RU2654914C1 - Wireless antenna - Google Patents
Wireless antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654914C1 RU2654914C1 RU2017125641A RU2017125641A RU2654914C1 RU 2654914 C1 RU2654914 C1 RU 2654914C1 RU 2017125641 A RU2017125641 A RU 2017125641A RU 2017125641 A RU2017125641 A RU 2017125641A RU 2654914 C1 RU2654914 C1 RU 2654914C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- wavelength
- emitters
- metallization
- plate
- Prior art date
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 abstract 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 14
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000031068 symbiosis, encompassing mutualism through parasitism Effects 0.000 description 2
- 241000219793 Trifolium Species 0.000 description 1
- 230000010267 cellular communication Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве широкополосной всенаправленной антенны с вертикальной, горизонтальной и круговой (эллиптической) поляризацией, где известны рамочная антенна (рамки Альфорда) и антенна типа «лист клевера» [С. Щелкунов, Г. Фриис, Антенны (теория и практика), изд. Советское радио, Москва, 1955 г., стр. 56, стр. 500[1]; Х. Мейнке, Ф. Гундлах, Радиотехнический справочник, Госэнергоиздат, Москва, 1960 г., стр. 324, биконические рупоры и дискоконусные антенны Р. Кюн, Микроволновые антенны (антенны сверхвысоких частот), изд. Судостроение, Ленинград, 1967 г., с. 250, Дж. Слеттер. Передача ультракоротких радиоволн. ОГИЗ, Москва, Ленинград, 1946 г, с. 344.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used as a broadband omnidirectional antenna with vertical, horizontal and circular (elliptical) polarization, where a loop antenna (Alford frames) and a clover leaf type antenna are known [C. Schelkunov, G. Friis, Antennas (theory and practice), ed. Soviet Radio, Moscow, 1955, p. 56, p. 500 [1]; H. Meinke, F. Gundlach, Radio Technical Reference, Gosenergoizdat, Moscow, 1960, p. 324, Biconical horns and disc-cone antennas R. Kuhn, Microwave antennas (microwave antennas), ed. Shipbuilding, Leningrad, 1967, p. 250, J. Slatter. Transmission of ultrashort radio waves. OGIZ, Moscow, Leningrad, 1946, p. 344.
Также известны широкополосные частотнонезависимые антенны, «EQUIANQULAR antennas» (равноугольная антенна), электрические характеристики которых теоретически не зависят от частоты. Конструкция такой антенны определяется только заданием углов, но включает в себя такие понятия как бесконечно большой размер апертуры и бесконечно малые расстояния между точками узла возбуждения. Типичными примерами таких конструкций являются многочисленные спиральные, самодополнительные, логарифмические и логопериодические антенны, а также биконические рупоры с различными видами пространственных и поверхностных структур. Рамзей В. Частотно независимые антенны, М., Мир, 1968 г., с. 3-23, 51-80, Сборник Сверхширокополосные антенны, М., Мир, 1964 г. Такие конструкции не могут быть реализованы в виде идеальных частотнонезависимых антенн, поскольку не могут иметь места ни бесконечные размеры антенны, ни бесконечно малые размеры узла возбуждения. Основным недостатком способа конструирования частотно независимых антенных систем, на базе спиральных, самодополнительных, логарифмических и логопериодических структур, является их громоздкость и отсутствие линейности ФЧХ, что не позволяет их использовать в радиолокационных системах сбора информации, системах связи передачи и обработки больших информационных потоков. Известны антенные системы с повышенной полосой пропускания, структура которых представляет собой геометрическую прогрессию элементов, где каждый последующий/предыдущий элемент подобен предыдущему/последующему, отличаясь только коэффициентом частотного расширения «f». Такие элементы обычно включаются последовательно друг за другом образуя антенную решетку с последовательным возбуждением и продольным излучением (решетка осевого излучения). Фазовый центр такой антенны в процессе излучения сигнала (при изменении частоты) перемещается вдоль структуры, чем и объясняется нарушение линейности ФЧХ. Основным и главным недостатком таких антенн является громоздкость и нелинейность ФЧХ.Also known are broadband frequency-independent antennas, "EQUIANQULAR antennas" (equiangular antenna), whose electrical characteristics are theoretically independent of frequency. The design of such an antenna is determined only by setting angles, but includes concepts such as an infinitely large aperture size and infinitesimal distances between points of the excitation node. Typical examples of such structures are numerous helical, self-complementary, logarithmic and log-periodic antennas, as well as biconical horns with various types of spatial and surface structures. Ramsey V. Frequency-independent antennas, M., Mir, 1968, p. 3-23, 51-80, Collection of Ultrawideband Antennas, Moscow, Mir, 1964. Such designs cannot be realized as ideal frequency-independent antennas, since neither infinite dimensions of the antenna nor infinitely small dimensions of the excitation node can take place. The main disadvantage of the method of constructing frequency-independent antenna systems based on spiral, self-complementary, logarithmic and log-periodic structures is their cumbersomeness and lack of linear phase response, which does not allow them to be used in radar systems for collecting information, communication systems for transmitting and processing large information streams. Known antenna systems with increased bandwidth, the structure of which is a geometric progression of elements, where each subsequent / previous element is similar to the previous / next, differing only in the frequency expansion coefficient "f". Such elements are usually connected sequentially one after another, forming an antenna array with sequential excitation and longitudinal radiation (axial radiation array). The phase center of such an antenna in the process of signal emission (when the frequency changes) moves along the structure, which explains the violation of the linear phase response. The main and main disadvantage of such antennas is the bulkiness and nonlinearity of the phase response.
