RU2629906C1 - Mirror antenna with double polarization and wide scanning angle - Google Patents

Mirror antenna with double polarization and wide scanning angle Download PDF

Info

Publication number
RU2629906C1
RU2629906C1 RU2016143930A RU2016143930A RU2629906C1 RU 2629906 C1 RU2629906 C1 RU 2629906C1 RU 2016143930 A RU2016143930 A RU 2016143930A RU 2016143930 A RU2016143930 A RU 2016143930A RU 2629906 C1 RU2629906 C1 RU 2629906C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
waveguide
antenna
reflector
printed circuit
circuit board
Prior art date
Application number
RU2016143930A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Александрович Евтюшкин
Антон Сергеевич Лукьянов
Елена Александровна Шепелева
Артем Юрьевич Никишов
Александр Николаевич ХРИПКОВ
Original Assignee
Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
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 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. filed Critical Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority to RU2016143930A priority Critical patent/RU2629906C1/en
Priority to KR1020170068514A priority patent/KR102274497B1/en
Priority to EP17868835.4A priority patent/EP3516738B1/en
Priority to PCT/KR2017/007527 priority patent/WO2018088669A1/en
Priority to US15/661,557 priority patent/US10374321B2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2629906C1 publication Critical patent/RU2629906C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/16Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions, e.g. paraboloidal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/12Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
    • H01Q19/17Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source comprising two or more radiating elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006Particular feeding systems
    • H01Q21/0037Particular feeding systems linear waveguide fed arrays
    • H01Q21/0043Slotted waveguides
    • H01Q21/005Slotted waveguides arrays
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: antenna comprises a reflector which has a profile of parabolic shape in the first section and a profile of hyperbolic shape in the second section, wherein the second section is orthogonal to the first section; and an irradiation structure comprising at least one phased antenna array configured to irradiate at least a portion of the reflector and scan the beam. Moreover, the edges of the parabolic reflector envelope are directed toward the irradiation structure, and the edges of the hyperbolic reflector envelope are directed outward from the irradiation structure.
EFFECT: increased scanning angle of the antenna in one plane while providing the possibility of forming the required directional diagram in another plane without increasing the dimensions, without degrading the efficiency and without increasing the level of the side lobes.
11 cl, 10 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к антенной технике и, более конкретно, к зеркальной антенне с облучающей антенной решеткой с двойной поляризацией и широким углом сканирования.The present invention relates to antenna technology and, more specifically, to a mirrored antenna with an irradiating antenna array with double polarization and a wide scanning angle.

Уровень техникиState of the art

Постоянно возрастающие потребности пользователей обуславливают стремительное развитие технологий мобильной связи. В настоящее время ведется активная разработка сетей миллиметрового диапазона 5G, которые будут характеризоваться более высокими показателями производительности, основанными на опыте использования, включая такие факторы, как удобство установления связи с ближайшими устройствами и повышенная энергоэффективность. Для технологий миллиметровых волн, существует множество фундаментальных проблем, связанных с физикой антенных решеток, конструкцией высокоскоростного приемопередатчика и т.д.Constantly increasing user requirements determine the rapid development of mobile communications technology. Currently, active development of 5G millimeter-wave networks is underway, which will be characterized by higher performance indicators based on experience in use, including factors such as the convenience of establishing connections with nearby devices and increased energy efficiency. For millimeter wave technologies, there are many fundamental problems associated with the physics of antenna arrays, the design of a high-speed transceiver, etc.

Основными задачами для интеграции антенн в миллиметровом диапазоне остаются стоимость, низкий уровень помех, обеспечение требуемого качества связи и энергоэффективность. При этом канал связи должен сохранять устойчивость при изменении положения мобильного устройства, с которым ведется связь. Соответственно, к антеннам, например, базовых станций предъявляются следующие требования:The main tasks for the integration of antennas in the millimeter range remain cost, low interference, ensuring the required communication quality and energy efficiency. In this case, the communication channel must remain stable when the position of the mobile device with which the communication is conducted is changed. Accordingly, the following requirements are imposed on antennas, for example, base stations:

1) высокий коэффициент усиления,1) high gain,

2) широкие углы сканирования,2) wide scan angles,

3) высокая направленность,3) high focus

4) низкий уровень боковых лепестков,4) low level of side lobes,

5) двухполяризационное формирование луча для увеличения скорости и повышения стабильности передачи данных,5) bipolar beam forming to increase the speed and increase the stability of data transmission,

6) высокий КПД антенны.6) high antenna efficiency.

При функционировании сканирующих антенн очень актуальной является задача увеличения угла сканирования, поскольку она позволяет повышать эффективность системы. Угол сканирования традиционной антенной решетки обычно ограничен ±45 градусами без значительного снижения коэффициента усиления и без чрезмерного роста уровня боковых лепестков. Соответственно, в традиционном варианте для покрытия зоны в 360 градусов требуется минимум 4 сектора по 90 градусов, то есть 4 антенны с углом сканирования ±45 градусов (Фиг. 1). Между тем, использование трех антенн вместо четырех для покрытия всей зоны охвата могло бы существенно снизить требования к сложности управляющих и распределительных устройств на стороне приемопередатчика базовой станции, уменьшить ее габариты, а также упростить и ускорить монтаж базовой станции. Следовательно, желательно, чтобы каждая из этих трех антенн имела угол сканирования не менее ±60 градусов.With the functioning of scanning antennas, the task of increasing the scanning angle is very urgent, since it allows you to increase the efficiency of the system. The scanning angle of a traditional antenna array is usually limited to ± 45 degrees without a significant reduction in gain and without an excessive increase in the level of side lobes. Accordingly, in the traditional embodiment, to cover a 360-degree zone, a minimum of 4 sectors of 90 degrees are required, that is, 4 antennas with a scan angle of ± 45 degrees (Fig. 1). Meanwhile, the use of three antennas instead of four to cover the entire coverage area could significantly reduce the complexity requirements of control and distribution devices on the transceiver side of the base station, reduce its dimensions, and simplify and speed up the installation of the base station. Therefore, it is desirable that each of these three antennas has a scan angle of at least ± 60 degrees.

Для реализации расширения угла сканирования в миллиметровом диапазоне требуются специальные средства. В настоящее время для увеличения угла сканирования применяются, например, конформная антенная решетка (цилиндрическая), линзовая антенна Люнеберга, коммутируемые осесимметричные антенны. Эти типы антенн позволяют получать угол сканирования в ±90 и более. Однако этим типам антенн присущи некоторые недостатки: наличие сложного коммутатора, вводящего дополнительные потери, большие пространственные размеры и малая эффективность апертуры антенны.To implement the expansion of the scanning angle in the millimeter range, special tools are required. Currently, for increasing the scanning angle, for example, a conformal antenna array (cylindrical), a Luneberg lens antenna, and axisymmetric switched antennas are used. These types of antennas allow you to get a scan angle of ± 90 or more. However, these types of antennas have some drawbacks: the presence of a complex switch that introduces additional losses, large spatial dimensions and low efficiency of the antenna aperture.

