RU2634801C1 - Ultra-wideband dual-port antenna - Google Patents
Ultra-wideband dual-port antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2634801C1 RU2634801C1 RU2016125803A RU2016125803A RU2634801C1 RU 2634801 C1 RU2634801 C1 RU 2634801C1 RU 2016125803 A RU2016125803 A RU 2016125803A RU 2016125803 A RU2016125803 A RU 2016125803A RU 2634801 C1 RU2634801 C1 RU 2634801C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiating
- cylindrical element
- wire
- glass
- coaxial cable
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
- H01Q5/45—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements using two or more feeds in association with a common reflecting, diffracting or refracting device
- H01Q5/47—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements using two or more feeds in association with a common reflecting, diffracting or refracting device with a coaxial arrangement of the feeds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антеннам приемопередающих устройств для связи между стационарными объектами или наземными объектами с изменяющимся во времени их взаимным расположением, функционирующих одновременно или раздельно во времени в диапазонах MB, ДМВ1 и ДМВ2. Кроме того, изобретение относится к антеннам с вертикальной поляризацией и круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости.The invention relates to radio engineering, and in particular to antennas of transceiver devices for communication between stationary objects or ground objects with a time-varying relative position thereof, operating simultaneously or separately in time in the ranges of MB, DMV1 and DMV2. In addition, the invention relates to antennas with vertical polarization and a circular radiation pattern in the horizontal plane.
Из уровня техники известен следующий принцип построения двухпортовых двухдиапазонных антенн с круговой диаграммой направленности и вертикальной поляризацией. В основании антенны, имеющей единственный штыревой излучатель, располагается широкополосное согласующее устройство (ШСУ), которое обеспечивает согласование антенны во всей рабочей полосе частот. Далее рабочий диапазон с помощью дуплексного радиочастотного фильтра, также размещенного в основании, делится на два или три поддиапазона (см., например, патент США US 6429821, опубликованный 06.08.2002; МПК H01Q 5/00, H01Q 5/02, H01Q 9/30).The following principle is known from the prior art for constructing dual-port dual-band antennas with a circular radiation pattern and vertical polarization. At the base of the antenna, having a single pin emitter, there is a broadband matching device (SHS), which ensures the matching of the antenna in the entire working frequency band. Further, the operating range using a duplex RF filter, also located in the base, is divided into two or three sub-bands (see, for example, US patent US 6429821, published 06.08.2002; IPC
Антенны, построенные по этому принципу, имеют существенный недостаток, связанный с тем, что на верхних частотах диапазона работает нижняя часть излучателя антенны. Это значительно уменьшает дальность радиосвязи, поскольку более высокие частоты требуют прямой видимости для прохождения радиоволн, а расстояние прямой видимости зависит от высоты излучателя антенны. Диаграммы направленности таких антенн в области верхних частот дробятся на несколько лепестков, образуя «провалы» по коэффициенту усиления в горизонт, особенно при больших коэффициентах перекрытия по частоте (соотношение верхней частоты fmax и нижней частоты fmin составляет более 3:1). Это происходит из-за избыточной длины излучателя по сравнению с половиной длины волны для верхней части диапазона, поскольку в излучателе появляются участки с противофазными токами. Кроме того, использование единственного ШСУ для поддиапазонов не позволяет получить достаточно большую полосу рабочих частот с приемлемым коэффициентом усиления во всей полосе, усложняется конструкция ШСУ и возрастают вносимые им потери.Antennas built on this principle have a significant drawback due to the fact that the lower part of the antenna emitter operates at the higher frequencies of the range. This significantly reduces the range of radio communications, since higher frequencies require line of sight for the passage of radio waves, and the distance of line of sight depends on the height of the antenna emitter. The radiation patterns of such antennas in the high frequency region are split into several lobes, forming “dips” in the gain in the horizon, especially at high frequency overlap coefficients (the ratio of the upper frequency f max and the lower frequency f min is more than 3: 1). This is due to the excess length of the emitter compared to half the wavelength for the upper part of the range, since sections with antiphase currents appear in the emitter. In addition, the use of a single SHS for subbands does not allow to obtain a sufficiently large band of operating frequencies with an acceptable gain in the entire band, the design of the SHS is complicated and the losses introduced by it increase.
