RU2604348C2 - Печатно-полосковый шунтовой вибратор - Google Patents

Печатно-полосковый шунтовой вибратор Download PDF

Info

Publication number
RU2604348C2
RU2604348C2 RU2015114515/08A RU2015114515A RU2604348C2 RU 2604348 C2 RU2604348 C2 RU 2604348C2 RU 2015114515/08 A RU2015114515/08 A RU 2015114515/08A RU 2015114515 A RU2015114515 A RU 2015114515A RU 2604348 C2 RU2604348 C2 RU 2604348C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vibrator
dipole
substrate
printed
vibrators
Prior art date
Application number
RU2015114515/08A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015114515A (ru
Inventor
Михаил Вульфович Инденбом
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники"
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 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники" filed Critical Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники"
Priority to RU2015114515/08A priority Critical patent/RU2604348C2/ru
Publication of RU2015114515A publication Critical patent/RU2015114515A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2604348C2 publication Critical patent/RU2604348C2/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/06Details
    • H01Q9/065Microstrip dipole antennas

Landscapes

  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в антенных решетках. Технический результат - обеспечение согласования устройства в широком диапазоне частот, уменьшение коэффициента отражения и габаритов устройства. Печатно-полосковый шунтовой вибратор содержит диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположена плоская проводящая пластина Т-образной формы, образующая разделенные щелью плечи первого вибратора и экран питающей полосковой линии. На другой стороне подложки расположен второй вибратор, параллельный первому вибратору и соединенный своими концами с концами плеч первого вибратора, а также питающую полосковую линию, пересекающую щель в Т-образной пластине, при этом проекция второго вибратора на плоскость проводящей Т-образной пластины не выходит за ее рамки. Расстояние между соединениями вибраторов может быть меньше, чем длина самих вибраторов, и они также могут быть выполнены в виде металлизированных отверстий в подложке. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Предлагаемое устройство относится к технике СВЧ и может быть использовано в антенных решетках, в том числе фазированных антенных решетках (ФАР), и как самостоятельная антенна в радиотехнике, радиосвязи, радиолокации.
Известны печатно-полосковые петлевые вибраторы, используемые как самостоятельные антенны или элементы антенных решеток [1], [2]. Они обеспечивают возможность согласования входного сопротивления антенны с волновым сопротивлением полосковой фидерной линии за счет выбора соотношения ширины активного вибратора, подключенного к фидерной линии, и пассивного вибратора, их длины, а также расстояния между ними [3].
Однако в известной конструкции печатно-полосковых петлевых вибраторов возможность получения низкого волнового сопротивления шлейфа, образованного полосками вибраторов, ограничена возможностями технологии производства печатных плат в части изготовления очень узких зазоров. Следствием этого является увеличение коэффициента отражения и снижение КПД антенны в диапазоне частот.
Наиболее близким по технической сущности, выполняемой функции и конструктивному построению к предлагаемому шунтовому вибратору является петлевой вибратор с щелевым питанием [2] (Фиг. 4). Он содержит диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположены: плоская проводящая пластина Т-образной формы, образующая разделенные щелью плечи первого вибратора и экран питающей полосковой линии, второй ленточный вибратор, параллельный первому и соединенный своими концами с концами плеч первого вибратора. На другой стороне подложки расположена питающая полосковая линия, пересекающая щель в Т-образной пластине.
Однако в таком петлевом вибраторе технологически трудно обеспечить низкое волновое сопротивление шлейфа, образованного проводниками вибраторов, поскольку для этого требуется реализовать очень узкий зазор между первым и вторым вибраторами. В результате высокого волнового сопротивления шлейфа увеличивается коэффициент отражения и снижается КПД антенны в диапазоне частот. Кроме того, такой петлевой вибратор имеет большую общую ширину первого и второго вибраторов, параллельно расположенных в общей плоскости. Это увеличивает его габариты и занимает место, необходимое для размещения дополнительных пассивных вибраторов (директоров), при использовании такого вибратора в составе директорной антенны (антенны Уда-Яги или "волновой канал").
Предлагаемое устройство отличается тем, что второй вибратор расположен на другой стороне подложки, чем первый, а проекции первого и второго вибраторов на одну из сторон подложки перекрываются между собой.
Этим достигается увеличение погонной емкости линии передачи шлейфа, образованного проводниками первого и второго вибраторов, и уменьшение габаритов устройства. Увеличение погонной емкости обеспечивает уменьшение волнового сопротивления шлейфа, за счет чего увеличивается наклон частотной характеристики реактивной проводимости шлейфа, что приводит к лучшей компенсации частотной характеристики реактивного сопротивления вибратора, вследствие чего увеличивается диапазон частот согласования и КПД антенны.
Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом фиг. 1, а также чертежом фиг. 2, на котором представлен печатный директорный излучатель ФАР на основе предлагаемого печатного шунтового вибратора, и графиками фиг. 3, на которых представлены результаты его моделирования.
Печатно-полосковый шунтовой вибратор (фиг. 1) содержит диэлектрическую подложку 1 толщиной t, на одной стороне которой расположена плоская проводящая пластина T-образной формы 2, содержащая первый вибратор длиной L1 и шириной b, разделенный на два плеча щелевым зазором шириной s. На другой стороне подложки расположены второй вибратор 3 длиной L2 и шириной w и питающая полосковая линия 4. Перемычки 5 соединяют концы первого и второго вибраторов между собой.
Печатно-полосковый шунтовой вибратор работает следующим образом: электромагнитная волна, поступающая по полосковой линии 4, возбуждает щелевую линию, распространяется по ней и возбуждает плечи первого вибратора и два короткозамкнутых шлейфа на плоской двухпроводной линии, образованной первым и вторым вибраторами. Вследствие электромагнитной связи первого и второго вибраторов возбуждается второй вибратор. Путем выбора отношения ширин первого b и второго w вибраторов обеспечивается равенство волнового сопротивления питающей полосковой линии и активного входного сопротивления шунтового вибратора. За счет выбора длины L1 первого и L2 второго вибраторов, а также расстояния Lo между соединяющими их перемычками 5 обеспечивается равенство нулю реактивного сопротивления шунтового вибратора. Значение волнового сопротивления короткозамкнутых шлейфов, требуемое для компенсации частотной характеристики реактанса вибратора и сохранения малой величины реактивного входного сопротивления шунтового вибратора в диапазоне частот, определяется выбором ширины вибраторов b и w (при их фиксированном отношении). В результате сопротивление шунтового вибратора оказывается близким к волновому сопротивлению полосковой линии в широком диапазоне частот, что обеспечивает согласование устройства, уменьшение его коэффициента отражения и повышение КПД. Поскольку проекция второго вибратора 3 на плоскость проводящей Т-образной пластины 2 не выходит за ее пределы, уменьшаются габариты устройства.
Отличие диэлектрической проницаемости подложки от единицы приводит к различной степени увеличения электрической длины шлейфа и вибраторов. Для сопряжения электрических длин шлейфа и вибраторов соединения концов первого и второго вибраторов могут быть расположены друг от друга на расстоянии меньшем, чем длина вибраторов: Lo<L2≤L1, и выполнены, например, с помощью нескольких металлизированных отверстий в подложке.
На фиг. 3 приведены результаты моделирования печатного директорного излучателя ФАР (см. Фиг. 2) на основе заявляемого шунтового вибратора, а именно частотные зависимости коэффициента отражения на входе излучателей в составе ФАР при излучении по нормали к поверхности ФАР и под углом 30°. Результаты получены с помощью программы для электродинамического моделирования антенн и устройств СВЧ CST Microwave Studio [4]. Шаг элементов ФАР в плоскости вибраторов Dx=57,5 мм, в поперечной плоскости Dy=51,4 мм. Диэлектрическая проницаемость подложки излучателя
Figure 00000001
, ее высота A=52,5 мм, ширина B=48 мм и толщина t=1 мм. Размеры проводящих элементов: L0=32 мм, L1=44 мм, L2=35 мм, L3=33,6 мм, L4=25,2 мм; h1=19 мм, h3=34,5 мм, h4=48,5 мм; b0=7,8 мм, b1=10, b=3 мм, wst=18 мм, w=6 мм, L0=31 мм, ls=21,7 мм, s=0,5 мм, z=12,7 мм, d=5 мм; hs=14 мм, р=2 мм, Х=18,5 мм.
В диапазоне частот 2,51…3,08 ГГц коэффициент отражения на входе устройства не превышает 0,4, что соответствует КПД ФАР (при отсутствии потерь в материалах) не менее 0,84.
Шунтовой вибратор использован в перспективной разработке активной ФАР для изделия 5П-27М-ПО.
Источники информации
1. Herper, J.С., A. Hessel, and В. Tomasic, "Element Pattern of an Axial Dipole in a Cylindrical Phased Array, Part 2: Element Design and Experiments," IEEE Trans. on Antennas and Propagation, Vol. AP-33, March 1985, pp. 273-278.
2. Edward, В., and D. Rees, "A Broadband Printed Dipole with Integrated Balun," Microwave Journal, Vol. 30, May 1987, pp. 339-344.
3. Phased Array Antenna Handbook, edited by R.J. Mailloux, second ed., Artech House, 2005.
4. CST Microwave Studio, www.cst.com.

Claims (2)

1. Печатно-полосковый шунтовой вибратор, содержащий диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположены плоская проводящая пластина Т-образной формы, образующая разделенные щелью плечи первого вибратора и экран питающей полосковой линии; второй вибратор, параллельный первому вибратору и соединенный своими концами с концами плеч первого вибратора, и питающую полосковую линию, расположенную на другой стороне подложки и пересекающую щель в Т-образной пластине, отличающийся тем, что второй вибратор расположен на другой стороне подложки, чем первый, и проекция второго вибратора на плоскость проводящей Т-образной пластины не выходит за ее пределы.
2. Печатно-полосковый шунтовой вибратор по п. 1, отличающийся тем, что соединения на концах первого и второго вибраторов расположены друг от друга на расстоянии меньшем, чем длина вибраторов, и выполнены в виде металлизированных отверстий в подложке.
RU2015114515/08A 2015-04-20 2015-04-20 Печатно-полосковый шунтовой вибратор RU2604348C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015114515/08A RU2604348C2 (ru) 2015-04-20 2015-04-20 Печатно-полосковый шунтовой вибратор