Указанные антенные системы (АС) являются эффективными устройствами, позволяющими получать приемлемые технические параметры в ограниченной полосе частот. Но отсутствие разработанной теоретической базы построения сверхширокополосных антенн делает их дорогостоящими, получаемые технические параметры неоптимальными, а массогабаритные размеры большими, часто неприемлемыми для широкого применения (использования). При попытке создания антенной системы с полосой пропускания в несколько октав - до декады возникают значительные технические трудности с обеспечением электрических параметров, обеспечивающих широкую полосу пропускания и высокую скорость передачи потоков информации.These antenna systems (AS) are effective devices that allow you to obtain acceptable technical parameters in a limited frequency band. But the lack of a developed theoretical basis for the construction of ultra-wideband antennas makes them expensive, the technical parameters obtained are not optimal, and the overall dimensions are large, often unacceptable for widespread use (use). When trying to create an antenna system with a bandwidth of several octaves, up to a decade there are significant technical difficulties with providing electrical parameters that provide a wide bandwidth and a high transmission rate of information flows.
В настоящее время потребность во всенаправленных антеннах с круговыми диаграммами направленности (ДН), обеспечивающими сплошное покрытие территории очень велика, особенно для телевидения (телевизионные центры (башни, вышки)) и сотовых систем связи.Currently, the need for omnidirectional antennas with circular radiation patterns (LH), providing continuous coverage of the territory is very great, especially for television (television centers (towers, towers)) and cellular communication systems.
Известно техническое решение, описанное в патенте РФ №2093936 приоритет от 5.09.95, где предложена широкодиапазонная круговая антенная решетка, содержащая, по крайней мере, одну плоскую диэлектрическую основу с металлизированными слоями, в которых выполнена система возбуждения и связанный с ней излучающий раскрыв, выполненный из рупорных излучателей, размещенных в нескольких уровнях и образующий замкнутую кривую второго порядка, причем металлизированные слои антенной решетки, в которых выполнен излучающий раскрыв, расположены снаружи и охватывают диэлектрическую основу с системой возбуждения и соединены между собой.A technical solution is known, described in RF patent No. 2093936, priority dated September 5, 1995, where a wide-range circular antenna array is proposed that contains at least one flat dielectric base with metallized layers in which the excitation system and associated radiating opening are made, made from horn emitters placed at several levels and forming a closed second-order curve, the metallized layers of the antenna array in which the radiating aperture is made are located outside and They insulate the dielectric base with the excitation system and are interconnected.
Данное техническое решение, как наиболее близкое к заявленному по техническому существу и достигаемому результату, принято за прототип.This technical solution, as the closest to the declared technical essence and the achieved result, is taken as a prototype.
Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:
- относительно большие габариты, что приводит к необходимости дополнительных мер по обеспечению механической прочности и работоспособности устройства,- relatively large dimensions, which leads to the need for additional measures to ensure mechanical strength and operability of the device,
- ограниченная (небольшая мощность), передаваемая протяженной щелевой линией,- limited (low power) transmitted by an extended slot line,
- сложность согласования волновых сопротивлений относительно протяженной щелевой линии с микрополосковой (полосковой) линией передачи;- the difficulty of matching wave impedances relative to an extended slot line with a microstrip (strip) transmission line;
- ограниченная ширина полосы пропускания,- limited bandwidth
- ограниченный коэффициент усиления.- limited gain.