Традиционные антенные решетки подходят также и для получения расширенного сканирования луча посредством особых структур, установленных перед решеткой. Эти структуры вызывают дополнительное отклонение фронта волны. Однако эти структуры обычно используются для больших решеток, имеющих широкие стороны.Traditional antenna arrays are also suitable for obtaining advanced beam scanning through special structures installed in front of the array. These structures cause an additional deflection of the wave front. However, these structures are commonly used for large gratings having wide sides.

В уровне техники известны некоторые решения для миллиметрового диапазона, которые являются в той или иной степени близкими к вышеуказанным требованиям.Several millimeter-wave solutions are known in the art that are more or less close to the above requirements.

Так, в публикации ʺAn E-band Cylindrical Reflector Antenna for Wireless Communication Systemsʺ 7th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP2013) раскрывается цилиндрическая зеркальная антенна (Фиг. 2A), предназначенная для высокочастотного применения и обладающая высоким коэффициентом усиления и относительно низкими потерями. Однако такая антенна не обладает возможностью сканирования, имеет КПД около 60% и работает только с одной поляризацией.Thus, the publication ʺAn E-band Cylindrical Reflector Antenna for Wireless Communication Systemsʺ 7th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP2013) discloses a cylindrical reflector antenna (Fig. 2A), designed for high-frequency use and has a high gain and relatively low losses. However, such an antenna does not have the ability to scan, has an efficiency of about 60% and works with only one polarization.

Известна также антенна (Фиг. 2B) для применения на частотах диапазона 23 ГГц, раскрытая в публикации ʺCylindrical-parabolic reflector with printed antenna structuresʺ IHTM-CMTM, University of Belgrade Journal of Microelectronics, Electronic Components And Materials Vol.43,No.2(2013), 97-102. Она имеет излучающую структуру в виде микрополосковой антенной решетки из диполей и цилиндрический рефлектор. Как и в предыдущем примере, данная антенна не обладает возможностью сканирования и работает только с одной поляризацией. Кроме того, она имеет КПД лишь 56% в силу того, что имеет микрополосковую фидерную линию для питания излучателей, в которой потери достигают 2-3 дБ. В указанном диапазоне миллиметровых длин волн существенно возрастают потери в фидерных микрополосковых линиях, связанные с потерями в диэлектрическом материалле и технологическими производственными дефектами (любые неровности, утолщения, сужения, надрезы, искривления, углы и т.д. могут приводить к переотражению, паразитному излучению и т.д.). Поэтому распределенная система фидерного тракта является недостатком для миллиметровых антенн.Also known is an antenna (Fig. 2B) for use at frequencies of the 23 GHz band, disclosed in ylCylindrical-parabolic reflector with printed antenna structuresʺ IHTM-CMTM, University of Belgrade Journal of Microelectronics, Electronic Components And Materials Vol. 43, No.2 ( 2013), 97-102. It has a radiating structure in the form of a microstrip antenna array of dipoles and a cylindrical reflector. As in the previous example, this antenna does not have the ability to scan and works with only one polarization. In addition, it has an efficiency of only 56% due to the fact that it has a microstrip feeder line for powering the emitters, in which the losses reach 2-3 dB. In the indicated range of millimeter wavelengths, losses in feeder microstrip lines increase significantly due to losses in the dielectric material and technological manufacturing defects (any irregularities, thickenings, narrowing, notches, bends, angles, etc. can lead to re-reflection, spurious radiation and etc.). Therefore, a distributed feeder path system is a disadvantage for millimeter antennas.

Другая известная антенна (Фиг. 2C) раскрыта в публикации ʺThe Design on the Antenna Array with High Gain and Scanning Beamʺ Lu Zhiyong, The 54th Research Institute of CETC, Shijiazhuang, 050081, China, International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology (ICMMT), 2012. В данном случае цилиндрический (параболический) рефлектор облучается специальной решеткой для формирования сканирующего луча. Эта антенна, как и предыдущие, работает только с одной поляризацией и имеет относительно низкий КПД (около 60%). Кроме того, у нее очень ограниченный угол сканирования (±20 градусов), из-за чего для покрытия зоны в 360 градусов необходимо 9 антенн, а учитывая ее крайнюю громоздкость, применение такой антенны в базовых станциях мобильной связи является малопривлекательным.Another known antenna (Fig. 2C) is disclosed in Design The Design on the Antenna Array with High Gain and Scanning Beam Be Lu Zhiyong, The 54th Research Institute of CETC, Shijiazhuang, 050081, China, International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology (ICMMT) , 2012. In this case, a cylindrical (parabolic) reflector is irradiated with a special grating to form a scanning beam. This antenna, like the previous ones, works with only one polarization and has a relatively low efficiency (about 60%). In addition, it has a very limited scanning angle (± 20 degrees), which is why 9 antennas are needed to cover a 360-degree zone, and given its extreme cumbersomeness, using such an antenna in mobile base stations is unattractive.

Еще одним известным техническим решением в миллиметровом диапазоне является антенна Thomson CSF Radar Maser-T (Фиг. 2D). Это сложная сканирующая антенная решетка, состоящая из множества линейных микрополосковых антенных решеток, к каждой из которых подсоединена отдельная приемопередающая схема. Тем не менее, несмотря на всю свою сложность, эта антенна ограничена углом сканирования ±40 градусов, а ее микрополосковая структура обуславливает большие потери в фидерной линии и низкий КПД.Another well-known technical solution in the millimeter range is the Thomson CSF Radar Maser-T antenna (Fig. 2D). This is a complex scanning antenna array, consisting of many linear microstrip antenna arrays, each of which is connected to a separate transceiver circuit. Nevertheless, despite all its complexity, this antenna is limited by a scanning angle of ± 40 degrees, and its microstrip structure causes large losses in the feeder line and low efficiency.

Тем самым, известные технологии не подходят для разработки антенных устройств, которые одновременно соответствовали бы всем вышеуказанным требованиям.Thus, well-known technologies are not suitable for the development of antenna devices that would simultaneously meet all of the above requirements.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

С целью устранения по меньшей мере некоторых из вышеупомянутых недостатков предшествующего уровня техники, настоящее изобретение направлено на создание зеркальной антенны с облучающей антенной решеткой с двойной поляризацией и широким углом сканирования.In order to eliminate at least some of the aforementioned drawbacks of the prior art, the present invention is directed to a mirrored antenna with an irradiating antenna array with double polarization and a wide scanning angle.

Согласно настоящему изобретению предложена антенна, содержащая: рефлектор, который имеет профиль параболической формы в первом сечении и гиперболической формы во втором сечении, причем второе сечение является ортогональным первому сечению; и облучающую структуру, содержащую по меньшей мере одну фазированную антенную решетку, выполненную с возможностью облучения по меньшей мере части рефлектора и сканирования луча, причем края параболической огибающей рефлектора направлены к облучающей структуре, а края гиперболической огибающей рефлектора направлены от облучающей структуры.According to the present invention, there is provided an antenna comprising: a reflector that has a parabolic shape in the first section and a hyperbolic shape in the second section, the second section being orthogonal to the first section; and an irradiating structure comprising at least one phased antenna array configured to irradiate at least a portion of the reflector and scan the beam, wherein the edges of the parabolic envelope of the reflector are directed toward the irradiating structure and the edges of the hyperbolic envelope of the reflector are directed away from the irradiating structure.

