RU2571914C2 - Integrated microstrip antenna - Google Patents

Integrated microstrip antenna Download PDF

Info

Publication number
RU2571914C2
RU2571914C2 RU2014115426/08A RU2014115426A RU2571914C2 RU 2571914 C2 RU2571914 C2 RU 2571914C2 RU 2014115426/08 A RU2014115426/08 A RU 2014115426/08A RU 2014115426 A RU2014115426 A RU 2014115426A RU 2571914 C2 RU2571914 C2 RU 2571914C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
arms
antenna
microstrip antenna
pairs
combined
Prior art date
Application number
RU2014115426/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014115426A (en
Inventor
Роман Владимирович Кабетов
Николай Андреевич Каланчин
Original Assignee
Роман Владимирович Кабетов
Николай Андреевич Каланчин
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
Application filed by Роман Владимирович Кабетов, Николай Андреевич Каланчин filed Critical Роман Владимирович Кабетов
Priority to RU2014115426/08A priority Critical patent/RU2571914C2/en
Publication of RU2014115426A publication Critical patent/RU2014115426A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2571914C2 publication Critical patent/RU2571914C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: invention is intended for use in radio engineering devices for television, broadcasting and radio communication in UHF and microwave range. Disclosed is an integrated multi-dipole microstrip antenna consisting of pairs of arms combined into dipoles, said arms being made in the form of a thin metal layer deposited on a non-conducting substrate. The arm pairs have different sizes, wherein large arms have a hollow shape and smaller arm pairs can be wholly placed inside a large dipole arm.
EFFECT: multiple use of the area occupied by the antenna, which improves antenna directivity at certain frequencies.
2 dwg

Description

Изобретение предназначено для использования в составе радиотехнических устройств для телевидения, радиовещания и радиосвязи в УВЧ- и СВЧ-диапазонах.The invention is intended for use in the composition of radio devices for television, broadcasting and radio communications in the UHF and microwave ranges.

Известна микрополосковая антенна, представляющая собой ленточный вибратор [1], состоящий из двух плеч в виде прямоугольных полосок металла, расположенных на диэлектрической подложке. Резонансная длина волны такой антенны λрез зависит от относительной диэлектрической проницаемости подложки ε и длины плеча вибратора ℓ:Known microstrip antenna, which is a tape vibrator [1], consisting of two shoulders in the form of rectangular metal strips located on a dielectric substrate. The resonant wavelength of such an antenna λ res depends on the relative dielectric constant of the substrate ε and the length of the vibrator arm ℓ:

Figure 00000001
Figure 00000001

Относительная ширина полосы рабочих частот такой антенны невелика и составляет около 5% от рабочей частоты. Для увеличения полосы рабочих частот полоске металла может быть придана гексагональная форма [1].The relative bandwidth of the operating frequencies of such an antenna is small and amounts to about 5% of the operating frequency. To increase the band of working frequencies, a strip of metal can be given a hexagonal shape [1].

Для работы в нескольких частотных диапазонах необходимо использовать несколько ленточных вибраторов с различными длинами плеча (в зависимости от частоты, на которую эти вибраторы настроены). Такие вибраторы располагаются на одной подложке рядом друг с другом и занимают большую площадь.To work in several frequency ranges, it is necessary to use several tape vibrators with different shoulder lengths (depending on the frequency at which these vibrators are tuned). Such vibrators are located on the same substrate next to each other and occupy a large area.

Известна также кольцевая микрополосковая антенна [1]. Внутренняя (полая) часть такой антенны может быть использована для размещения в ней другой кольцевой антенны меньшего радиуса.Also known ring microstrip antenna [1]. The inner (hollow) part of such an antenna can be used to place another ring antenna of a smaller radius in it.

Целью изобретения является многократное использование площади, занимаемой ленточными микрополосковыми вибраторами, и, одновременно с этим, обеспечение работы антенны в нескольких разнесенных частотных диапазонах согласно размеру излучателей, а также увеличение направленности антенны на некоторых частотах.The aim of the invention is the multiple use of the area occupied by tape microstrip vibrators, and, at the same time, ensuring the operation of the antenna in several spaced frequency ranges according to the size of the emitters, as well as increasing the directivity of the antenna at certain frequencies.