Целью изобретения является разработка сверхширокополосной всенаправленной антенны с небольшими габаритами, повышенным коэффициентом усиления, большой передаваемой мощностью, вертикальной и горизонтальной поляризацией и с большой передаваемой мощностью и круговой (эллиптической) поляризацией.The aim of the invention is to develop an ultra-wide-band omnidirectional antenna with small dimensions, increased gain, large transmitted power, vertical and horizontal polarization, and with large transmitted power and circular (elliptical) polarization.
Это достигается тем, что всенаправленная антенна с набором излучателей и системой возбуждения исполнена в виде решетчатой структуры с размерами излучающих элементов больше длины волны, отличающаяся тем, что излучатели расположены на экранной стороне диэлектрической пластины, выполнены в виде набора фрагментов металлизации в форме многоугольников и размещены так, что между их вершинами находятся щели, расстояния между которыми больше половины длины волны , а система возбуждения исполнена на тыльной стороне пластины в виде набора проводников, при этом один конец каждого из этих проводников, расположенных оппозитно щелям на экранной стороне пластины накладывается на нее и соединен с металлизацией соседнего многоугольника, а остальные соединены между собой и образуют вход антенны.This is achieved in that the omnidirectional antenna with a set of emitters and an excitation system is made in the form of a lattice structure with the dimensions of the radiating elements greater than the wavelength, characterized in that the emitters are located on the screen side of the dielectric plate, made in the form of a set of metallization fragments in the form of polygons and placed so that between their vertices there are slots, the distances between which are more than half the wavelength and the excitation system is made on the back of the plate in the form of a set of conductors, with one end of each of these conductors located opposite the slots on the screen side of the plate superimposed on it and connected to the metallization of the adjacent polygon, and the rest are interconnected and form the antenna input.
Представленные чертежи поясняют суть конструкции и принцип функционирования предлагаемого устройстваThe presented drawings explain the essence of the design and the principle of operation of the proposed device
На фиг. 1 изображены три проекции всенаправленной антенны, А - вид сверху, Б - вид прямо (анфас), В - вид сбоку (профиль). В силу круговой симметрии антенны проекции анфас и профиль совпадают. На фиг. 2, 2а изображена излучающая система, исполненная на экранной стороне, а на фиг. 3, 3а - система возбуждения, исполненная на тыльной (токонесущей) стороне диэлектрической пластины, когда в качестве источников излучения использованы структуры с ортогональным и треугольным (гексагональным) размещением элементов. На фиг. 4 представлена пространственная диаграмма направленности (ДН) антенны, а на фиг. 5, 6 ее сечения в главных плоскостях (азимут, угол места).In FIG. 1 shows three projections of an omnidirectional antenna, A is a top view, B is a straight view (full face), C is a side view (profile). Due to the circular symmetry of the antenna projection, the full face and profile coincide. In FIG. 2, 2a shows a radiating system executed on the screen side, and in FIG. 3, 3a — an excitation system executed on the back (current-carrying) side of the dielectric plate when structures with orthogonal and triangular (hexagonal) arrangement of elements are used as radiation sources. In FIG. 4 is a spatial radiation pattern (BH) of the antenna, and FIG. 5, 6 of its section in the main planes (azimuth, elevation).
