RU2667340C1 - Microstrip antenna - Google Patents
Microstrip antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2667340C1 RU2667340C1 RU2017131809A RU2017131809A RU2667340C1 RU 2667340 C1 RU2667340 C1 RU 2667340C1 RU 2017131809 A RU2017131809 A RU 2017131809A RU 2017131809 A RU2017131809 A RU 2017131809A RU 2667340 C1 RU2667340 C1 RU 2667340C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dielectric layer
- emitter
- printed
- dielectric
- Prior art date
Links
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве приемной или передающей антенны или элемента фазированной антенной решетки в системах радиосвязи или радиолокации.The invention relates to antenna technology and can be used as a receiving or transmitting antenna or element of a phased antenna array in radio communication or radar systems.
Известна микрополосковая антенна [1 - Патент РФ 2390890, «Компактная микрополосковая антенна без использования диэлектрика», опубл. 27.05.2010], содержащая излучающую пластину, которая с помощью конструктивных элементов поддерживается над экраном и соединена с линией питания, а также емкостные элементы, соединенные с излучающей пластиной, емкостные элементы расположены на краях излучающей пластины и экрана и выполнены в виде двух, по меньшей мере, протяженных ребер или набора коротких ребер, загнутых внутрь пространства между экраном и излучающей пластиной для обеспечения уменьшения резонансного размера.Known microstrip antenna [1 - RF Patent 2390890, "Compact microstrip antenna without the use of a dielectric", publ. May 27, 2010], containing a radiating plate, which is supported above the screen by means of structural elements and connected to the power line, as well as capacitive elements connected to the radiating plate, capacitive elements are located at the edges of the radiating plate and the screen and are made in the form of two at least for example, extended ribs or a set of short ribs bent inward between the screen and the radiating plate to provide a reduction in resonance size.
Недостатком известной антенны является низкая технологичность изготовления, поскольку она содержит излучающую пластину, которая закреплена над экраном с помощью загнутых ребер с прорезями.A disadvantage of the known antenna is the low manufacturability, since it contains a radiating plate, which is fixed above the screen using curved ribs with slots.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является микрополосковая антенна [2- Пат. РФ 2117366, «Микрополосковая антенна, в частности, для спутниковых телефонных передач», опубл. 10.08.1998], взятая за прототип, которая содержит первый диэлектрический слой, имеющий с верхней стороны первый излучатель круглой формы, а с нижней - экран, второй диэлектрический слой, расположенный над первым диэлектрическим слоем и имеющий на верхней стороне второй излучатель круглой формы, расположенный над первым излучателем и имеющий размер, меньший, чем размер первого излучателя, третий диэлектрический слой, расположенный над вторым диэлектрическим слоем, четвертый диэлектрический слой, расположенный под первым диэлектрическим слоем, и пятый диэлектрический слой, расположенный под четвертым диэлектрическим слоем, при этом на верхней поверхности пятого диэлектрического слоя расположена цепь питания первого излучателя, а на нижней поверхности - экран, при этом первый излучатель запитывается снизу в, по меньшей мере, одной выбранной точке, располагающейся между центром и краем первого излучателя, диэлектрические материалы первого, второго, четвертого и пятого диэлектрических слоев имеют диэлектрическую проницаемость порядка 2, а отношение значений толщины второго и первого диэлектрических слоев имеет величину порядка 3, диэлектрический материал третьего диэлектрического слоя имеет диэлектрическую проницаемость порядка 4.The closest in technical essence to the invention is a microstrip antenna [2 Pat. RF 2117366, "Microstrip antenna, in particular for satellite telephone transmissions," publ. 08/10/1998], taken as a prototype, which contains a first dielectric layer having a first round emitter on the upper side and a shield on the lower side, a second dielectric layer located above the first dielectric layer and having a second round emitter on the upper side above the first emitter and having a size smaller than the size of the first emitter, a third dielectric layer located above the second dielectric layer, a fourth dielectric layer located below the first dielectric layer and the fifth dielectric layer located under the fourth dielectric layer, while on the upper surface of the fifth dielectric layer there is a power supply circuit of the first emitter, and on the lower surface there is a screen, while the first emitter is fed from below at least one selected point located between the center and the edge of the first emitter, the dielectric materials of the first, second, fourth and fifth dielectric layers have a permittivity of the order of 2, and the ratio of the thicknesses of the second and the first dielectric layer has a magnitude of the order of 3, the dielectric material of the third dielectric layer has a dielectric constant of the order of 4.
Недостатком прототипа является низкая относительная полоса рабочих частот, составляющая 8% по уровню коэффициента отражения минус 10 дБ [2 - фиг. 6].The disadvantage of the prototype is the low relative operating frequency band of 8% in terms of reflection coefficient minus 10 dB [2 - Fig. 6].