Для этого предлагается совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна. Она состоит из объединенных в симметричные вибраторы пар плеч, выполненных в виде тонкого слоя металла, который нанесен на непроводящую подложку. При этом пары плеч имеют различные размеры.For this, a combined multivibrator microstrip antenna is proposed. It consists of pairs of arms combined in symmetrical vibrators, made in the form of a thin layer of metal, which is deposited on a non-conductive substrate. Moreover, pairs of shoulders have different sizes.

Достижение цели изобретения достигается за счет придания большим плечам полой формы (то есть удаления части металла из внутренней области полоски металла) и размещения плеч меньшего размера целиком внутри плеча большего размера.The achievement of the objective of the invention is achieved by giving the big shoulders a hollow shape (that is, removing part of the metal from the inner region of the strip of metal) and placing the shoulders of the smaller size entirely inside the shoulder of a larger size.

Второй вариант совмещенной многовибраторной микрополосковой антенны предполагает, что пары плеч меньшего размера размещаются целиком внутри плеча большего размера.The second variant of the combined multivibrator microstrip antenna assumes that pairs of smaller arms are placed entirely inside the larger arm.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:The invention is illustrated by drawings, in which:

- фиг. 1 - совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна;- FIG. 1 - combined multi-vibration microstrip antenna;

- фиг. 2 - второй вариант совмещенной многовибраторной микрополосковой антенны.- FIG. 2 - the second version of the combined multi-vibratory microstrip antenna.

Совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна (фиг. 1) содержит два симметричных вибратора 1-2-3-4-5-6, 7-8-9-10-11-12 и 13-14-15-16-17, 18-19-20-21-22-23, состоящих из плеч гексагональной формы, расположенных один внутри другого, и диэлектрическую подложку 24. С обратной стороны подложки на некотором расстоянии от нее может располагаться металлический экран 25. Конструкция запитывается в центре подключением СВЧ-генератора к точкам 4, 7 и 15, 23.The combined multivibrator microstrip antenna (Fig. 1) contains two symmetrical vibrators 1-2-3-4-5-6, 7-8-9-10-11-12 and 13-14-15-16-17, 18-19 -20-21-22-23, consisting of hexagonal-shaped arms located one inside the other, and a dielectric substrate 24. A metal screen 25 can be located at a certain distance from the back of the substrate 25. The structure is powered in the center by connecting the microwave generator to the points 4, 7 and 15, 23.

Второй вариант совмещенной многовибраторной микрополосковой антенны (фиг. 2) подразумевает размещение симметричного вибратора меньшего размера целиком внутри плеча симметричного вибратора большего размера.The second variant of the combined multivibrator microstrip antenna (Fig. 2) involves the placement of a smaller symmetric vibrator entirely inside the shoulder of a larger symmetric vibrator.

Способы питания элементов совмещенной многовибраторной микрополосковой антенны могут быть различными. При этом активным может являться лишь вибратор наименьшего размера.Ways to power the elements of a combined multivibrator microstrip antenna can be different. In this case, only the smallest vibrator can be active.

Совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна работает следующим образом. При подключении питания в местах 4, 7 или 15, 23 к одному из вибраторов в нем образуется стоячая волна тока. Целесообразно выбирать размеры вибраторов так, чтобы они были полуволновыми для своей рабочей частоты. В этом случае диаграмма направленности (ДН) вибратора будет иметь форму тора.Combined multi-vibration microstrip antenna operates as follows. When connecting power in places 4, 7 or 15, 23 to one of the vibrators, a standing current wave forms in it. It is advisable to choose the size of the vibrators so that they are half-wave for their operating frequency. In this case, the directivity pattern (DN) of the vibrator will be in the form of a torus.

Каждый из элементов антенны наиболее интенсивно излучает в полосе частот, сосредоточенной в окрестности резонансной (для этого элемента) частоты. В области нижних частот активным излучающим элементом является внешний вибратор 1-2-3-4-5-6, 7-8-9-10-11-12, а внутренний вибратор 13-14-15-16-17, 18-19-20-21-22-23, являясь пассивным и имея малые размеры, не вносит искажений в диаграмму направленности. В области высоких частот активен внутренний вибратор. Однако на этих частотах также присутствует определенное влияние внешнего вибратора на внутренний, приводящее к небольшому искажению формы ДН.Each of the antenna elements radiates most intensively in the frequency band concentrated in the vicinity of the resonant (for this element) frequency. In the low-frequency region, the active radiating element is an external vibrator 1-2-3-4-5-6, 7-8-9-10-11-12, and an internal vibrator 13-14-15-16-17, 18-19 -20-21-22-23, being passive and having small dimensions, does not introduce distortions in the radiation pattern. In the high-frequency region, an internal vibrator is active. However, at these frequencies there is also a certain effect of the external vibrator on the internal one, leading to a slight distortion of the shape of the beam.