Излучающая система антенны исполнена на экранной стороне диэлектрической пластины (фиг. 2, 2а) и (после частичного удаления металлизации) представляет собой набор металлизированных фрагментов (пластин) в форме многоугольников (1), между углами которых расположены щели (4), при этом в качестве источников излучения выступают как рамки с током (7), которые образованы металлизированными кромками многоугольников (1) и имеют протяженность периметра больше длины волны и возбуждаются как минимум двумя щелями каждая, (источник магнитного излучения), так и многомодовый излучатель (L) с линейными размерами больше длины волны и возбуждаемый так же, как минимум двумя щелями, расстояние между которыми больше половины длины волны, (источник электрического излучения), The radiating antenna system is made on the screen side of the dielectric plate (Fig. 2, 2a) and (after partial removal of metallization) is a set of metallized fragments (plates) in the form of polygons (1), between the corners of which there are slots (4), while The radiation sources act as frames with current (7), which are formed by the metallized edges of polygons (1) and have a perimeter length greater than the wavelength and are excited by at least two each with gaps, (a source of magnetic radiation), and a multimode emitter (L) with linear dimensions greater than the wavelength and excited in the same way by at least two slots, the distance between which is more than half the wavelength, (source of electrical radiation),
На тыльной (токонесущей) стороне диэлектрической пластины исполнена система возбуждения (фиг. 3, 3а) в виде набора токонесущих проводников (2, 3), при этом один конец каждого из этих проводников (3), расположенного оппозитно щелям (4) на экранной стороне пластины, накладывается на них и электрически соединен с металлизацией соседнего многоугольника посредством штыря (перемычки) (8) в точке (5), а остальные проводники электрически объединены между собой и образуют вход/выход антенны, подключены к коннектору (6).On the back (current-carrying) side of the dielectric plate, an excitation system (Fig. 3, 3a) is made in the form of a set of current-carrying conductors (2, 3), with one end of each of these conductors (3) located opposite the slots (4) on the screen side plates, superimposed on them and electrically connected to the metallization of the adjacent polygon by means of a pin (jumper) (8) at the point (5), and the remaining conductors are electrically combined with each other and form the input / output of the antenna, connected to the connector (6).
На фиг. 1, 2, 2а, 3, 3а обозначены:In FIG. 1, 2, 2a, 3, 3a are designated:
1 - набор фрагментов (пластин) металлизации диэлектрика в форме многоугольников любой конфигурации, которые образуют плоскую излучающую структуру, ортогональную, треугольную, гексагональную и любую др.,1 - a set of fragments (plates) of metallization of a dielectric in the form of polygons of any configuration, which form a flat radiating structure, orthogonal, triangular, hexagonal and any other,
2, 3 - набор токонесущих проводников на тыльной стороне диэлектрической пластины, (микрополосковые линии), образующих систему возбуждения,2, 3 - a set of current-carrying conductors on the back of the dielectric plate, (microstrip lines) forming an excitation system,
4 - набор щелей на экранной стороне диэлектрической пластины, точечные источники (излучатели), которые характеризуются нулевой пространственной протяженностью, и являются расходящимися,4 - a set of slots on the screen side of the dielectric plate, point sources (emitters), which are characterized by zero spatial extent, and are diverging,
5 - конец токонесущего проводника (3) расположенного оппозитно щелям (4),5 - the end of the current-carrying conductor (3) located opposite the slots (4),
6 - вход/выход антенны (коннектор), токонесущая жила (проводник) которого электрически соединен с системой возбуждения на тыльной стороне, а корпус с металлизацией на экранной стороне пластины,6 - input / output of the antenna (connector), the current-carrying core (conductor) of which is electrically connected to the excitation system on the back side, and the casing with metallization on the screen side of the plate,
7 - источник магнитного излучения - рамка с током, образованная кромками металлических пластин многоугольников и возбуждаемая, как минимум двумя щелями,7 - source of magnetic radiation - a frame with a current formed by the edges of metal plates of polygons and excited by at least two slots
8 - металлический штырь, посредством которого конец токонесущего проводника (3) электрически соединяется с металлизацией многоугольников, на экранной стороне пластины,8 - a metal pin, through which the end of the current-carrying conductor (3) is electrically connected to the metallization of polygons, on the screen side of the plate,
9 - диэлектрик,9 - dielectric,
L - источник электрического излучения, (многомодовый излучатель, размер которого больше длины волны L - source of electrical radiation, (multimode emitter, the size of which is greater than the wavelength
L1 - расстояние между щелями многомодового излучателя больше половины длин волны L1 - the distance between the slots of the multimode emitter is more than half the wavelength
Поскольку щели образованы вершинами многоугольников и являются расходящимися, то их пространственная протяженность практически равна нулю. Известно, что подобные конструкции характеризуются большей передаваемой мощностью, чем протяженные щелевые линии, кроме этого, при подобной конструкции щели значительно упрощается согласование волновых сопротивлений микрополосковой линии со щелевой.Since the gaps are formed by the vertices of the polygons and are diverging, their spatial extent is practically zero. It is known that such structures are characterized by a greater transmitted power than extended slot lines, in addition, with a similar slot design, the coordination of the wave impedances of the microstrip line with the slot is greatly simplified.