Известна антенна AD-18/D-3512-DF фирмы TRIVAL ANTENE (Словения), работающая в диапазонах частот 30-108 и 225-512 МГц. Из данных производителя известно, что коэффициент усиления антенны AD-18/D-3512-DF в рабочем диапазоне частот меняется от минус 6 до плюс 2,8 дБ. Антенна построена с использованием единственного излучателя, общего для двух диапазонов широкополосного согласующего устройства, выполненного в виде широкополосного трансформатора с кольцевым ферритовым сердечником и разделительного радиочастотного фильтра, размещенных в основании, и имеет все описанные выше недостатки.Known antenna AD-18 / D-3512-DF firm TRIVAL ANTENE (Slovenia), operating in the frequency ranges 30-108 and 225-512 MHz. From the manufacturer’s data it is known that the gain of the AD-18 / D-3512-DF antenna in the operating frequency range varies from
Известна двухпортовая антенна согласно заявке на патент США US 2010283699 (опубликована 11.11.2010; МПК H01Q 5/00, H01Q 9/16), содержащая первый излучатель для первого диапазона и второй излучатель для второго диапазона. Первый излучатель для первого диапазона выполнен на основе несимметричного вертикально ориентированного диполя из цилиндрических элементов и коаксиального кабеля, пропущенного внутри цилиндрического элемента, при этом длина верхнего цилиндрического элемента исполнена меньшей, чем длина нижнего цилиндрического элемента. Эта антенна включает шесть излучающих цилиндрических элементов различной длины, объединенных в диполи и соединенных между собой дросселями в виде меандрообразных линий. Антенна функционирует в трех диапазонах: 30-190, 225-450 и 700-2000 МГц. По сути, диапазоны частот 30-190 и 225-450 МГц являются одним сплошным диапазоном, имеющим существенный недостаток - отсутствие приема (передачи) частот в области от 190 до 225 МГц. Это отсутствие приема (передачи) по существу является «провальной» областью диапазона частот, простирающегося от 190 до 225 МГц в рамках диапазона 30-450 МГц. Сигналы диапазона 700-2000 МГц снимаются с первого порта, а диапазонов 30-190 и 225-450 МГц - со второго. Ограничениями антенны по заявке US 2010283699 являются:A two-port antenna is known according to US patent application US 2010283699 (published 11.11.2010; IPC
- недостаточно широкая рабочая полоса частот в диапазоне ДМВ2 и невозможность приема сигналов от 190 до 225 МГц;- not wide enough operating frequency band in the DMV2 range and the inability to receive signals from 190 to 225 MHz;
- объединенный секционированный излучатель не может эффективно работать во всех трех диапазонах. В верхнем диапазоне главный лепесток диаграммы направленности начинает дробиться, когда длина объединенного излучателя превышает половину длины волны;- The combined sectioned radiator cannot work effectively in all three ranges. In the upper range, the main lobe of the radiation pattern begins to fragment when the length of the combined emitter exceeds half the wavelength;
- недостаточно высокий коэффициент усиления в направлении горизонта;- insufficiently high gain in the horizontal direction;
- сложность конструкции из-за использования меандрообразных дросселей между цилиндрическими элементами и других согласующих элементов и многочисленных распаек коаксиальной линии к шести цилиндрическим элементам.- the complexity of the design due to the use of meander-type chokes between the cylindrical elements and other matching elements and the numerous wiring of the coaxial line to the six cylindrical elements.
Наиболее близкой к заявляемой является широкополосная двухпортовая антенна согласно заявке на патент США US 2014159975 (опубликована 12.06.2014; МПК H01Q 5/00, H01Q 9/28), содержащая излучающие элементы, расположенные на одной вертикальной оси и выполненные цилиндрическими и полыми, а также первый коаксиальный кабель и второй коаксиальный кабель, пропущенный внутри полостей излучающих элементов.Closest to the claimed one is a broadband dual-port antenna according to the application for US patent US 2014159975 (published 12.06.2014; IPC
Это устройство так же, как и упомянутое раньше, выполнено на основе несимметричных вертикально ориентированных диполей излучающих элементов, при этом первый коаксиальный кабель так же, как и второй, пропущен через излучающие элементы, и их центральные жилы и оплетки подсоединены соответствующим образом к излучающим элементам для образования диполей, а свободные концы коаксиальных кабелей выполняют функцию портов для сигналов с частотами соответственно от 100 до 800 МГц (I порт) и сигналов от 800 МГц до 2 ГГц (II порт). Для улучшения коэффициента стоячей волны (КСВ) в области частот ниже 150 МГц нижняя короткая секция всей объединенной секционированной антенны подсоединена к расположенному выше излучающему элементу через RLC-цепь. Всего используется пять излучающих элементов. Недостатками этого устройства являются:This device, as mentioned above, is based on asymmetric vertically oriented dipoles of radiating elements, while the first coaxial cable, like the second, is passed through the radiating elements, and their central cores and braids are connected respectively to the radiating elements for dipoles, and the free ends of coaxial cables serve as ports for signals with frequencies from 100 to 800 MHz (I port) and signals from 800 MHz to 2 GHz (II port), respectively. To improve the standing wave coefficient (SWR) in the frequency range below 150 MHz, the lower short section of the entire combined sectioned antenna is connected to the radiating element located above through an RLC circuit. In total, five radiating elements are used. The disadvantages of this device are:
- недостаточно широкий диапазон частот;- not wide enough frequency range;
- объединенный секционированный излучатель не может эффективно работать во всех диапазонах. В верхнем поддиапазоне главный лепесток диаграммы направленности начинает искажаться (дробиться), когда длина объединенного секционированного излучателя превышает половину длины волны;- The combined sectioned radiator cannot work effectively in all ranges. In the upper subband, the main lobe of the radiation pattern begins to distort (split) when the length of the combined sectioned emitter exceeds half the wavelength;
- сложность обеспечения большого коэффициента перекрытия поддиапазонов;- the difficulty of providing a large coefficient of overlap of the subbands;
- недостаточно высокий коэффициент усиления.- insufficiently high gain.