Диаграмма направленности совмещенной многовибраторной микрополосковой антенны симметрична относительно оси вибратора. Для формирования однонаправленного излучения параллельно подложке может быть размещен проводящий экран-рефлектор 25, отдаленный от подложки на некоторое расстояние, подбираемое из условия минимизации коэффициента стоячей волны и уровня обратного излучения.The radiation pattern of a combined multivibrator microstrip antenna is symmetrical about the axis of the vibrator. For the formation of unidirectional radiation parallel to the substrate, a conductive reflector screen 25 can be placed that is remote from the substrate by a certain distance selected from the condition of minimizing the standing wave coefficient and the level of back radiation.

При размещении в каждом большем плече пар плеч меньшего размера, образующих симметричный вибратор, на резонансной частоте меньшего вибратора будут излучать сразу два разнесенных по пространству элемента. Как известно [3], при совместном излучении нескольких одинаковых элементов достигается увеличение направленности антенны.When each pair of smaller shoulders is placed in each larger shoulder, forming a symmetrical vibrator, two elements spaced apart in space will emit at the resonant frequency of the smaller vibrator. As is known [3], with the joint emission of several identical elements, an increase in the directivity of the antenna is achieved.

Резонансные частоты излучателей, образующих совмещенную многовибраторную микрополосковую антенну, могут быть подобраны из условия получения нескольких разнесенных рабочих поддиапазонов частот либо таким образом, чтобы полосы соседних поддиапозонов примыкали друг к другу, а характеристики излучателей менялись бы незначительно в пределах своей рабочей полосы. Во втором случае совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна будет сохранять свои характеристики в широкой полосе частот.The resonant frequencies of the emitters forming a combined multivibrator microstrip antenna can be selected from the condition of obtaining several spaced-apart working sub-bands or so that the bands of adjacent sub-bands are adjacent to each other, and the characteristics of the emitters would vary slightly within their operating band. In the second case, the combined multivibrator microstrip antenna will retain its characteristics in a wide frequency band.

Таким образом, предложенная совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна позволяет более эффективно использовать отводимую под антенну площадь, обеспечить прием/передачу радиоволн в нескольких разнесенных диапазонах частот и повысить направленные свойства антенны.Thus, the proposed combined multivibrator microstrip antenna allows more efficient use of the area allocated for the antenna, provides the reception / transmission of radio waves in several spaced frequency ranges, and improves the directional properties of the antenna.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Панченко Б.А., Нефедов Е.И. Микрополосковые антенны. - М.: Радио и связь, 1986.1. Panchenko B.A., Nefedov E.I. Microstrip antennas. - M.: Radio and Communications, 1986.

2. Carver K.R, Mink J.W. Microstrip antenna technology. / IEEE Trans, 1981, v. AP 29, №1. - p.2-24.2. Carver K.R, Mink J.W. Microstrip antenna technology. / IEEE Trans, 1981, v. AP 29, No. 1. - p. 2-24.

3. Фельд Я.Н., Бененсон Л.С. Основы теории антенн: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. - М.: Дрофа, 2007. - 491 с., ил.3. Feld J.N., Benenson L.S. Fundamentals of the theory of antennas: Textbook. manual for universities. - 2nd ed., Revised. - M .: Drofa, 2007 .-- 491 p., Ill.