В одном из вариантов осуществления облучающая структура является линейной и расположена компланарно с гиперболическим профилем перпендикулярно линии симметрии гиперболы.In one embodiment, the irradiating structure is linear and is coplanar with the hyperbolic profile perpendicular to the line of symmetry of the hyperbola.

В одном из вариантов осуществления облучающая структура содержит по меньшей мере две фазированные антенные решетки, каждая из которых выполнена с возможностью облучения соответствующей части рефлектора.In one embodiment, the irradiating structure comprises at least two phased antenna arrays, each of which is configured to irradiate a corresponding portion of the reflector.

В одном из вариантов осуществления фазированная антенная решетка выполнена с возможностью формирования луча с двойной поляризацией.In one embodiment, the phased array antenna is configured to form a beam with dual polarization.

В одном из вариантов осуществления фазированная антенная решетка является волноводной.In one embodiment, the phased array is waveguide.

В одном из вариантов осуществления каждый излучатель фазированной антенной решетки является металлическим или металлизированным полым волноводом, открытым по направлению к рефлектору и закрытым с противоположной стороны.In one embodiment, each phased array antenna emitter is a metallic or metallized hollow waveguide open towards the reflector and closed on the opposite side.

В одном из вариантов осуществления каждый излучатель фазированной антенной решетки является металлическим или металлизированным полым волноводом, который запитывается с помощью содержащейся в нем микрополосковой линии.In one embodiment, each phased array antenna emitter is a metal or metallized hollow waveguide that is powered by the microstrip line contained therein.

В одном из вариантов осуществления волновод содержит по меньшей мере одну печатную плату, которая располагается в плоскости, перпендикулярной оси волновода и разделяющей волновод на части, и зажимается между разделенными частями волновода, причем упомянутая по меньшей мере одна печатная плата содержит фидер и зонд возбуждения волновода, которые выполнены в виде микрополосковой линии, причем микрополосковая линия является линейной и проходит перпендикулярно сквозь стенку волновода, причем один конец микрополосковой линии, поддержанный диэлектриком печатной платы, выходит в полость волновода, образуя зонд возбуждения волновода, причем металл в разделенных частях волновода устранен с образованием желоба вокруг микрополосковой линии.In one embodiment, the waveguide comprises at least one printed circuit board that is located in a plane perpendicular to the axis of the waveguide and separates the waveguide into parts, and is clamped between the separated parts of the waveguide, said at least one printed circuit board comprising a feeder and a waveguide excitation probe, which are made in the form of a microstrip line, the microstrip line being linear and extending perpendicularly through the wall of the waveguide, one end of the microstrip line being supported second dielectric circuit board goes into the waveguide cavity, forming a waveguide probe excitation, the metal in the divided portion of the waveguide is eliminated with the formation of the gutter around the microstrip line.

В одном из вариантов осуществления каждая из упомянутой по меньшей мере одной печатной платы содержит два микрополоска, расположенных симметрично по обе стороны подложки печатной платы.In one embodiment, each of the at least one printed circuit board comprises two microstrips located symmetrically on both sides of the substrate of the printed circuit board.

В одном из вариантов осуществления волновод содержит две печатные платы, причем микрополосковая линия первой печатной платы расположена перпендикулярно микрополосковой линии второй печатной платы.In one embodiment, the waveguide comprises two printed circuit boards, the microstrip line of the first printed circuit board being perpendicular to the microstrip line of the second printed circuit board.

В одном из вариантов осуществления во внутреннем пространстве волновода вдоль стенок сформированы выступы для понижения критической частоты волновода.In one embodiment, protrusions are formed along the walls in the interior of the waveguide to lower the critical frequency of the waveguide.

Настоящее изобретение позволяет реализовать антенну с улучшенным набором характеристик, в частности, обеспечивается увеличение угла сканирования антенны в одной плоскости при обеспечении возможности формирования требуемой диаграммы направленности в другой плоскости без увеличения габаритов, без ухудшения КПД и без повышения уровня боковых лепестков. При этом, в случае применения предложенной антенны для базовой станции, снижаются требования к сложности управляющих и распределительных устройств на стороне приемопередатчика базовой станции, уменьшаются габариты базовой станции, упрощается и ускоряется ее монтаж, а также увеличивается энергоэффективность.The present invention allows to realize an antenna with an improved set of characteristics, in particular, it provides an increase in the scanning angle of the antenna in one plane while making it possible to form the desired radiation pattern in another plane without increasing dimensions, without compromising efficiency and without increasing the level of side lobes. Moreover, if the proposed antenna is used for the base station, the requirements for the complexity of control and distribution devices on the transceiver side of the base station are reduced, the dimensions of the base station are reduced, its installation is simplified and accelerated, and energy efficiency is increased.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1 - Традиционная базовая станция с 4 секторами.FIG. 1 - Traditional 4-sector base station.

Фиг. 2A-2D - Примеры известных антенн миллиметрового диапазона.FIG. 2A-2D — Examples of known millimeter-wave antennas.

Фиг. 3 - Антенна согласно настоящему изобретению.FIG. 3 - Antenna according to the present invention.

Фиг. 4 - Характеристики гиперболического рефлектора в сравнении с традиционным цилиндрическим.FIG. 4 - Characteristics of a hyperbolic reflector in comparison with a traditional cylindrical one.

Фиг. 5 - Базовая станция с 3 секторами согласно настоящему изобретению.FIG. 5 - Base station with 3 sectors according to the present invention.

Фиг. 6 - Облучающая структура согласно настоящему изобретению.FIG. 6 - Irradiating structure according to the present invention.

Фиг. 7 - Излучатель фазированной антенной решетки (структурный фрагмент) согласно настоящему изобретению.FIG. 7 - Phased array antenna emitter (structural fragment) according to the present invention.

Фиг. 8 - Микрополосковая линия согласно настоящему изобретению.FIG. 8 - Microstrip line according to the present invention.

Фиг. 9 - Диаграмма направленности антенны согласно настоящему изобретению в вертикальной (угломестной) плоскости.FIG. 9 is a radiation pattern of an antenna according to the present invention in a vertical (elevation) plane.

Фиг. 10 - график для способствования расчету гиперболического профиля рефлектора.FIG. 10 is a graph to facilitate the calculation of the hyperbolic reflector profile.

Подробное описаниеDetailed description

На Фиг. 1 показана традиционная базовая станция с 4 секторами. За каждый сектор величиной 90 градусов отвечает одна антенна с углом сканирования ±45 градусов. Таким образом, во всей зоне покрытия 360 градусов базовая станция реализует функции мобильной связи для мобильных станций (МС), таких как смартфоны, планшеты, бортовые системы связи и т.д.In FIG. 1 shows a traditional 4-sector base station. For each 90 degree sector, there is one antenna with a scan angle of ± 45 degrees. Thus, in the entire coverage area of 360 degrees, the base station implements the functions of mobile communication for mobile stations (MS), such as smartphones, tablets, airborne communication systems, etc.