Решаемая изобретением задача заключается в улучшении технико-эксплуатационных характеристик широкополосной двухпортовой антенны.The problem solved by the invention is to improve the technical and operational characteristics of a broadband dual-port antenna.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является увеличение ширины диапазона рабочих частот, улучшение формы диаграммы направленности в верхнем диапазоне частот, обеспечение максимально возможного коэффициента перекрытия по частоте, повышение коэффициента усиления.The technical result achieved by using the invention is to increase the width of the operating frequency range, improve the shape of the radiation pattern in the upper frequency range, ensure the maximum possible frequency overlap, increase the gain.
Для решения поставленной задачи с достижением технического результата широкополосная двухпортовая антенна согласно изобретению содержит излучающие элементы, расположенные на одной вертикальной оси и выполненные цилиндрическими и полыми, первый коаксиальный кабель, второй коаксиальный кабель, пропущенный внутри полостей излучающих элементов. Наружные свободные концы первого и второго коаксиальных кабелей образуют два порта для двух поддиапазонов общего частотного диапазона. Согласно изобретению антенна образована электрически раздельными излучающими элементами для каждого из двух поддиапазонов. Для первого поддиапазона первый коаксиальный кабель соединен через трансформатор импеданса с нижним краем нижнего излучающего цилиндрического элемента, имеющего длину больше, чем длины остальных излучающих элементов. Для второго поддиапазона второй коаксиальный кабель пропущен внутри нижнего излучающего цилиндрического элемента и подведен к среднему излучающему цилиндрическому элементу, выполненному в виде перевернутого стакана с длиной меньше, чем длина нижнего излучающего цилиндрического элемента. Центральная жила второго коаксиального кабеля выведена через отверстие в дне перевернутого стакана среднего излучающего цилиндрического элемента, а его оплетка соединена с дном указанного перевернутого стакана. Верхний излучающий цилиндрический элемент выполнен меньшей длины, чем длина среднего излучающего цилиндрического элемента. Верхний излучающий цилиндрический элемент выполнен в виде стакана с дном, обращенным к дну перевернутого стакана среднего излучающего цилиндрического элемента. Центральная жила второго коаксиального кабеля соединена с дном стакана верхнего излучающего цилиндрического элемента. Внутри верхнего излучающего цилиндрического элемента расположены первый провод и второй провод. Первый провод одним концом соединен с дном стакана верхнего излучающего цилиндрического элемента, а другой его конец выведен наружу. Второй провод одним концом соединен через отверстие в дне стакана верхнего излучающего цилиндрического элемента с дном перевернутого стакана среднего излучающего цилиндрического элемента, а другой его конец выведен наружу. В устройство введены несимметричный вибратор, установленный соосно указанным излучающим элементам, катушка индуктивности и конденсатор, одни выводы которых соединены между собой и подсоединены к несимметричному вибратору. Другой вывод катушки индуктивности соединен с выведенным наружу концом первого провода, а другой вывод конденсатора соединен с выведенным наружу концом второго провода.To solve the problem with the achievement of the technical result, the broadband two-port antenna according to the invention comprises emitting elements located on one vertical axis and made cylindrical and hollow, a first coaxial cable, a second coaxial cable passed inside the cavities of the radiating elements. The outer free ends of the first and second coaxial cables form two ports for two subbands of the common frequency range. According to the invention, the antenna is formed by electrically separate radiating elements for each of the two subbands. For the first subband, the first coaxial cable is connected through an impedance transformer to the lower edge of the lower radiating cylindrical element having a length greater than the length of the remaining radiating elements. For the second subband, a second coaxial cable is passed inside the lower radiating cylindrical element and brought to the middle radiating cylindrical element, made in the form of an inverted glass with a length less than the length of the lower radiating cylindrical element. The central core of the second coaxial cable is brought out through an opening in the bottom of the inverted cup of the middle radiating cylindrical element, and its braid is connected to the bottom of the specified inverted cup. The upper radiating cylindrical element