013-10-15 | Ralink Technology Corp. | Printed dual-band Yagi-Uda antenna and circular polarization antenna |
-
2014
- 2014-06-02 RU RU2014122360/28A patent/RU2560746C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4336543A (en) * | 1977-05-18 | 1982-06-22 | Grumman Corporation | Electronically scanned aircraft antenna system having a linear array of yagi elements |
US6229491B1 (en) * | 1992-08-31 | 2001-05-08 | Northrop Grumman Corporation | Compact Yagi antenna array for aircraft |
US7061431B1 (en) * | 2004-07-30 | 2006-06-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Segmented microstrip patch antenna with exponential capacitive loading |
CN201285801Y (en) * | 2008-09-28 | 2009-08-05 | 中国移动通信集团公司 | Antenna radiation unit |
US8558748B2 (en) * | 2009-10-19 | 2013-10-15 | Ralink Technology Corp. | Printed dual-band Yagi-Uda antenna and circular polarization antenna |
US20120293387A1 (en) * | 2010-10-22 | 2012-11-22 | Panasonic Corporation | Antenna apparatus provided with dipole antenna and parasitic element pairs as arranged at intervals |
CN102437416A (en) * | 2011-08-25 | 2012-05-02 | 电子科技大学 | Broadband low cross-polarization printed dipole antenna with parasitic element |
RU117228U1 (en) * | 2012-01-30 | 2012-06-20 | Открытое акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" | RADIO ELEMENT OF SMALL-SIZED PHASED ANTENNA ARRAY |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106463842B (en) | Antenna system using capacitively coupled composite loop antenna with antenna isolation provisions | |
RU2704206C2 (en) | Miniature antenna with double polarization for base station | |
Mishra | An overview of microstrip antenna | |
Islam et al. | Dual-band operation of a microstrip patch antenna on a Duroid 5870 substrate for Ku-and K-bands | |
KR101306547B1 (en) | Radiation Device for Planar Inverted F Antenna and Antenna using it | |
US10205244B2 (en) | Platform independent antenna | |
Samsuzzaman et al. | Inverted S-shaped compact antenna for X-band applications | |
KR20140093548A (en) | Microstrip chip antenna with top loading structure | |
Jo et al. | A CPW-fed rectangular ring monopole antenna for WLAN applications | |
JP6258045B2 (en) | antenna | |
Haraz et al. | New dense dielectric patch array antenna for future 5G short-range communications | |
Bao et al. | Compact multiband slot antenna for WLAN/WiMAX operations | |
KR101867444B1 (en) | Antenna apparatus and terminal | |
JP2009060403A (en) | Radio equipment and antenna provided on radio equipment | |
Redzwan et al. | Dual-band Planar Inverted F Antenna with parasitic element for LTE and WiMAX mobile communication | |
Wong et al. | Design and optimization of LTE 1800 MIMO antenna | |
Ben Trad et al. | A planar reconfigurable radiation pattern dipole antenna with reflectors and directors for wireless communication applications | |
RU2560746C1 (en) | Radiating element of small-size phased antenna array of increased bandpass response | |
Kang et al. | Very small size printed monopole with embedded chip inductor for 2.4/5.2/5.8 GHz WLAN laptop computer antenna | |
KR101965227B1 (en) | Apparatus for antenna | |
Khare et al. | Triple band parasitic array antenna for CX-Ku-band application using out-of-phase coupling approach | |
JP7425868B2 (en) | electromagnetic band gap structure | |
RU2335834C1 (en) | Super wide band transceiver antenna | |
Saleem et al. | Dual strip-excited dielectric resonator antenna with parasitic strips for radiation pattern reconfigurability | |
Sharma et al. | Microstrip E-shaped patch antenna for ISM band at 5.3 GHz frequency application |