RU2624788C1 - Диапазонная направленная антенна - Google Patents
Диапазонная направленная антенна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624788C1 RU2624788C1 RU2016125726A RU2016125726A RU2624788C1 RU 2624788 C1 RU2624788 C1 RU 2624788C1 RU 2016125726 A RU2016125726 A RU 2016125726A RU 2016125726 A RU2016125726 A RU 2016125726A RU 2624788 C1 RU2624788 C1 RU 2624788C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- max
- diameter
- metal
- antenna
- width
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/02—Waveguide horns
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области антенной техники и предназначено для использования в радиотехнических системах различного назначения в качестве самостоятельной диапазонной антенны либо в качестве элемента антенной решетки. Технической задачей изобретения является повышение коэффициента усиления антенны при сохранении рабочего диапазона частот диапазонной направленной антенны. Новым является то, что введены стакан перехода от коаксиальной к копланарной линии 7, стакан заземления питающего коаксиального кабеля 8, копланарная линия 5 с шириной центрального проводника 0,38 мм, зазором 0,2 мм, копланарный трансформатор сопротивления 6 длиной 0,11λmax с плавно меняющимися шириной центрального проводника от 0,38 до 0,19 мм и зазорами от 0,2 до 0,24 мм, диаметр металлического зигзагообразного полотна 1 составляет 0,3λmax, а щель 4 металлического зигзагообразного полотна выполнена симметричными относительно центра антенны с общей осью симметрии вырезами в форме двух сегментов высотой 0,024λmax окружности с диаметром 0,27λmax, двумя секторами с углом 28° окружности с диаметром 0,23λmax, двумя прямоугольниками высотой 0,06λmax и шириной 0,016λmax, опирающимися на ось симметрии меньшей стороной, диаметр экран-рефлектора равен диаметру диэлектрической подложки и составляет 0,38λmax. Предложенное техническое решение позволяет повысить коэффициент усиления в диапазоне частот с коэффициентом перекрытия 2,2 не менее чем на 1 дБ и с коэффициентом перекрытия 2,8 не менее чем на 0,4 дБ. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области антенной техники и предназначено для использования в радиотехнических системах различного назначения в качестве самостоятельной диапазонной антенны, либо в качестве элемента антенной решетки.
Известные антенные устройства, используемые в малогабаритных пеленгаторах (авт.св. №138277, H01Q 9/16, 16.06.1960, авт. св. №191647, H01Q 9/28, 15.02.1965, брошюра К. Харченко «УКВ-антенны». - М.: изд-во ДОСААФ, 1969, УДК 621.396.677.497).
Существенным недостатком этих антенн является относительно небольшой коэффициент усиления.
Наиболее близкой к изобретению является выбранная в качестве прототипа, диапазонная направленная антенна (патент RU 2076407 С1, H01Q 19/10, 27.03.1997, приоритет от 02.06.1994), содержащая металлическое зигзагообразное излучающее полотно, вырожденное в кольцо, заполненное двумя металлическими секторами с точками питания в их вершинах и с плоским экраном-рефлектором, в металлических секторах излучающего полотна выполнены вырезы в форме части сегментов, образованных дугами радиуса 0,18λmax и хордами, проходящими на расстоянии 0,15λmax от точки питания, а боковые поверхности одного металлического сектора соединены с зеркальными относительно них боковыми поверхностями другого металлического сектора сопротивлениями 100-200 Ом в точках, находящихся на расстоянии 0,15λmax от точек питания, где λmax - максимальная длина волны рабочего диапазона длин волн.
Существенным недостатком этой диапазонной направленной антенны является то, что согласование металлического зигзагообразного полотна с питающим кабелем достигается за счет поглощения части электромагнитной энергии в резисторах, что приводит к снижению коэффициента усиления.
Технической задачей изобретения является повышение коэффициента усиления антенны при сохранении рабочего диапазона частот диапазонной направленной антенны.