Как уже упоминалось выше, в уровне техники существует потребность в создании антенны с большим углом сканирования, что позволило бы упростить конструкцию и монтаж базовой станции.As mentioned above, in the prior art there is a need to create an antenna with a large scanning angle, which would simplify the design and installation of the base station.

Антенна с увеличенным углом сканирования показана на Фиг. 3. Согласно настоящему изобретению, антенна содержит рефлектор (зеркало), который имеет параболическую форму в первом сечении и гиперболическую форму во втором сечении, которое является ортогональным первому сечению. Таким образом, форму рефлектора можно описать как параболический гиперболоид. Антенна также содержит облучающую структуру для облучения рефлектора, расположенного так, что края параболической огибающей рефлектора направлены к облучающей структуре, а края гиперболической огибающей рефлектора направлены от облучающей структуры. Облучающая структура содержит по меньшей мере одну фазированную антенную решетку, с тем чтобы иметь возможность формирования диаграммы направленности и сканирования луча.An antenna with an increased scanning angle is shown in FIG. 3. According to the present invention, the antenna comprises a reflector (mirror), which has a parabolic shape in the first section and a hyperbolic shape in the second section, which is orthogonal to the first section. Thus, the shape of the reflector can be described as a parabolic hyperboloid. The antenna also contains an irradiating structure for irradiating the reflector, so that the edges of the parabolic envelope of the reflector are directed to the irradiating structure, and the edges of the hyperbolic envelope of the reflector are directed from the irradiating structure. The irradiating structure contains at least one phased antenna array in order to be able to form a beam pattern and scan the beam.

При использовании такой антенны, например, в базовой станции, целесообразно располагать ее таким образом, чтобы параболическая огибающая антенны проходила в вертикальном поперечном сечении, а гиперболическая огибающая антенны проходила в горизонтальном поперечном сечении.When using such an antenna, for example, in a base station, it is advisable to arrange it so that the parabolic envelope of the antenna passes in a vertical cross section, and the hyperbolic envelope of the antenna passes in a horizontal cross section.

Предложенная форма рефлектора антенны позволяет существенно увеличить угол сканирования луча за счет того, что в такой антенне побочные дифракционные лепестки не превышают приемлемый уровень даже при угле наклона луча 60 градусов, как изображено справа на Фиг. 4. В отличие от этого, например, как изображено слева на Фиг. 4, традиционные параболическо-цилиндрические антенны, которые в одном поперечном сечении имеют плоский профиль, при угле отклонения луча более 45 градусов имеют уровни дифракционных лепестков, сопоставимые с уровнем основного луча, тем самым создавая сильный уровень приема-передачи в нежелательных направлениях. К тому же, падает усиление антенны в основном направлении. При этом в предложенной антенне не происходит значимого падения коэффициента усиления, ухудшения КПД или направленности по сравнению с традиционными антеннами миллиметрового диапазона, имеющими равные габариты. Такой эффект можно объяснить тем фактом, что гипербола уменьшает изображение объекта, то есть при применении гиперболы к рефлектору антенны, облучаемому фазированной антенной решеткой, происходит (мнимое) уменьшение электрического расстояния между излучающими элементами решетки, что позволяет комплексно улучшить характеристики антенны. Условие, налагаемое на расстояние между излучающими элементами, при отсутствии паразитных дифракционных лепестков:The proposed shape of the antenna reflector makes it possible to substantially increase the beam scanning angle due to the fact that in such an antenna the side diffraction lobes do not exceed an acceptable level even at a beam angle of 60 degrees, as shown on the right in FIG. 4. In contrast, for example, as depicted on the left in FIG. 4, traditional parabolic-cylindrical antennas, which in one cross section have a flat profile, with a beam deflection angle of more than 45 degrees, have diffraction lobe levels comparable to the level of the main beam, thereby creating a strong level of reception and transmission in undesirable directions. In addition, the antenna gain decreases in the main direction. However, in the proposed antenna there is no significant drop in gain, deterioration in efficiency or directivity compared to traditional millimeter-wave antennas having equal dimensions. This effect can be explained by the fact that a hyperbola reduces the image of an object, i.e., when a hyperbola is applied to an antenna reflector irradiated by a phased antenna array, an (imaginary) decrease in the electric distance between the radiating elements of the array occurs, which makes it possible to comprehensively improve the characteristics of the antenna. The condition imposed on the distance between the radiating elements, in the absence of spurious diffraction lobes:

Figure 00000001
Figure 00000001

Уменьшая с помощью гиперболы расстояние между элементами решетки, можно увеличить угол сканирования, причем чем больше кривизна гиперболы, тем больший угол сканирования можно реализовать. При этом реальное расстояние между элементами решетки не меняется.By reducing the distance between the lattice elements with the help of a hyperbola, it is possible to increase the scanning angle, and the larger the curvature of the hyperbola, the greater the scanning angle. In this case, the actual distance between the lattice elements does not change.

Таким образом, согласно настоящему изобретению, как показано на Фиг. 5, базовая станция может комплектоваться лишь тремя антеннами вместо традиционных четырех или более. В каждом из трех 120-градусных секторов располагается антенна, имеющая угол сканирования ±60 градусов, и базовая станция эффективно покрывает всю зону покрытия, поддерживая требуемый уровень усиления и не создавая больших помех. Тем самым, снижаются требования к сложности управляющих и распределительных устройств на стороне приемопередатчика базовой станции, уменьшаются габариты базовой станции, упрощается и ускоряется ее монтаж, а также увеличивается энергоэффективность. Более того, сохраняется возможность формирования формы диаграммы направленности в угломерной плоскости.Thus, according to the present invention, as shown in FIG. 5, the base station can be equipped with only three antennas instead of the traditional four or more. An antenna having a scan angle of ± 60 degrees is located in each of the three 120-degree sectors, and the base station effectively covers the entire coverage area, maintaining the required gain level and not creating much interference. Thus, the complexity requirements for control and distribution devices on the side of the transceiver of the base station are reduced, the dimensions of the base station are reduced, its installation is simplified and accelerated, and energy efficiency is increased. Moreover, the possibility of forming the shape of the radiation pattern in the goniometric plane remains.

В одном варианте осуществления облучающая структура антенны в сечении, имеющем профиль гиперболы, может иметь форму, близкую к кругу или квадрату, и располагаться на оптической оси антенны. В другом варианте осуществления облучающая структура антенны может быть линейной и располагаться симметрично относительно центра оси антенны в горизонтальной плоскости, то есть компланарно с гиперболическим профилем перпендикулярно линии симметрии гиперболы (как показано на Фиг. 3). Точная форма и расположение облучающей структуры зависит от конкретного применения и требований к антенне.In one embodiment, the irradiating structure of the antenna in cross section having a hyperbola profile may have a shape close to a circle or square and be located on the optical axis of the antenna. In another embodiment, the antenna irradiating structure may be linear and located symmetrically with respect to the center of the antenna axis in the horizontal plane, that is, coplanar with the hyperbolic profile perpendicular to the symmetry line of the hyperbola (as shown in Fig. 3). The exact shape and location of the irradiating structure depends on the specific application and antenna requirements.