is made shorter than the length of the middle radiating cylindrical element. The upper radiating cylindrical element is made in the form of a glass with a bottom facing the bottom of the inverted glass of the middle radiating cylindrical element. The central core of the second coaxial cable is connected to the bottom of the glass of the upper radiating cylindrical element. Inside the upper radiating cylindrical element are the first wire and the second wire. The first wire is connected at one end to the bottom of the glass of the upper radiating cylindrical element, and the other end is brought out. The second wire is connected at one end through a hole in the bottom of the glass of the upper radiating cylindrical element to the bottom of the inverted glass of the middle radiating cylindrical element, and its other end is brought out. An asymmetric vibrator installed coaxially with the indicated radiating elements, an inductor and a capacitor are introduced into the device, one of the terminals of which are interconnected and connected to the asymmetric vibrator. The other terminal of the inductor is connected to the outward end of the first wire, and the other terminal of the capacitor is connected to the outward end of the second wire.
Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых:Possible additional embodiments of the device, in which:
- трансформатор импеданса выполнен обеспечивающим преобразование импеданса первого порта 50 Ом в импеданс 200 Ом;- the impedance transformer is designed to convert the impedance of the first port of 50 Ohms to an impedance of 200 Ohms;
- трансформатор импеданса выполнен на ферритовом кольцевом сердечнике, конец его первичной обмотки соединен с началом вторичной обмотки, а точка их соединения подключена к оплетке первого коаксиального кабеля, начало первичной обмотки соединено с центральной жилой первого коаксиального кабеля, а конец вторичной обмотки соединен с нижним краем нижнего излучающего цилиндрического элемента;- the impedance transformer is made on a ferrite ring core, the end of its primary winding is connected to the beginning of the secondary winding, and the point of their connection is connected to the braid of the first coaxial cable, the beginning of the primary winding is connected to the central core of the first coaxial cable, and the end of the secondary winding is connected to the lower edge of the lower a radiating cylindrical element;
- введено диэлектрическое кольцо, установленное в нижнем излучающем цилиндрическом элементе на расстоянии в области одной трети его длины от нижнего края нижнего излучающего цилиндрического элемента;- a dielectric ring is introduced, mounted in the lower radiating cylindrical element at a distance in the region of one third of its length from the lower edge of the lower radiating cylindrical element;
- катушка индуктивности выполнена излучающей в виде омедненной стальной пружины;- the inductor is made radiating in the form of a copper-plated steel spring;
- в качестве несимметричного вибратора использован штырь - жесткий металлический стержень, сплошной или из сочленяющихся звеньев, или металлизированный диэлектрический стержень, или проволочный жгут.- a pin is used as an asymmetric vibrator - a rigid metal rod, solid or from mating links, or a metallized dielectric rod, or a wire bundle.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются с помощью варианта выполнения антенны со ссылками на фигуру.These advantages, as well as features of the present invention are explained using an embodiment of the antenna with reference to the figure.
Фиг. 1 схематично изображает конструкцию сверхширокополосной двухпортовой антенны согласно изобретению.FIG. 1 schematically illustrates the construction of an ultra-wideband dual port antenna according to the invention.
Сверхширокополосная двухпортовая антенна содержит излучающие элементы, расположенные на одной вертикальной оси, выполненные цилиндрическими и полыми. Устройство снабжено первым коаксиальным кабелем 1 и вторым коаксиальным кабелем 2. Второй коаксиальный кабель 2 проходит внутри полостей излучающих элементов. Наружные свободные концы первого и второго коаксиальных кабелей 1, 2 образуют два порта для двух поддиапазонов общего частотного диапазона и могут быть снабжены разъемами соответственно 3, 4.An ultra-wide dual-port antenna contains radiating elements located on one vertical axis, made cylindrical and hollow. The device is equipped with a first
Антенна образована электрически разделенными излучающими элементами для каждого из двух поддиапазонов.The antenna is formed by electrically separated radiating elements for each of the two subbands.