Задача достигается тем, что в диапазонную направленную антенну, содержащую металлическое зигзагообразное полотно на диэлектрической подложке, вырожденное в кольцо, заполненное двумя металлическими секторами и плоским экран-рефлектором, согласно изобретению введены стакан перехода от коаксиальной к копланарной линии, стакан заземления питающего коаксиального кабеля, копланарная линия с шириной центрального проводника 0,38 мм, зазором 0,2 мм, копланарный трансформатор сопротивления длиной 0,11λmax с плавно меняющимися шириной центрального проводника от 0,38 до 0,19 мм и зазорами от 0,2 до 0,24 мм, диаметр излучающего полотна составляет 0,3λmax, а щель металлического зигзагообразного полотна выполнена симметричными относительно центра антенны с общей осью симметрии вырезами в форме двух сегментов высотой 0,024λmax окружности с диаметром 0,27λmax, двумя секторами с углом 28° окружности с диаметром 0,23λmax, двумя прямоугольниками высотой 0,06λmax и шириной 0,16λmax, опирающимися на ось симметрии меньшей стороной, диаметр экран-рефлектора равен диаметру диэлектрической подложки и составляет 0,38λmax.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенная диапазонная направленная антенна отличается наличием новых элементов: стаканом перехода от коаксиальной к копланарной линии, стаканом заземления питающего коаксиального кабеля, копланарной линией с шириной центрального проводника 0,38 мм, зазором 0,2 мм, копланарным трансформатором сопротивления длиной 0,11λmax с плавно меняющимися шириной центрального проводника от 0,38 до 0,19 мм и зазорами от 0,2 до 0,24 мм, диаметр металлического зигзагообразного полотна составляет 0,3λmax, а щель металлического зигзагообразного полотна выполнена симметричными относительно центра антенны с общей осью симметрии вырезами в форме двух сегментов высотой 0,024λmax окружности с диаметром 0,27λmax, двумя секторами с углом 28° окружности с диаметром 0,23λmax, двумя прямоугольниками высотой 0,06λmax и шириной 0,016λmax, опирающимися на ось симметрии меньшей стороной.
Таким образом, изобретение соответствует критерию «новизна».
Анализ известных технических решений (аналогов) в известной области и смежной с ней позволяет сделать вывод, что введенные элементы известны, однако введение их в диапазонную направленную антенну указанным образом и с указанными связями позволяет обеспечить ей такое новое свойство, как снижение КСВН (коэффициент стоячей волны по напряжению) и повышение коэффициента усиления антенны при сохранении рабочего диапазона частот.
Изобретение имеет «изобретательский уровень», так как оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.
Изобретение является «промышленно применимым», так как оно может быть использовано в различных областях радиосвязи.
Фиг. 1 - общий вид диапазонной направленной антенны, где обозначены:
1 - металлическое зигзагообразное полотно;
4 - щель;
5 - копланарная линия;
6 - копланарный трансформатор.
Фиг. 2 - вид сбоку диапазонной направленной антенны, где обозначены:
2 - диэлектрическая подложка;
3 - плоский экран-рефлектор;
7 - стакан перехода от коаксиальной к копланарной линии;
8 - коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом;
9 - стакан заземления.
Фиг. 3 - сравнительный график коэффициента усиления прототипа и изобретения.
Диапазонная направленная антенна содержит металлическое зигзагообразное полотно 1 (фиг. 1) на диэлектрической подложке 2 (фиг. 2), вырожденное в кольцо, заполненное двумя металлическими секторами, плоский экран-рефлектор 3 (фиг. 2), щель 4 (фиг. 1), копланарную линию 5 (фиг. 1), копланарный трансформатор 6 (фиг. 1), стакан перехода от коаксиальной к копланарной линии 7 (фиг. 2), стакан заземления 9 (фиг. 2) питающего коаксиального кабеля 8 (фиг. 2).