Из физических представлений о процессе излучения и полной энергии поля антенны обычно выделяют следующие компоненты этого поля:The following components of this field are usually distinguished from the physical concepts of the radiation process and the total energy of the antenna field:
- энергию бегущей пространственной волны, формирующейся в ближней зоне антенны, которая на больших расстояниях от антенны является основной (преобладающей);- the energy of the traveling spatial wave, which is formed in the near zone of the antenna, which is the main (predominant) at large distances from the antenna;
- реактивную энергию, равную разности между магнитной и электрической энергиями, запасенной в объеме ближней зоны антенны (мнимая часть потока вектора Пойнтинга);- reactive energy equal to the difference between the magnetic and electric energies stored in the volume of the near zone of the antenna (the imaginary part of the stream of the Poynting vector);
- связанную энергию, участвующую во взаимном обмене между электрической и магнитной энергиями ближней зоны, и формирующей поток мощности энергии излучения дальней зоны.- the bound energy involved in the mutual exchange between the electric and magnetic energies of the near field and the far-field radiation energy generating power.
Одним из возможных путей решения задачи создания малогабаритных сверхширокополосных АС является симбиоз электрических и магнитных точечных источников (7, L), которые встраиваются друг в друга и объединяются общим входом/выходом (6). В этом случае разноименные реактивные энергии ближней зоны позволяют частично или полностью компенсировать друг друга, а входное сопротивление АС (импеданс) делается практически активным. Кроме этого, при этом осуществляется преобразование значительной части потока мощности реактивной энергии ближнего поля антенны в связанную энергию, которая способствует повышению интенсивность потока мощности излучаемой энергии.One of the possible ways to solve the problem of creating small-sized ultra-wideband speakers is the symbiosis of electric and magnetic point sources (7, L), which are built into each other and combined by a common input / output (6). In this case, the opposite reactive energies of the near zone can partially or completely compensate each other, and the input impedance of the speaker (impedance) becomes almost active. In addition, this involves the conversion of a significant part of the power flow of reactive energy of the near field of the antenna into coupled energy, which helps to increase the intensity of the power flow of radiated energy.
Достоинство и простота данного способа состоит в том, что, выбирая конструкцию излучателей, их взаимное расположение, ориентацию, структуру поля и его поляризацию, (с целью обеспечения пространственной локализации электрической и магнитной энергий в непосредственной близости от антенны (ближняя зона)), можно значительно увеличить плотность потока связанной энергии, посредством которой формируется поток излучаемой мощности. Кроме этого, поскольку запас реактивной энергии ближнего поля уменьшается, входное сопротивление антенны из комплексного стремится к активному. Значит, ослабляется его зависимость от частоты, а это способствует как расширению полосы пропускания, так и повышению коэффициента полезного действия антенны.The advantage and simplicity of this method is that, choosing the design of the emitters, their relative position, orientation, field structure and its polarization (in order to ensure spatial localization of electric and magnetic energies in the immediate vicinity of the antenna (near zone)), it is possible increase the flux density of the bound energy, through which the flow of radiated power is formed. In addition, since the near-field reactive energy supply decreases, the input impedance of the integrated antenna tends to be active. This means that its dependence on frequency is weakened, and this contributes both to the expansion of the passband and to the increase of the antenna efficiency.
Особенно перспективным можно считать симбиоз точечных магнитных и электрических источников (7, L), в которых возбуждаются (существуют) высшие распространяющиеся моды, поскольку такие структуры позволяют создавать на апертуре антенны динамическое (регулируемое) амплитуднофазовое распределение (АФР).Especially promising is the symbiosis of point magnetic and electrical sources (7, L), in which higher propagating modes are excited (exist), since such structures allow creating a dynamic (adjustable) amplitude-phase distribution (AFR) on the antenna aperture.
Конструкция из двух ортогонально встроенных друг в друга многомодовых элементов, каждый из которых содержит рамку с током (7), периметр которой больше длины волны (источник формирования магнитного поля) и многомодовый излучатель с линейными размерами больше длины волны (источник формирования электрического поля) (L), объединенная общим входом/выходом (6), являются примером решения одной из самых сверхактуальных задач настоящего времени.A design of two multimode elements orthogonally built into each other, each of which contains a frame with a current (7), the perimeter of which is longer than the wavelength (source of magnetic field formation) and a multimode emitter with linear dimensions greater than the wavelength (source of electric field formation) (L ), combined by a common input / output (6), are an example of solving one of the most relevant tasks of the present time.