Для первого поддиапазона первый коаксиальный кабель 1 соединен через трансформатор 5 импеданса с нижним краем нижнего излучающего цилиндрического элемента 6, который имеет длину больше, чем длина любого из остальных излучающих элементов.For the first subband, the first
Для второго поддиапазона второй коаксиальный кабель 2 пропущен внутри нижнего излучающего цилиндрического элемента 6 и подведен к среднему излучающему цилиндрическому элементу 7, выполненному в виде перевернутого стакана, длина которого меньше, чем длина нижнего излучающего элемента 6. Центральная жила второго коаксиального кабеля 2 выведена через отверстие в дне перевернутого стакана среднего излучающего цилиндрического элемента 7 (далее также «перевернутый стакан») без образования электрического контакта с ним, а оплетка второго коаксиального кабеля 2 соединена с дном перевернутого стакана. Верхний излучающий цилиндрический элемент 8 выполнен в виде стакана с дном, обращенным к дну перевернутого стакана, и имеет длину меньше, чем длина перевернутого стакана. Центральная жила второго коаксиального кабеля 2 соединена с дном стакана верхнего излучающего цилиндрического элемента 8. Кроме того, внутри верхнего излучающего цилиндрического элемента 8 размещены первый провод 9 и второй провод 10. Первый провод 9 одним концом соединен с дном стакана верхнего излучающего цилиндрического элемента 8 (следовательно, и с центральной жилой второго коаксиального кабеля 2), а другой конец указанного провода выведен наружу. Второй провод 10 одним концом проходит без образования электрического контакта через отверстие в дне стакана верхнего излучающего цилиндрического элемента 8 и соединен с дном перевернутого стакана среднего излучающего цилиндрического элемента 7, следовательно, с оплеткой второго коаксиального кабеля 2. Другой конец второго провода 10 выведен наружу из стакана верхнего излучающего цилиндрического элемента 8.For the second subband, the second
В устройство введены несимметричный вибратор 11, установленный соосно излучающим элементам 6, 7, 8, катушка 12 индуктивности и конденсатор 13. Одни выводы катушки 12 индуктивности и конденсатора 13 соединены между собой и подсоединены к несимметричному вибратору 11. Другой вывод катушки 12 индуктивности соединен с выведенным наружу концом первого провода 9, а другой вывод конденсатора 13 соединен с выведенным наружу концом второго провода 10.An
Для обеспечения КСВ менее 3 и нижней частоты первого поддиапазона 27 МГц трансформатор 5 импеданса выполнен обеспечивающим преобразование импеданса 50 Ом первого порта в импеданс 200 Ом.To ensure an SWR of less than 3 and a lower frequency of the first sub-band of 27 MHz, the
Трансформатор 5 импеданса может быть выполнен на ферритовом кольцевом сердечнике. Конец его первичной обмотки соединен с началом вторичной обмотки, а точка их соединения подключена к оплетке первого коаксиального кабеля 1. Начало первичной обмотки трансформатора 5 соединено с центральной жилой первого коаксиального кабеля 1, а конец вторичной обмотки соединен с нижним краем нижнего излучающего цилиндрического элемента 6, как показано на фиг. 1.The
Дополнительно может быть введено диэлектрическое кольцо 14, установленное в нижнем излучающем цилиндрическом элементе 6 на расстоянии в области примерно одной трети его длины от нижнего края нижнего излучающего цилиндрического элемента 6.Additionally, a
Катушка 12 индуктивности выполнена излучающей, в виде омедненной стальной пружины и предназначена для дополнительного расширения полосы рабочих частот при высоком КПД антенны.The
В качестве несимметричного вибратора 11 может быть использован жесткий металлический стержень, сплошной или из сочленяющихся звеньев, или металлизированный диэлектрический стержень, или проволочный жгут и т.п.As an
Далее работа заявленной сверхширокополосной двухпортовой антенны поясняется на частном варианте осуществления изобретения.Further, the operation of the claimed ultra-wideband dual-port antenna is explained in a private embodiment of the invention.