Облучающая структура может содержать одну фазированную антенную решетку, которая облучает всю доступную поверхность рефлектора. В альтернативном варианте, облучающая структура может содержать две или более фазированные антенные решетки, каждая из которых облучает соответствующую часть рефлектора. Например, на Фиг. 3 изображены две фазированные антенные решетки: одна облучает верхнюю половину рефлектора, а другая облучает нижнюю половину рефлектора.The irradiating structure may contain one phased antenna array that irradiates the entire accessible surface of the reflector. Alternatively, the irradiating structure may comprise two or more phased antenna arrays, each of which irradiates a corresponding portion of the reflector. For example, in FIG. Figure 3 shows two phased antenna arrays: one irradiates the upper half of the reflector, and the other irradiates the lower half of the reflector.

Фазированная антенная решетка может быть выполнена с возможностью формирования луча с двойной поляризацией.The phased array can be configured to form a beam with double polarization.

Для того, чтобы дополнительно улучшить характеристики предложенной антенны, фазированная антенная решетка может быть волноводной, как показано на Фиг. 6. Специальная структура излучателя и запитывающей линии позволяет свести к минимуму потери облучателя в целом, при этом повышается КПД антенны, снижается паразитное излучение и в результате растет коэффициент усиления.In order to further improve the characteristics of the proposed antenna, the phased array can be waveguide, as shown in FIG. 6. The special structure of the emitter and the supply line allows minimizing the losses of the irradiator as a whole, while increasing the antenna efficiency, reducing spurious radiation and, as a result, increasing the gain.

В частности, в предложенном варианте осуществления (Фиг. 7) каждый излучатель фазированной антенной решетки может представлять собой металлическую или металлизированную полость, стенки которой образуют полый волновод сложного сечения, открытый по направлению к рефлектору и закрытый с противоположной стороны. Одна из стенок волновода, расположенная перпендикулярно его оси, отсутствует, создавая условия для излучения, а вторая, противоположная задняя стенка служит рефлектором. Форма и размеры поперечного сечения волновода должны удовлетворять условиям распространения регулярной волны (в частности, длина волны накладывает ограничение на размеры, имея критическое значение, при котором более малое сечение не способно пропускать волну). Примерно на расстоянии четверти длины волны в волноводе от задней стенки излучатель (волновод) разделен на две части плоскостью, перпендикулярной оси волновода. В этой плоскости располагается печатная плата с фидером и зондом возбуждения волновода. Фидер и зонд представляют собой микрополосковую линию, выполненную на тонком пленочном диэлектрике. Печатная плата зажимается между разделенными частями (половинами) излучателя. Металл в половинах излучателя вокруг микрополосковой линии выбран (извлечен) по профилю желоба, что исключает контакт микрополосковой линии с металлическими элементами излучателя и создает условия для распространения ТЕМ волны. Ширина полосковой линии и поперечные размеры желоба определяются необходимым волновым сопротивлением. Один конец микрополосковой линии, поддержанный диэлектриком печатной платы, выходит в полость волновода, образуя зонд, возбуждающий излучатель. Длина зонда примерно равна ¾ от высоты волновода. Точное значение определяется условием наилучшего согласования волновода с фидером. Конструктивно все элементы запитки размещены на общей плате, а излучатели в едином блоке. Питание на излучатели поступает с радиочастотной (РЧ) схемы (например, РЧ-микросхемы, как показано на Фиг. 7).In particular, in the proposed embodiment (Fig. 7), each radiator of a phased antenna array can be a metal or metallized cavity, the walls of which form a hollow waveguide of complex cross section, open towards the reflector and closed on the opposite side. One of the walls of the waveguide, located perpendicular to its axis, is absent, creating conditions for radiation, and the second, opposite rear wall serves as a reflector. The shape and dimensions of the cross-section of the waveguide must satisfy the conditions for the propagation of a regular wave (in particular, the wavelength imposes a size constraint, having a critical value at which a smaller cross-section is not able to transmit the wave). At about a quarter of the wavelength in the waveguide from the rear wall, the emitter (waveguide) is divided into two parts by a plane perpendicular to the axis of the waveguide. In this plane there is a printed circuit board with a feeder and a probe for exciting the waveguide. The feeder and probe are a microstrip line made on a thin film dielectric. The printed circuit board is clamped between the separated parts (halves) of the emitter. Metal in the halves of the emitter around the microstrip line is selected (extracted) along the profile of the gutter, which excludes contact of the microstrip line with the metal elements of the emitter and creates the conditions for the propagation of the TEM wave. The width of the strip line and the transverse dimensions of the gutter are determined by the necessary wave resistance. One end of the microstrip line, supported by the dielectric of the printed circuit board, exits into the cavity of the waveguide, forming a probe that excites the emitter. The length of the probe is approximately equal to ¾ of the height of the waveguide. The exact value is determined by the condition of the best matching of the waveguide with the feeder. Structurally, all the power elements are placed on a common board, and the emitters in a single unit. The power to the emitters comes from a radio frequency (RF) circuit (for example, an RF chip, as shown in Fig. 7).

Для того, чтобы сформировать луч с двойной поляризацией, волновод (излучатель) содержит две не соприкасающиеся между собой печатные платы, причем возбуждающий зонд первой печатной платы расположен перпендикулярно возбуждающему зонду второй печатной платы. Таким образом, происходит независимое возбуждение двух ортогональных поляризаций (в частности, горизонтальной поляризации (HP) и вертикальной поляризации (VP)). Во внутреннем пространстве волновода вдоль стенок сформированы прямоугольные выступы (ребра) для понижения критической частоты, при ограничениях на поперечные размеры волновода. Выступы могут быть продольными и поперечными. Между закрытым концом волновода и первой печатной платой, а также между первой печатной платой и второй печатной платой могут быть сформированы такие выступы, которые необходимы только для возбуждения волны той поляризации, которая обеспечивается возбуждающим зондом первой печатной платы. Далее между второй печатной платой и открытым концом волновода могут быть сформированы выступы, которые необходимы для распространения волн с обеими поляризациями.In order to form a beam with a double polarization, the waveguide (emitter) contains two not in contact with each other printed circuit boards, and the exciting probe of the first printed circuit board is perpendicular to the exciting probe of the second printed circuit board. Thus, independent excitation of two orthogonal polarizations occurs (in particular, horizontal polarization (HP) and vertical polarization (VP)). In the inner space of the waveguide, rectangular protrusions (ribs) are formed along the walls to lower the critical frequency, with restrictions on the transverse dimensions of the waveguide. The protrusions can be longitudinal and transverse. Between the closed end of the waveguide and the first printed circuit board, and also between the first printed circuit board and the second printed circuit board, such protrusions may be formed that are necessary only to excite the polarization wave provided by the exciting probe of the first printed circuit board. Further, protrusions that are necessary for the propagation of waves with both polarizations can be formed between the second printed circuit board and the open end of the waveguide.