Создание малогабаритных сверхширокополосных антенных излучателей (элементов) с повышенной передаваемой мощностью и повышенным коэффициентом усиления.Creation of small-sized ultra-wideband antenna emitters (elements) with increased transmitted power and increased gain.
В общем случае излучающий раскрыв антенной системы формируют посредством М излучателей (источников излучения электрического и магнитного поля) с линейными размерами больше длины волны и несколькими точками возбуждения каждый, которые объединены общим входом/выходом.In the General case, the radiating aperture of the antenna system is formed by M emitters (radiation sources of electric and magnetic fields) with linear dimensions greater than the wavelength and several points of excitation each, which are combined by a common input / output.
Поскольку размеры каждого из излучателей в составе антенны больше длины волны, она является сверхширокополосной, многомодовой. При этом ее амплитуднофазовое распределение (АФР) может быть как регулируемым (если она возбуждается как четными, так и нечетными модами, отношением амплитуд и фаз которых можно управлять), так и постоянным (управляемым, но нерегулируемым) (если она возбуждается только нечетными модами), при этом в результате интерференции на ее раскрыве сохраняется только основная мода, все высшие моды подавлены в силу симметрии структуры, что позволяет сформировать сверхнаправленную ДН с высоким коэффициентом усиления и низким уровнем боковых лепестков.Since the dimensions of each of the emitters in the antenna are larger than the wavelength, it is ultra-wideband, multimode. Moreover, its amplitude-phase distribution (AFR) can be both regulated (if it is excited by both even and odd modes, the ratio of amplitudes and phases of which can be controlled), and constant (controlled, but unregulated) (if it is excited only by odd modes) in this case, as a result of interference, only the main mode is retained at its aperture, all higher modes are suppressed due to the symmetry of the structure, which allows the formation of a superdirectional pattern with a high gain and a low level of side lobes .
Результаты математического моделирования пространственной ДН всенаправленной антенны в микроволновом диапазоне представлены на фиг. 4, они практически полностью совпадают с результатами измерения на физических моделях. Сечения пространственной ДН в главных плоскостях - азимута и угла места представлены на фиг. 5, 6.The results of mathematical modeling of the spatial pattern of the omnidirectional antenna in the microwave range are presented in FIG. 4, they almost completely coincide with the measurement results on physical models. The cross-sections of the spatial pattern in the principal planes — azimuth and elevation — are shown in FIG. 5, 6.
Из приведенных результатов следует, что всенаправленная антенна, спроектированная на описанных принципах, характеризуется коэффициентом усиления (КУ) G=6.9 дБ и входным сопротивлением Z=(60.5+j9.4) Ом, практически чисто активным. Стандартные турникетные антенны [2] из диполей Герца с излучением в горизонтальной плоскости имеют КУ G≤3 дБ и входное сопротивление Z=(75+J42.5) Ом.From the above results it follows that an omnidirectional antenna designed on the described principles is characterized by a gain (gain) G = 6.9 dB and an input impedance Z = (60.5 + j9.4) Ohm, which is almost purely active. Standard turnstile antennas [2] from Hertz dipoles with radiation in the horizontal plane have KU G≤3 dB and input impedance Z = (75 + J42.5) Ohm.