Заявленная конструкция сверхширокополосной двухпортовой антенны обеспечивает КСВ не более 3,5 в поддиапазонах рабочих частот от 27 до 220 МГц и от 220 до 2700 МГц (общий коэффициент перекрытия по частоте 100:1) и коэффициент усиления (Ку) от минус 5 до 4 dB в направлении горизонта.The claimed design of an ultra-wideband two-port antenna provides an SWR of no more than 3.5 in the sub-bands of operating frequencies from 27 to 220 MHz and from 220 to 2700 MHz (total frequency overlap coefficient of 100: 1) and gain (Ku) from
В отличие от имеющихся аналогов предлагаемая антенна получена объединением ранее неизвестным образом двух электрически раздельных излучающих частей, каждая из которых согласована в своем широком поддиапазоне частот, в одну сверхширокополосную двухпортовую антенну.Unlike the existing analogues, the proposed antenna is obtained by combining two previously electrically separate radiating parts, each of which is matched in its wide frequency sub-band, into one ultra-wide-band dual-port antenna.
В нижней части такой объединенной сверхширокополосной двухпортовой антенны расположен нижний излучающий цилиндрический элемент 6, работающий в нижнем поддиапазоне частот (от 27 до 220 МГц). Внутри указанного цилиндрического элемента 6 проходит второй коаксиальный кабель 2, питающий действующую в верхнем поддиапазоне частот от 220 до 2700 МГц систему излучателей, расположенных вверху (как показано на фиг.1) объединенной антенны.In the lower part of such a combined ultra-wideband dual-port antenna, there is a lower radiating
Обе части объединенной антенны имеют свои порты I и II для подключения к приемопередающим устройствам соответствующих поддиапазонов при помощи соответственно разъемов 3 и 4. При этом поддиапазон системы верхних излучающих элементов 7, 8, 11, 12, может быть продолжением поддиапазона нижнего излучающего цилиндрического элемента 6 в область более высоких частот или может быть отнесен по частоте на заданный интервал вверх или, с перекрытием поддиапазонов, вниз. При необходимости, каждый из поддиапазонов может быть дополнительно разделен дуплексным или триплексным фильтром.Both parts of the combined antenna have their own ports I and II for connecting the corresponding subbands to the transceiver
В качестве широкополосного согласующего устройства нижнего поддиапазона используется трансформатор 5 импеданса, выполненный на ферритовом кольцевом сердечнике. Коэффициент трансформации выбран для оптимальной работы нижнего излучающего цилиндрического элемента 6 с учетом проходящего внутри него второго коаксиального кабеля 2.As a broadband matching device of the lower subband, an
Нижний излучающий цилиндрический элемент 6 в частном варианте исполнения изобретения представляет собой металлическую трубу длиной 1200 мм с внутренним диаметром 15 мм.The lower radiating
Трансформатор 5 импеданса преобразует импеданс порта приемопередающего устройства, равный 50 Ом, в импеданс 200 Ом. Это значение является оптимальным для согласования излучающего цилиндрического элемента 6 в полосе частот 27-220 МГц.An
Трансформатор 5 импеданса в частном варианте исполнения изобретения выполнен на ферритовом кольцевом сердечнике типоразмером К 16×8×4 с начальной магнитной проницаемостью 30. Первичная обмотка содержит 3 витка провода диаметром 0,45 мм, вторичная обмотка содержит 6 витков того же провода. Витки первичной обмотки уложены между витками вторичной обмотки. Конец первичной обмотки соединяется с началом вторичной обмотки, и точка их соединения подключается к экранирующей оплетке коаксиального кабеля 1. Начало первичной обмотки соединяется с центральной жилой коаксиального кабеля 1. Конец вторичной обмотки соединяется с нижним излучающим цилиндрическим элементом 6.The
Для дополнительного улучшения диаграммы направленности в верхней части поддиапазона 27-220 МГц может быть введено диэлектрическое кольцо 14, установленное в нижнем излучающем цилиндрическом элементе 6 на расстоянии в области примерно одной трети его длины от нижнего края нижнего излучающего цилиндрического элемента 6. Таким образом, нижний излучающий цилиндрический элемент 6 разделяется по длине емкостной вставкой. Емкость между двумя разделенными частями предпочтительно составляет около 2 пФ. Длина нижней части до емкостной вставки излучающего цилиндрического элемента 6, которая подключается к трансформатору 5 импеданса, предпочтительно составляет 350-400 мм.To further improve the radiation pattern in the upper part of the 27-220 MHz sub-band, a
К контактам входного разъема 4, который является вторым портом питания верхней части объединенной антенны, подключается коаксиальный кабель 2, проходящий через нижний излучающий цилиндрический элемент 6. Другой конец второго коаксиального кабеля 2 посредством первого и второго проводов 9 и 10 подключается к входу Г-образного LC-звена, состоящего из катушки 12 индуктивности и конденсатора 13.To the contacts of the