Печатная плата может быть двухсторонней и содержать два микрополоска, расположенных симметрично по обе стороны подложки печатной платы (Фиг. 8). Такая структура микрополосковой линии позволяет оптимизировать распределение линий электромагнитного поля так, что оно концентрируется в воздухе вокруг микрополосковой линии, за счет чего существенно снижаются потери в фидерной линии и повышается КПД антенны. Например, в классической симметричной полосковой линии при H=0,8 мм и частоте 28 ГГц с применением диэлектрика на основе Taconic TLY наблюдаются потери около 0,5 дБ/см, тогда как в предложенной усовершенствованной микрополосковой линии с металлическим волноводным земляным основанием и воздушным заполнением наблюдаются потери лишь 0,1 дБ/см.The printed circuit board can be double-sided and contain two microstrip located symmetrically on both sides of the substrate of the printed circuit board (Fig. 8). This structure of the microstrip line allows you to optimize the distribution of the lines of the electromagnetic field so that it is concentrated in the air around the microstrip line, thereby significantly reducing losses in the feeder line and increasing the antenna efficiency. For example, in the classical symmetrical strip line at H = 0.8 mm and a frequency of 28 GHz using a Taconic TLY-based dielectric, losses of about 0.5 dB / cm are observed, while in the proposed improved microstrip line with a metal waveguide earthen base and air filling only 0.1 dB / cm loss is observed.

Предложенная структура фазированной антенной решетки позволяет формировать луч с двойной поляризацией при сохранении высокого КПД антенны, при этом кросс-поляризация не превышает -15 дБ. Кроме того, обеспечивается возможность формирования необходимого амплитудно-фазового распределения и формы диаграммы направленности в каждой плоскости в соответствии с требованиями конкретного применения.The proposed structure of the phased antenna array allows the formation of a beam with double polarization while maintaining a high antenna efficiency, while the cross-polarization does not exceed -15 dB. In addition, it is possible to form the necessary amplitude-phase distribution and the shape of the radiation pattern in each plane in accordance with the requirements of a particular application.

Общие характеристики предложенной антенны с применением зеркала в форме параболического гиперболоида и волноводной фазированной антенной решетки с малыми потерями таковы: угол сканирования ±60 градусов, луч с двойной поляризацией, КПД=0,74. При этом потери в фидерной линии на опытном образце составили менее 1,5 дБ.General characteristics of the proposed antenna using a mirror in the form of a parabolic hyperboloid and low-loss phased waveguide antenna array are as follows: scanning angle ± 60 degrees, beam with double polarization, efficiency = 0.74. Moreover, the losses in the feeder line on the prototype were less than 1.5 dB.

Антенну согласно настоящему изобретению можно использовать, например, в миллиметровом диапазоне для сетей мобильной связи перспективного стандарта 5G, для автомобильных радаров, для поисковых радаров и т.д.The antenna according to the present invention can be used, for example, in the millimeter range for mobile networks of promising standard 5G, for automobile radars, for search radars, etc.

При этом, например, как показано на Фиг. 9 справа, применяя в угломестной плоскости легко реализуемую в такой антенне базовой станции косекансную диаграмму направленности, можно полностью покрывать в этой плоскости всю зону охвата без потери усиления на ее краях, в результате чего не требуется ни дополнительное сканирование в угломерной плоскости, ни наличие дополнительных антенн для должного покрытия всей зоны охвата, в отличие от традиционных антенн (показано на Фиг. 9 слева).In this case, for example, as shown in FIG. 9 to the right, using a cosecant radiation pattern easily implemented in such an antenna of a base station in such an elevation plane, one can completely cover the entire coverage area in this plane without loss of gain at its edges, as a result of which neither additional scanning in the angle plane nor the presence of additional antennas are required to properly cover the entire coverage area, in contrast to traditional antennas (shown in Fig. 9 on the left).

Антенна согласно настоящему изобретению также полностью пригодна для использования в составе оборудования MIMO (множество входов - множество выходов).The antenna according to the present invention is also fully suitable for use as part of MIMO equipment (multiple inputs - multiple outputs).

Необходимые формулы для расчета гиперболического профиля рефлектора представлены ниже со ссылкой на Фиг. 10. Наиболее характерный исходный параметр M предпочтительно выбирается из значений 1,3-1,6. При больших значениях М угол сканирования увеличивается, однако усиление антенны снижается. Уравнение для гиперболического профиля следующее:The necessary formulas for calculating the hyperbolic profile of the reflector are presented below with reference to FIG. 10. The most characteristic initial parameter M is preferably selected from values 1.3-1.6. At large M values, the scanning angle increases, but the antenna gain decreases. The equation for the hyperbolic profile is as follows:

Figure 00000002
Figure 00000002

гдеWhere

Figure 00000003
Figure 00000003

t - свободный параметр, t is a free parameter,

f - фокальное расстояние. f is the focal distance.

Следует понимать, что хотя в настоящем документе для описания различных элементов, компонентов, областей, слоев и/или секций, могут использоваться такие термины, как "первый", "второй", "третий" и т.п., эти элементы, компоненты, области, слои и/или секции не должны ограничиваться этими терминами. Эти термины используются только для того, чтобы отличить один элемент, компонент, область, слой или секцию от другого элемента, компонента, области, слоя или секции. Так, первый элемент, компонент, область, слой или секция может быть назван вторым элементом, компонентом, областью, слоем или секцией без выхода за рамки объема настоящего изобретения. В настоящем описании термин "и/или" включает любые и все комбинации из одной или более из соответствующих перечисленных позиций. Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.It should be understood that although in this document to describe various elements, components, areas, layers and / or sections, terms such as "first", "second", "third" and the like can be used, these elements, components , areas, layers and / or sections should not be limited to these terms. These terms are used only to distinguish one element, component, region, layer or section from another element, component, region, layer or section. Thus, a first element, component, region, layer or section may be called a second element, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention. In the present description, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the corresponding items listed. The elements mentioned in the singular do not exclude the plurality of elements, unless specifically indicated otherwise.

Функциональность элемента, указанного в описании или формуле изобретения как единый элемент, может быть реализована на практике посредством нескольких компонентов устройства, и наоборот, функциональность элементов, указанных в описании или формуле изобретения как несколько отдельных элементов, может быть реализована на практике посредством единого компонента.The functionality of the element indicated in the description or claims as a single element can be implemented in practice through several components of the device, and vice versa, the functionality of the elements indicated in the description or claims as several separate elements can be implemented in practice through a single component.