Диаметр металлического зигзагообразного полотна составляет 0,3λmax. В металлическом зигзагообразном полотне выполнены копланарная линия 5 с шириной центрального проводника 0,38 мм, зазором 0,2 мм, копланарный трансформатор сопротивления 6 длиной 0,11λmax с плавно меняющимися шириной центрального проводника от 0,38 до 0,19 мм и зазорами от 0,2 до 0,24 мм, щель 4 с симметричными относительно центра антенны с общей осью симметрии вырезами в форме двух сегментов высотой 0,024λmax окружности с диаметром 0,27λmax, двумя секторами с углом 28° окружности с диаметром 0,23λmax, двумя прямоугольниками высотой 0,06λmax и шириной 0,016λmax, опирающимися на ось симметрии меньшей стороной, диаметр экран-рефлектора равен диаметру диэлектрической подложки и составляет 0,38λmax, где λmax - максимальная длина волны.
Диапазонная направленная антенна работает следующим образом.
Связанные электромагнитные колебания по коаксиальному кабелю 8, копланарной линии 5 и копланарному трансформатору 6 передаются в центр диапазонной направленной антенны, образованной металлическим зигзагообразным полотном 1 с щелью 4, при этом центральный проводник копланарного трансформатора 6 соединяется с одной стороной щели, а боковые проводники с другой.
Волновое сопротивление металлического зигзагообразного полотна 1 с щелью 4 изменением формы щели металлического зигзагообразного полотна подобрано так, что оно частично не согласовано с волновым сопротивлением копланарного трансформатора 6. В результате в копланарном трансформаторе 6 и копланарной линии 5 возникает обратная волна. Токи прямой волны из-за высокого сопротивления щели металлического зигзагообразного полотна 4 начинают распространяться по металлической поверхности антенны, сходясь в точке нулевого потенциала, при этом образуются сонаправленные токи, обеспечивающие излучение электромагнитной энергии.
Свободные колебания, излучаемые металлическим зигзагообразным полотном 1, распространяются в разные стороны от его поверхности. Часть свободных колебаний, отразившись от плоского экран-рефлектора 3, поступает обратно в металлическое зигзагообразное полотно 1, которое преобразует их в связанные колебания, интерферирующие с обратной волной в копланарном трансформаторе 6 и копланарной линии 5, так что происходит их взаимное подавление, в результате происходит согласование диапазонной направленной антенны.
Передача связанных электромагнитных колебаний от коаксиального кабеля 8 копланарной линии 5 происходит в точке нулевого потенциала диапазонной направленной антенны.
С помощью измерений установлено, что в рабочем диапазоне коэффициент усиления диапазонной направленной антенны выше коэффициента усиления прототипа.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет повысить коэффициент усиления антенны при сохранении рабочего диапазона частот диапазонной направленной антенны.
Предлагаемая диапазонная направленная антенна была выполнена методом печати на материале FR-4 для приема сигналов в диапазоне частот от 2 до 5,8 ГГц. Коэффициент усиления предлагаемой диапазонной направленной антенны в диапазоне частот от 2 до 4,4 ГГц выше коэффициента усиления прототипа не менее чем на 1 дБ, а в диапазоне частот от 4,4 до 5,8 ГГц - не менее чем на 0,4 дБ.
Claims (1)
- Диапазонная направленная антенна, содержащая металлическое зигзагообразное полотно на диэлектрической подложке, вырожденное в кольцо, заполненное двумя металлическими секторами и плоским экран-рефлектором, отличающаяся тем, что введены стакан перехода от коаксиальной к копланарной линии, стакан заземления питающего коаксиального кабеля, копланарная линия с шириной центрального проводника 0,38 мм, зазором 0,2 мм, копланарный трансформатор сопротивления длиной 0,11λmax с плавно меняющимися шириной центрального проводника от 0,38 до 0,19 мм и зазорами от 0,2 до 0,24 мм, диаметр металлического зигзагообразного полотна составляет 0,3λmax, а щель металлического зигзагообразного полотна выполнена симметричными относительно центра антенны с общей осью симметрии вырезами в форме двух сегментов высотой 0,024λmax окружности с диаметром 0,27λmax, двумя секторами с углом 28° окружности с диаметром 0,23λmax, двумя прямоугольниками высотой 0,06λmax и шириной 0,016λmax, опирающимися на ось симметрии меньшей стороной, диаметр экран-рефлектора равен диаметру диэлектрической подложки и составляет 0,38λmax, где λmax - максимальная длина волны.