Катушка 12 индуктивности представляет собой омедненную стальную пружину. Пружина содержит 7 витков провода диаметром 1,2 мм, шаг витков 2,7 мм, внутренний диаметр 4 мм. Таким образом, роль индуктивности выполняет спираль, являющаяся частью полотна антенны. Как известно, ширина полосы частот контура зависит от добротности элементов контура и на практике определяется, в основном, добротностью катушки 12 индуктивности. Поскольку в предлагаемой конструкции катушка 12 индуктивности является частью излучателя, ее добротность уменьшается за счет полезной отдачи энергии на излучение, а не за счет тепловых потерь. Поэтому дополнительно достигается широкая полоса рабочих частот при сохранении высокого КПД антенны.The
К нижнему концу катушки 12 подключается провод 9 (как показано на фиг. 1), присоединенный к центральной жиле коаксиального кабеля 2. Верхний конец катушки 12 соединяется с выводом конденсатора 13, имеющего емкость 1,3 пФ.A wire 9 (as shown in Fig. 1) connected to the central core of the
К точке соединения катушки 12 и конденсатора 13 подключается несимметричный вибратор 11, представляющий собой, например, металлический стержень длиной 200 мм и диаметром 6 мм. Второй вывод конденсатора 13 соединяется со вторым проводом 10.An
Провода 9 и 10, соединяющие коаксиальный кабель 2 с входом LC-звена, проходят внутри верхнего излучающего цилиндрического элемента 8, выполненного в форме стакана, дно которого подсоединяется к первому проводу 9. Второй провод 10 проходит без образования электрического контакта через отверстие в дне стакана верхнего излучающего цилиндрического элемента 8 и соединяется с дном перевернутого стакана среднего излучающего цилиндрического элемента 7. Верхний излучающий цилиндрический элемент 8 имеет внутренний диаметр 20 мм и высоту 55 мм. Таким образом, первый провод 9 электрически соединен с центральной жилой коаксиального кабеля 2, а второй провод 10 электрически соединен с экранирующей оплеткой коаксиального кабеля 2.The
Несимметричный вибратор 11, согласованный с помощью Г-образного LC-звена, совместно с верхним излучающим элементом 8 обеспечивает работу антенны в поддиапазоне 220-2700 МГц. В высокочастотной части этого поддиапазона основным излучателем является верхний излучающий цилиндрический элемент 8. В низкочастотной части действует, в основном, несимметричный вибратор 11. Разделение излучателя по длине на два параллельных коаксиальных элемента не только расширяет диапазон рабочих частот, но и позволяет значительно уменьшить дробление главного лепестка диаграммы направленности в высокочастотной части поддиапазона.The
Средний излучающий цилиндрический элемент 7, подключенный вместе со вторым проводом 10 к оплетке второго коаксиального кабеля 2, является противовесом для несимметричного вибратора 11 и верхнего излучающего цилиндрического элемента 8. Средний излучающий цилиндрический элемент 7 имеет внутренний диаметр 15 мм и высоту 180 мм.The middle radiating
Так как нижний излучающий цилиндрический элемент 6, больший по размерам, используется только в нижнем поддиапазоне частот, а на верхнем поддиапазоне используется отдельный, более короткий излучатель, состоящий, в свою очередь, из двух частей, диаграмма направленности получается без дробления главного лепестка.Since the lower radiating
Общая полоса частот объединенной антенны складывается из двух широких поддиапазонов, в которых работают излучатели с отдельными согласующими устройствами, поэтому общий коэффициент перекрытия по частоте получается больше, чем можно получить при использовании единственного согласующего устройства, например широкополосного трансформатора на ферритовом сердечнике. Кроме того, предложенная антенна имеет во всей полосе частот более высокий коэффициент усиления.The total frequency band of the combined antenna is composed of two wide subbands in which emitters operate with separate matching devices, so the overall frequency overlap coefficient is greater than can be obtained using a single matching device, for example, a broadband transformer on a ferrite core. In addition, the proposed antenna has a higher gain in the entire frequency band.
Поскольку в предлагаемой антенне широкополосный трансформатор используется только в ограниченном сверху поддиапазоне частот, упрощаются его конструкция и требования к исполнению.Since the proposed antenna of the broadband transformer is used only in a limited upper frequency range, its design and performance requirements are simplified.
Наиболее успешно заявленная сверхширокополосная двухпортовая антенна применяется для связи между стационарными объектами или подвижными объектами, например передвижными радиостанциями.The most successfully announced ultra-wideband dual-port antenna is used for communication between stationary objects or moving objects, such as mobile radio stations.