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015114515/08A RU2604348C2 (ru) 2015-04-20 2015-04-20 Печатно-полосковый шунтовой вибратор

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015114515A RU2015114515A (ru) 2016-11-10
RU2604348C2 true RU2604348C2 (ru) 2016-12-10

Family

ID=57267544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015114515/08A RU2604348C2 (ru) 2015-04-20 2015-04-20 Печатно-полосковый шунтовой вибратор

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2604348C2 (ru)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3623112A (en) * 1969-12-19 1971-11-23 Bendix Corp Combined dipole and waveguide radiator for phased antenna array
US3845490A (en) * 1973-05-03 1974-10-29 Gen Electric Stripline slotted balun dipole antenna
GB1550809A (en) * 1977-04-18 1979-08-22 Bendix Corp Symmetrical balanced stripline dipole
SU1022242A1 (ru) * 1981-09-21 1983-06-07 Предприятие П/Я М-5075 Симметричный полосковый вибратор (его варианты)
US4800393A (en) * 1987-08-03 1989-01-24 General Electric Company Microstrip fed printed dipole with an integral balun and 180 degree phase shift bit
RU24601U1 (ru) * 2001-12-28 2002-08-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А.Расплетина" Полосковая симметричная вибраторная антенна
CN102195143A (zh) * 2011-03-10 2011-09-21 东南大学 带倾角的宽带并馈全向天线阵
CN102377016A (zh) * 2010-08-13 2012-03-14 旭丽电子(广州)有限公司 高增益回圈阵列天线系统及具有该系统的电子装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3623112A (en) * 1969-12-19 1971-11-23 Bendix Corp Combined dipole and waveguide radiator for phased antenna array
US3845490A (en) * 1973-05-03 1974-10-29 Gen Electric Stripline slotted balun dipole antenna
GB1550809A (en) * 1977-04-18 1979-08-22 Bendix Corp Symmetrical balanced stripline dipole
SU1022242A1 (ru) * 1981-09-21 1983-06-07 Предприятие П/Я М-5075 Симметричный полосковый вибратор (его варианты)
US4800393A (en) * 1987-08-03 1989-01-24 General Electric Company Microstrip fed printed dipole with an integral balun and 180 degree phase shift bit
RU24601U1 (ru) * 2001-12-28 2002-08-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А.Расплетина" Полосковая симметричная вибраторная антенна
CN102377016A (zh) * 2010-08-13 2012-03-14 旭丽电子(广州)有限公司 高增益回圈阵列天线系统及具有该系统的电子装置
CN102195143A (zh) * 2011-03-10 2011-09-21 东南大学 带倾角的宽带并馈全向天线阵

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015114515A (ru) 2016-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10199743B2 (en) Array antenna
US8232924B2 (en) Broadband patch antenna and antenna system
US7079082B2 (en) Coplanar waveguide continuous transverse stub (CPW-CTS) antenna for wireless communications
US7675466B2 (en) Antenna array feed line structures for millimeter wave applications
KR101892884B1 (ko) 무선 전자 디바이스를 위한 주기적인 슬롯을 갖는 스트립라인 결합 안테나
US8830135B2 (en) Dipole antenna element with independently tunable sleeve
US9099985B2 (en) Power divider and radio-frequency device
Phalak et al. Aperture coupled microstrip patch antenna array for high gain at millimeter waves
Alonso et al. SIW antenna with polarizer at ku-band
Mukherjee et al. Implementation of dual-frequency longitudinal slot array antenna on substrate integrated waveguide at X-band
Antoniades et al. A metamaterial series-fed linear dipole array with reduced beam squinting
Wang et al. Microstrip fed broadband mm-wave patch antenna for mobile applications
CN111009725A (zh) 一种漏波天线
US3002189A (en) Three conductor planar antenna
RU2604348C2 (ru) Печатно-полосковый шунтовой вибратор
Salarian et al. Ka-Band Microstrip Patch array Antenna for Satellite Communication
KR102237549B1 (ko) 높은 전자파 간섭을 활용한 초광대역 평면형 안테나 장치
Sharma et al. Microstrip E-shaped patch antenna for ISM band at 5.3 GHz frequency application
AU2011202962B2 (en) Low-tilt collinear array antenna
RU2409880C1 (ru) Антенна
Harrabi et al. Theoretical approach for the design of a new wideband Ku-band printed antenna
Ambhore et al. Properties and Design of Single Element Meander Line Antenna.
RU150630U1 (ru) Фрагмент широкополосной фазированной антенной решетки в трех частотных диапазонах
Khaliluzzaman et al. Enhancing the Bandwidth of a Microstrip Patch Antenna at 4 GHz for WLAN using H-shaped Patch
Olokede et al. A linear array quasi-lumped element resonator antenna with a corporate-feed network