Из изложенного становится очевидным, что задачи, поставленные при разработке данного технического решения, полностью решены предлагаемой конструкцией всенаправленной антенны, которая реализует динамическое АФР на раскрыве, что позволяет довольно просто решить вопросы получения круговой ДН, расширения полосы пропускания и ее согласования как со свободным пространством так и с питающим фидером. Предлагаемое изобретение - это весьма совершенная микрополосковая антенна, выполняемая с применением современной технологии печатных плат, отличающаяся компактностью, малой массой и высокой технологичностью. Данная антенна найдет широкое применение в электротехнике.From the foregoing, it becomes obvious that the tasks posed in the development of this technical solution are completely solved by the proposed design of an omnidirectional antenna, which implements dynamic AFR at the aperture, which makes it quite easy to solve the problems of obtaining a circular beam pattern, expanding the bandwidth and matching it with free space and with feeding feeder. The present invention is a very advanced microstrip antenna, performed using modern technology of printed circuit boards, characterized by compactness, low weight and high adaptability. This antenna will find wide application in electrical engineering.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017125641A RU2654914C1 (en) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Wireless antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017125641A RU2654914C1 (en) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Wireless antenna |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2654914C1 true RU2654914C1 (en) | 2018-05-23 |
Family
ID=62202611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017125641A RU2654914C1 (en) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Wireless antenna |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2654914C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU226112U1 (en) * | 2024-01-23 | 2024-05-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" В.И. Ульянова (Ленина)" | Omnidirectional circular polarized antenna |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6856286B2 (en) * | 2001-11-02 | 2005-02-15 | Skycross, Inc. | Dual band spiral-shaped antenna |
RU2327263C2 (en) * | 2005-12-28 | 2008-06-20 | ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. | Single-layer microstrip antenna |
RU2380799C1 (en) * | 2008-08-22 | 2010-01-27 | Дмитрий Витальевич Татарников | Compact circularly polarised antenna with spread frequency band |
CN103107420A (en) * | 2013-01-30 | 2013-05-15 | 南京邮电大学 | Mini-type ultra wide band symmetrical ring-vibrator combined antenna |
-
2017
- 2017-07-17 RU RU2017125641A patent/RU2654914C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6856286B2 (en) * | 2001-11-02 | 2005-02-15 | Skycross, Inc. | Dual band spiral-shaped antenna |
RU2327263C2 (en) * | 2005-12-28 | 2008-06-20 | ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. | Single-layer microstrip antenna |
RU2380799C1 (en) * | 2008-08-22 | 2010-01-27 | Дмитрий Витальевич Татарников | Compact circularly polarised antenna with spread frequency band |
CN103107420A (en) * | 2013-01-30 | 2013-05-15 | 南京邮电大学 | Mini-type ultra wide band symmetrical ring-vibrator combined antenna |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU226112U1 (en) * | 2024-01-23 | 2024-05-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" В.И. Ульянова (Ленина)" | Omnidirectional circular polarized antenna |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yang et al. | A wide beamwidth and wideband magnetoelectric dipole antenna | |
US9793611B2 (en) | Antenna | |
US7724200B2 (en) | Antenna device, array antenna, multi-sector antenna, high-frequency wave transceiver | |
US3990079A (en) | Log-periodic longitudinal slot antenna array excited by a waveguide with a conductive ridge | |
US8779998B1 (en) | Wideband horizontally polarized omnidirectional antenna | |
KR101927708B1 (en) | Microstrip Balun-fed four-arm Sinuous Antenna | |
KR100962930B1 (en) | Ultra-wide-band antenna having quarter-slot and method for manufacturing the same | |
Kamal et al. | Wheel-shaped miniature assembly of circularly polarized wideband microstrip antenna for 5G mmWave terminals | |
Genc et al. | The comparison of the characteristics of the double-ridged horn antennas depending the geometry of ridge profiles for wideband application | |
JP2013066003A (en) | Dielectric waveguide slot antenna, and array antenna using the same | |
JP4516246B2 (en) | antenna | |
Islam et al. | Design of a compact circular patch antenna operating at ISM-band for the WiMAX communication systems | |
CN101814659A (en) | Triangular slotted waveguide array antenna | |
RU2654914C1 (en) | Wireless antenna | |
RU2407118C1 (en) | Wideband antenna array | |
Wongsan et al. | Gain enhancement for conventional circular horn antenna by using EBG technique | |
Kampeephat et al. | Enhancement of monopole antenna gain with additional vertical wire medium structure | |
Lu et al. | Substrate-Integrated Dual-Band Leaky-Wave Antenna With Open Stopband Suppression | |
US20200028268A1 (en) | Combined tem-horn antenna | |
RU161594U1 (en) | Fragment of a multi-element controlled strip of a phased antenna array L RANGE | |
CN110380194A (en) | Omni-directional antenna arrays | |
JP2003309419A (en) | Ground plane antenna | |
US20230282961A1 (en) | Antenna and Communication Device | |
RU2752558C1 (en) | Wide-band triangular and loop antenna | |
RU131242U1 (en) | CONTROLLED POLARIZED ANTENNA FRAGMENT OF PHASED ANTENNA ARRAY |