В одном варианте осуществления элементы/блоки предложенной антенны находятся в общем корпусе, размещены на одной раме/конструкции/печатной плате и связаны друг с другом конструктивно посредством монтажных (сборочных) операций и функционально посредством линий связи. Упомянутые линии или каналы связи, если не указано иное, являются стандартными, известными специалистам линиями связи, материальная реализация которых не требует творческих усилий. Линией связи может быть провод, набор проводов, шина, дорожка, беспроводная линия связи (индуктивная, радиочастотная, инфракрасная, ультразвуковая и т.д.). Протоколы связи по линиям связи известны специалистам и не раскрываются отдельно.In one embodiment, the elements / blocks of the proposed antenna are located in a common housing, are located on the same frame / structure / printed circuit board and are structurally connected to each other by means of assembly (assembly) operations and functionally by means of communication lines. The mentioned communication lines or channels, unless otherwise indicated, are standard communication lines known to specialists, the material implementation of which does not require creative efforts. A communication line can be a wire, a set of wires, a bus, a track, a wireless communication line (inductive, radio frequency, infrared, ultrasonic, etc.). Communication protocols over communication lines are known to specialists and are not disclosed separately.

Под функциональной связью элементов следует понимать связь, обеспечивающую корректное взаимодействие этих элементов друг с другом и реализацию той или иной функциональности элементов. Частными примерами функциональной связи может быть связь с возможностью обмена информацией, связь с возможностью передачи электрического тока, связь с возможностью передачи механического движения, связь с возможностью передачи света, звука, электромагнитных или механических колебаний и т.д. Конкретный вид функциональной связи определяется характером взаимодействия упомянутых элементов, и, если не указано иное, обеспечивается широко известными средствами, используя широко известные в технике принципы.The functional connection of elements should be understood as a connection that ensures the correct interaction of these elements with each other and the implementation of one or another functionality of the elements. Particular examples of functional communication may be communication with the possibility of exchanging information, communication with the possibility of transmitting electric current, communication with the possibility of transmitting mechanical motion, communication with the possibility of transmitting light, sound, electromagnetic or mechanical vibrations, etc. The specific type of functional connection is determined by the nature of the interaction of the mentioned elements, and, unless otherwise indicated, is provided by well-known means using principles well known in the art.

Конструктивное исполнение элементов предложенного устройства является известным для специалистов в данной области техники и не описывается отдельно в данном документе, если не указано иное. Элементы антенны могут быть выполнены из любого подходящего материала. Эти составные части могут быть изготовлены с использованием известных способов, включая, лишь в качестве примера, механическую обработку на станках и литье по выплавляемой модели. Операции сборки, соединения и иные операции в соответствии с приведенным описанием также соответствуют знаниям специалиста в данной области и, таким образом, более подробно поясняться здесь не будут.The design of the elements of the proposed device is known to specialists in this field of technology and is not described separately in this document, unless otherwise indicated. The antenna elements may be made of any suitable material. These components can be manufactured using known methods, including, by way of example only, machining and investment casting. Assembly, connection and other operations in accordance with the above description also correspond to the knowledge of a person skilled in the art and, therefore, will not be explained in more detail here.

Несмотря на то что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать настоящее изобретение, и что данное изобретение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку специалисту в данной области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники могут быть очевидны различные другие модификации и варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.Although exemplary embodiments have been described in detail and shown in the accompanying drawings, it should be understood that such embodiments are merely illustrative and not intended to limit the present invention, and that the present invention should not be limited to the particular arrangements and constructions shown and described, since In the art, based on the information set forth in the description and knowledge of the prior art, various other modifications may be apparent in Rianta of the invention without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (14)

1. Антенна, содержащая:1. An antenna containing: рефлектор, который имеет профиль параболической формы в первом сечении и гиперболической формы во втором сечении, причем второе сечение является ортогональным первому сечению; иa reflector that has a parabolic shape in the first section and a hyperbolic shape in the second section, the second section being orthogonal to the first section; and облучающую структуру, содержащую по меньшей мере одну фазированную антенную решетку, выполненную с возможностью облучения по меньшей мере части рефлектора и сканирования луча,an irradiating structure comprising at least one phased antenna array configured to irradiate at least a portion of the reflector and scan the beam, причем края параболической огибающей рефлектора направлены к облучающей структуре, а края гиперболической огибающей рефлектора направлены от облучающей структуры.moreover, the edges of the parabolic envelope of the reflector are directed toward the irradiating structure, and the edges of the hyperbolic envelope of the reflector are directed from the irradiating structure. 2. Антенна по п. 1, в которой облучающая структура является линейной и расположена компланарно с гиперболическим профилем перпендикулярно линии симметрии гиперболы.2. The antenna according to claim 1, wherein the irradiating structure is linear and is located coplanarly with a hyperbolic profile perpendicular to the line of symmetry of the hyperbola. 3. Антенна по п. 1, в которой облучающая структура содержит по меньшей мере две фазированные антенные решетки, каждая из которых выполнена с возможностью облучения соответствующей части рефлектора.3. The antenna according to claim 1, in which the irradiating structure contains at least two phased antenna arrays, each of which is configured to irradiate a corresponding part of the reflector. 4. Антенна по п. 1, в которой фазированная антенная решетка выполнена с возможностью формирования луча с двойной поляризацией.4. The antenna according to claim 1, in which the phased antenna array is configured to form a beam with double polarization. 5. Антенна по п. 1, в которой фазированная антенная решетка является волноводной.5. The antenna according to claim 1, in which the phased antenna array is a waveguide. 6. Антенна по п. 5, в которой каждый излучатель фазированной антенной решетки является металлическим или металлизированным полым волноводом, открытым по направлению к рефлектору и закрытым с противоположной стороны.6. The antenna according to claim 5, in which each radiator of the phased antenna array is a metal or metallized hollow waveguide, open towards the reflector and closed on the opposite side. 7. Антенна по п. 5, в которой каждый излучатель фазированной антенной решетки является металлическим или металлизированным полым волноводом, который запитывается с помощью содержащейся в нем микрополосковой линии.7. The antenna according to claim 5, in which each radiator of the phased antenna array is a metal or metallized hollow waveguide, which is fed using the microstrip line contained therein. 8. Антенна по п. 7, в которой волновод содержит по меньшей мере одну печатную плату, которая располагается в плоскости, перпендикулярной оси волновода и разделяющей волновод на части, и зажимается между разделенными частями волновода, причем упомянутая по меньшей мере одна печатная плата содержит фидер и зонд возбуждения волновода, которые выполнены в виде микрополосковой линии, причем микрополосковая линия является линейной и проходит перпендикулярно сквозь стенку волновода, причем один конец микрополосковой линии, поддержанный диэлектриком печатной платы, выходит в полость волновода, образуя зонд возбуждения волновода, причем металл в разделенных частях волновода устранен с образованием желоба вокруг микрополосковой линии.8. The antenna according to claim 7, in which the waveguide contains at least one printed circuit board, which is located in a plane perpendicular to the axis of the waveguide and separates the waveguide into parts, and is clamped between the separated parts of the waveguide, said at least one printed circuit board containing a feeder and a waveguide excitation probe, which is made in the form of a microstrip line, wherein the microstrip line is linear and passes perpendicularly through the wall of the waveguide, with one end of the microstrip line supported by a dielectric Rick circuit board goes into the waveguide cavity to form a waveguide probe excitation, wherein the metal in the divided waveguide portions removed to form a trench around the microstrip line. 9. Антенна по п. 8, в которой каждая из упомянутой по меньшей мере одной печатной платы содержит два микрополоска, расположенных симметрично по обе стороны подложки печатной платы.9. The antenna according to claim 8, in which each of the at least one printed circuit board contains two microstrip located symmetrically on both sides of the substrate of the printed circuit board. 10. Антенна по п. 8, в которой волновод содержит две печатные платы, причем микрополосковая линия первой печатной платы расположена перпендикулярно микрополосковой линии второй печатной платы.10. The antenna of claim 8, wherein the waveguide comprises two printed circuit boards, wherein the microstrip line of the first printed circuit board is perpendicular to the microstrip line of the second printed circuit board. 11. Антенна по п. 7, в которой во внутреннем пространстве волновода вдоль стенок сформированы выступы для понижения критической частоты волновода.11. The antenna according to claim 7, wherein protrusions are formed in the interior of the waveguide along the walls to lower the critical frequency of the waveguide.
RU2016143930A 2016-11-09 2016-11-09 Mirror antenna with double polarization and wide scanning angle RU2629906C1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143930A RU2629906C1 (en) 2016-11-09 2016-11-09 Mirror antenna with double polarization and wide scanning angle
KR1020170068514A KR102274497B1 (en) 2016-11-09 2017-06-01 Antenna device including parabolic-hyperbolic reflector
EP17868835.4A EP3516738B1 (en) 2016-11-09 2017-07-13 Antenna device including parabolic-hyperbolic reflector
PCT/KR2017/007527 WO2018088669A1 (en) 2016-11-09 2017-07-13 Antenna device including parabolic-hyperbolic reflector
US15/661,557 US10374321B2 (en) 2016-11-09 2017-07-27 Antenna device including parabolic-hyperbolic reflector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143930A RU2629906C1 (en) 2016-11-09 2016-11-09 Mirror antenna with double polarization and wide scanning angle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2629906C1 true RU2629906C1 (en) 2017-09-04