Claims (1)

Совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна, состоящая из объединенных в симметричные вибраторы пар плеч, выполненных в виде тонкого слоя металла, нанесенного на непроводящую подложку, отличающаяся тем, что пары плеч имеют различные размеры, причем большие плечи имеют полую форму, и внутри плеча большего размера целиком размещаются пары плеч меньшего размера. Combined multi-vibrator microstrip antenna, consisting of pairs of arms combined into symmetrical vibrators, made in the form of a thin layer of metal deposited on a non-conductive substrate, characterized in that the pairs of arms are of different sizes, the larger arms being hollow and the whole larger arm is completely smaller pairs of shoulders.
RU2014115426/08A 2014-04-17 2014-04-17 Integrated microstrip antenna RU2571914C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014115426/08A RU2571914C2 (en) 2014-04-17 2014-04-17 Integrated microstrip antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014115426/08A RU2571914C2 (en) 2014-04-17 2014-04-17 Integrated microstrip antenna

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012154799/08A Division RU2525742C2 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Integrated antennae (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014115426A RU2014115426A (en) 2015-10-27
RU2571914C2 true RU2571914C2 (en) 2015-12-27

Family

ID=54362570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014115426/08A RU2571914C2 (en) 2014-04-17 2014-04-17 Integrated microstrip antenna

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2571914C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619806C1 (en) * 2016-01-20 2017-05-18 Акционерное общество "Концерн воздушно-космической обороны "Алмаз - Антей" Antenna radiator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4218685A (en) * 1978-10-17 1980-08-19 Nasa Coaxial phased array antenna
SU1116942A1 (en) * 1983-02-28 1997-01-27 А.А. Копылов Antenna array
US6362784B1 (en) * 1998-03-31 2002-03-26 Matsuda Electric Industrial Co., Ltd. Antenna unit and digital television receiver
RU2365000C1 (en) * 2008-01-25 2009-08-20 Кирилл Константинович Ковалев Phased aerial with circular spatial polarisation
WO2012148621A2 (en) * 2011-04-25 2012-11-01 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for microwave processing of semiconductor substrates

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4218685A (en) * 1978-10-17 1980-08-19 Nasa Coaxial phased array antenna
SU1116942A1 (en) * 1983-02-28 1997-01-27 А.А. Копылов Antenna array
US6362784B1 (en) * 1998-03-31 2002-03-26 Matsuda Electric Industrial Co., Ltd. Antenna unit and digital television receiver
RU2365000C1 (en) * 2008-01-25 2009-08-20 Кирилл Константинович Ковалев Phased aerial with circular spatial polarisation
WO2012148621A2 (en) * 2011-04-25 2012-11-01 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for microwave processing of semiconductor substrates

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619806C1 (en) * 2016-01-20 2017-05-18 Акционерное общество "Концерн воздушно-космической обороны "Алмаз - Антей" Antenna radiator

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014115426A (en) 2015-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2950448T3 (en) Antenna and mobile terminal
US10418691B2 (en) Antenna device for a base station antenna system
US9819095B2 (en) Wideband wide beamwidth MIMO antenna system
CN109075436A (en) Ultra wideband dual polarization radiating element for antenna for base station
TW201429053A (en) Omni directional antenna
KR101116851B1 (en) Multiple band rejection uwb antenna and 4 band rejection uwb antenna
Jawad et al. Design of substrate integrated waveguide withMinkowski-Sierpinski fractal antenna for WBAN applications
Lubis et al. Design of multiband microstrip antenna for industrial, scientific, and medical band application
EP2863477B1 (en) Multi-band antenna
Khan et al. Radiation characteristics of a quarter-wave monopole antenna above virtual ground
RU2571914C2 (en) Integrated microstrip antenna
TWI657618B (en) Ultra wide band antenna
Kumar et al. Design and analysis of multiple bands spider web shaped circular patch antenna for IoT application
Darvazehban et al. Ultra-wideband microstrip antenna for body centric communications
Ajetrao et al. Phi shape UWB antenna with band notch characteristics
Yadav et al. A novel approach of triangular-circular fractal antenna
Sharma et al. Microstrip E-shaped patch antenna for ISM band at 5.3 GHz frequency application
Ancy et al. Multiband Fractal Antenna for wireless communication
Hasan et al. Designing and Analysis of Microstrip Patch Antenna for Wi-Fi Communication System Using Different Dielectric Materials
Sreerag et al. A hexagonal boundary fractal antenna with WiMAX band rejection
RU2525742C2 (en) Integrated antennae (versions)
Moeikham et al. CPW-fed printed slot antenna for WLAN/WiMAX and UWB applications
Choudhary et al. Offset-Fed Inverted U-Shaped Hexa-band Monopole Antenna for GSM/WiMAX/WLAN Applications
Slyusar et al. Chaotic antennas
RU2752288C2 (en) Dual-band emitter for antenna array

Legal Events

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

Effective date: 20171219