Claims (6)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016125803A RU2634801C1 (en) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Ultra-wideband dual-port antenna |
PCT/RU2017/000460 WO2018004393A1 (en) | 2016-06-28 | 2017-06-28 | Ultra-wideband two-port antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016125803A RU2634801C1 (en) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Ultra-wideband dual-port antenna |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2634801C1 true RU2634801C1 (en) | 2017-11-03 |
Family
ID=60263900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016125803A RU2634801C1 (en) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Ultra-wideband dual-port antenna |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2634801C1 (en) |
WO (1) | WO2018004393A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2683129C1 (en) * | 2018-02-14 | 2019-03-26 | Александр Александрович Введенский | Circular antenna |
RU225251U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-04-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория радиосвязи" | VERTICAL COLINEAR UNDIRECTIONAL ANTENNA IN METER AND DECIMETER WAVE RANGES FOR STATIONARY AND MOBILE OBJECTS |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU33832U1 (en) * | 2003-07-14 | 2003-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" | Broadband Antenna (Options) |
RU39011U1 (en) * | 2003-11-27 | 2004-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" | BROADBAND WHEEL ANTENNA (OPTIONS) |
US20100283699A1 (en) * | 2009-05-06 | 2010-11-11 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Broadband whip antenna |
US20140159975A1 (en) * | 2012-08-14 | 2014-06-12 | AMI Research & Development, LLC | Wideband compact dipole manpack antenna |
-
2016
- 2016-06-28 RU RU2016125803A patent/RU2634801C1/en active IP Right Revival
-
2017
- 2017-06-28 WO PCT/RU2017/000460 patent/WO2018004393A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU33832U1 (en) * | 2003-07-14 | 2003-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" | Broadband Antenna (Options) |
RU39011U1 (en) * | 2003-11-27 | 2004-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" | BROADBAND WHEEL ANTENNA (OPTIONS) |
US20100283699A1 (en) * | 2009-05-06 | 2010-11-11 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Broadband whip antenna |
US20140159975A1 (en) * | 2012-08-14 | 2014-06-12 | AMI Research & Development, LLC | Wideband compact dipole manpack antenna |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2683129C1 (en) * | 2018-02-14 | 2019-03-26 | Александр Александрович Введенский | Circular antenna |
RU225251U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-04-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория радиосвязи" | VERTICAL COLINEAR UNDIRECTIONAL ANTENNA IN METER AND DECIMETER WAVE RANGES FOR STATIONARY AND MOBILE OBJECTS |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018004393A1 (en) | 2018-01-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7151497B2 (en) | Coaxial antenna system | |
US4940989A (en) | Apparatus and method for matching radiator and feedline impedances and for isolating the radiator from the feedline | |
CN104638326B (en) | Pass through the ultra-wideband micro omnidirectional antenna of multi-mode three-dimensional (3 D) traveling wave (TW) | |
CN108695598B (en) | Antenna with a shield | |
CA2764005A1 (en) | A compact ultra wide band antenna for transmission and reception of radio waves | |
US8860618B2 (en) | Internal FM antenna | |
CN103187618A (en) | Hollow dielectric spherical spiral antenna | |
US7839344B2 (en) | Wideband multifunction antenna operating in the HF range, particularly for naval installations | |
TWI566474B (en) | Multi-band antenna | |
RU2634801C1 (en) | Ultra-wideband dual-port antenna | |
JP2010524324A (en) | Broadband antenna with double resonance | |
CN108258403A (en) | Compact dual-frequency nesting antenna | |
RU2634796C1 (en) | Dual-port dual-band antenna for ranges of hfw and uhw2 | |
JP2006325093A (en) | Portable radio equipment | |
US20190181556A1 (en) | Antenna for a Portable Communication Device | |
CN210628484U (en) | Ultra-wideband dipole antenna | |
CN106252847B (en) | Dual-frequency wall-mounted antenna | |
US4439772A (en) | Inductor type half wave antenna | |
JP3742331B2 (en) | Monopole antenna | |
RU225131U1 (en) | Ultra-wideband dipole antenna for MV and UHF1 bands | |
CN210956990U (en) | Ultra-wideband dipole antenna | |
CN114300833B (en) | Cone antenna and digital broadcasting antenna | |
RU189384U1 (en) | Broadband aerial based on vibrator with upper capacitive load | |
WO2018004395A1 (en) | Ultra-wideband antenna for the uhf2 band | |
US10511098B2 (en) | Antennas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190629 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20220209 |