Family

ID=59797494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016143930A RU2629906C1 (en) 2016-11-09 2016-11-09 Mirror antenna with double polarization and wide scanning angle

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3516738B1 (en)
KR (1) KR102274497B1 (en)
RU (1) RU2629906C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2703608C1 (en) * 2019-04-03 2019-10-21 Публичное акционерное общество "Радиофизика" Two-polar radiator of phased antenna array with limited scanning sector

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021125384A1 (en) * 2019-12-18 2021-06-24 엘지전자 주식회사 Electronic device including antenna
KR102322631B1 (en) * 2020-07-28 2021-11-05 국방과학연구소 Gravity compensation device for deployable parabolic antenna

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3828352A (en) * 1971-08-09 1974-08-06 Thomson Csf Antenna system employing toroidal reflectors
US3922682A (en) * 1974-05-31 1975-11-25 Communications Satellite Corp Aberration correcting subreflectors for toroidal reflector antennas
SU1181020A1 (en) * 1984-03-30 1985-09-23 Предприятие П/Я А-1836 Bifocal cassegrainian aerial
RU2173496C1 (en) * 2000-07-10 2001-09-10 ВЕЙВФРОНТИЕР Ко., Лтд. Mirror antenna

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2653241A (en) * 1945-07-09 1953-09-22 Chu Lan Jen Antenna
KR100351091B1 (en) * 2000-07-20 2002-09-11 주식회사 다이넥스 A reflector antenna
EP1417733B1 (en) * 2001-08-16 2005-07-27 Paratek Microwave, Inc. Phased array antennas incorporating voltage-tunable phase shifters
US20110174359A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 Aspect Solar Pte Ltd. Array module of parabolic solar energy receivers
KR101281782B1 (en) * 2011-10-17 2013-07-04 한국과학기술원 Multi-dimension polarization antenna with improved directivity

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3828352A (en) * 1971-08-09 1974-08-06 Thomson Csf Antenna system employing toroidal reflectors
US3922682A (en) * 1974-05-31 1975-11-25 Communications Satellite Corp Aberration correcting subreflectors for toroidal reflector antennas
SU1181020A1 (en) * 1984-03-30 1985-09-23 Предприятие П/Я А-1836 Bifocal cassegrainian aerial
RU2173496C1 (en) * 2000-07-10 2001-09-10 ВЕЙВФРОНТИЕР Ко., Лтд. Mirror antenna

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2703608C1 (en) * 2019-04-03 2019-10-21 Публичное акционерное общество "Радиофизика" Two-polar radiator of phased antenna array with limited scanning sector

Also Published As

Publication number Publication date
KR102274497B1 (en) 2021-07-09
EP3516738B1 (en) 2020-11-04
KR20180052071A (en) 2018-05-17
EP3516738A4 (en) 2019-11-06
EP3516738A1 (en) 2019-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101687504B1 (en) Dual polarization current loop radiator with integrated balun
Zhang et al. An E-band partially corporate feed uniform slot array with laminated quasi double-layer waveguide and virtual PMC terminations
Djerafi et al. Substrate integrated waveguide antennas
RU2576592C2 (en) Broadband microstrip antennae and antenna arrays
US10374321B2 (en) Antenna device including parabolic-hyperbolic reflector
RU2589488C2 (en) Array of waveguide-horn radiators, methods of building arrays of waveguide-horn radiators and antenna systems
US20220407231A1 (en) Wideband electromagnetically coupled microstrip patch antenna for 60 ghz millimeter wave phased array
CN111052507B (en) Antenna and wireless device
RU2629906C1 (en) Mirror antenna with double polarization and wide scanning angle
Huang et al. Dielectric-loaded SIW H-plane horn antenna with gradient air slots
RU2435263C1 (en) Dual-band antenna
Nisamol et al. Design of sub-THz slotted waveguide array antenna for the broadside circularly polarized applications beyond 5G
Zhu et al. Aperture-shared all-metal endfire high-gain parabolic antenna for millimeter-wave multibeam and Sub-6-GHz communication Applications
Ma et al. Antipodal linearly tapered slot antenna array for millimeter-wave base station in massive MIMO systems
Gil-Martínez et al. An array of leaky wave antennas for indoor smart wireless access point applications
CN110380199B (en) Common-caliber dual-band array antenna based on micro-strip grids and patches
Reddy et al. Enhancement of CPW-fed inverted L-shaped UWB antenna performance characteristics using partial substrate removal technique
Djerafi et al. Innovative multilayered millimetre-wave antennas for multi-dimensional scanning and very small footprint applications
Liu et al. Frequency-scanning dual-beam parallel-plate waveguide continuous transverse stub antenna array with sidelobe suppression
Ahmad et al. Latest Performance Improvement Strategies and Techniques Used in 5G Antenna Designing Technology a Comprehensive Study. Micromachines 2022 13 717
Chou et al. Design of shaped reflector antennas for the applications of outdoor base station antennas in LTE mobile communications
Fujii et al. A wideband single-layer slotted waveguide array with an embedded partially corporate feed
Karthikeya et al. Implementational aspects of various feeding techniques for mmwave 5g antennas
Kimura et al. An alternating-phase fed single-layer slotted waveguide array in 76 GHz band and its sidelobe suppression
JP2004201023A (en) Antenna system

Legal Events

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

Effective date: 20201110