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016125726A RU2624788C1 (ru) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Диапазонная направленная антенна |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016125726A RU2624788C1 (ru) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Диапазонная направленная антенна |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2624788C1 true RU2624788C1 (ru) | 2017-07-06 |
Family
ID=59312843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016125726A RU2624788C1 (ru) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Диапазонная направленная антенна |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2624788C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2793067C1 (ru) * | 2022-04-13 | 2023-03-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие Антэкс" | Широкополосный антенный модуль |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4095230A (en) * | 1977-06-06 | 1978-06-13 | General Dynamics Corporation | High accuracy broadband antenna system |
RU2076407C1 (ru) * | 1994-06-02 | 1997-03-27 | Войсковая часть 25714 | Диапазонная направленная антенна |
RU2187867C1 (ru) * | 2000-12-04 | 2002-08-20 | Войсковая часть 25714 | Диапазонная направленная антенна |
RU2256265C1 (ru) * | 2004-01-19 | 2005-07-10 | Войсковая часть 45807 | Диапазонная направленная антенна |
-
2016
- 2016-06-27 RU RU2016125726A patent/RU2624788C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4095230A (en) * | 1977-06-06 | 1978-06-13 | General Dynamics Corporation | High accuracy broadband antenna system |
RU2076407C1 (ru) * | 1994-06-02 | 1997-03-27 | Войсковая часть 25714 | Диапазонная направленная антенна |
RU2187867C1 (ru) * | 2000-12-04 | 2002-08-20 | Войсковая часть 25714 | Диапазонная направленная антенна |
RU2256265C1 (ru) * | 2004-01-19 | 2005-07-10 | Войсковая часть 45807 | Диапазонная направленная антенна |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2793067C1 (ru) * | 2022-04-13 | 2023-03-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие Антэкс" | Широкополосный антенный модуль |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106450690B (zh) | 低剖面覆盖式天线 | |
US8669907B2 (en) | Ultra-wideband miniaturized omnidirectional antennas via multi-mode three-dimensional (3-D) traveling-wave (TW) | |
JP2005198311A (ja) | 極小型超広帯域マイクロストリップアンテナ | |
KR100601730B1 (ko) | 광대역 특성의 다중 미앤더 스트립 모노폴 안테나 | |
CN104638359A (zh) | 一种圆锥形四臂正弦天线及该天线的极化控制方法 | |
US9947999B2 (en) | Balanced antenna | |
JPWO2008018230A1 (ja) | アンテナ装置 | |
US9257748B1 (en) | Broadband, low-profile antenna structure | |
Ojaroudiparchin et al. | MM-wave dielectric resonator antenna (DRA) with wide bandwidth for the future wireless networks | |
GB1601441A (en) | Antenna | |
Briqech et al. | 60 GHz Fermi tapered slot antenna with sin-corrugation | |
Kim et al. | Four-arm sinuous antenna with low input impedance for wide gain bandwidth | |
US10177456B2 (en) | Log-periodic antenna with wide frequency band | |
US9337533B2 (en) | Ground plane meandering in Z direction for spiral antenna | |
RU2624788C1 (ru) | Диапазонная направленная антенна | |
CN106058442B (zh) | 一种天线 | |
JP5562080B2 (ja) | アンテナ | |
JPWO2008108112A1 (ja) | アンテナ装置 | |
Lee et al. | A 60-GHz Yagi-Uda circular array antenna with omni-direcitional pattern for millimeter-wave WBAN applications | |
Nguyen-Trong et al. | Wideband millimeter-wave antennas with magnetic-dipole patterns integrated in metallic structures | |
KR101895723B1 (ko) | 하이브리드 타입 그라운드를 이용한 지향성 모노폴 어레이 안테나 | |
CN105870608A (zh) | 一种应用于船联网的高增益宽带全向天线 | |
Zeain et al. | Investigation of Printed Helical Antenna Using Varied Materials for Ultra-wide band Frequency | |
US10020584B2 (en) | Hourglass-coupler for wide pattern-bandwidth sector | |
TW202040878A (zh) | 天線與天線總成 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200628 |