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение полосы рабочих частот антенны.The problem to which the invention is directed, is to expand the operating frequency band of the antenna.
Для решения указанной задачи предлагается микрополосковая антенна, содержащая первый диэлектрический слой, имеющий с верхней стороны первый печатный излучатель, а с нижней - первый экран, второй диэлектрический слой, расположенный над первым диэлектрическим слоем, второй печатный излучатель, расположенный над первым печатным излучателем, третий диэлектрический слой, расположенный над вторым диэлектрическим слоем, четвертый диэлектрический слой, расположенный под первым диэлектрическим слоем, и пятый диэлектрический слой, расположенный под четвертым диэлектрическим слоем, при этом на верхней поверхности пятого диэлектрического слоя расположен делитель мощности, от которого снизу запитывается первый печатный излучатель, а на нижней поверхности пятого диэлектрического слоя расположен второй экран, микрополосковая антенна содержит несколько пар первых и вторых печатных излучателей.To solve this problem, a microstrip antenna is proposed, comprising a first dielectric layer having a first printed emitter on the upper side and a first screen on the bottom, a second dielectric layer located above the first dielectric layer, a second printed emitter located above the first printed emitter, and a third dielectric a layer located above the second dielectric layer, a fourth dielectric layer located below the first dielectric layer, and a fifth dielectric layer is located beneath the fourth dielectric layer, with a power divider located on the upper surface of the fifth dielectric layer, from which the first printed radiator is fed from below, and a second screen on the lower surface of the fifth dielectric layer, the microstrip antenna contains several pairs of first and second printed radiators.
Согласно изобретению, печатные излучатели имеют квадратную форму, запитка первых печатных излучателей от делителя мощности производится через согласующие печатные элементы, примыкающие к боковой поверхности первых печатных излучателей, вторые печатные излучатели расположены на нижней поверхности третьего диэлектрического слоя, диэлектрический материал второго диэлектрического слоя имеет диэлектрическую проницаемость порядка 1, отношение значений толщины второго и первого диэлектрических слоев не менее 4, при этом вторые печатные излучатели имеют габаритные размеры, превышающие размеры первых печатных излучателей, а расположение пар первого и второго печатных излучателей выполнено на эквидистантном расстоянии в узлах прямоугольной или треугольной сетки.According to the invention, the print emitters are square in shape, the first print emitters are powered from the power divider through matching print elements adjacent to the side surface of the first print emitters, the second print emitters are located on the lower surface of the third dielectric layer, the dielectric material of the second dielectric layer has a dielectric constant of the
Техническим результатом предлагаемого способа является увеличение полосы рабочих частот антенны за счет снижения диэлектрической проницаемости и увеличения толщины второго диэлектрического слоя.The technical result of the proposed method is to increase the operating frequency band of the antenna by reducing the dielectric constant and increasing the thickness of the second dielectric layer.
Проведенный сравнительный анализ заявленного изобретения и прототипа показывает, что их отличие заключается в следующем:A comparative analysis of the claimed invention and the prototype shows that their difference is as follows:
- печатные излучатели выполнены квадратной формы, а питание к первому печатному излучателю подводится через согласующий печатный элемент, примыкающий к боковой поверхности первого печатного излучателя, в то время как в прототипе печатные излучатели круглой формы, а питание подводится непосредственно на печатный излучатель в точке, располагающейся между центром и краем излучателя;- the print emitters are square in shape, and the power to the first print emitter is supplied through a matching printing element adjacent to the side surface of the first print emitter, while in the prototype the print emitters are round, and the power is supplied directly to the print emitter at a point located between center and edge of the emitter;
- второй печатный излучатель расположен на нижней поверхности третьего диэлектрического слоя, в то время как в прототипе он расположен на верхней поверхности второго диэлектрического слоя;- the second printing emitter is located on the lower surface of the third dielectric layer, while in the prototype it is located on the upper surface of the second dielectric layer;
- второй диэлектрический слой имеет диэлектрическую проницаемость около 1, в то время как в прототипе диэлектрическая проницаемость этого слоя около 2;- the second dielectric layer has a dielectric constant of about 1, while in the prototype the dielectric constant of this layer is about 2;
- отношение значений толщины второго и первого диэлектрических слоев составляет не менее 4, в то время как в прототипе отношение толщин второго и первого диэлектрических слоев составляет около 3;- the ratio of the thicknesses of the second and first dielectric layers is at least 4, while in the prototype the ratio of the thicknesses of the second and first dielectric layers is about 3;
- размеры второго печатного излучателя больше, чем первого, что увеличивает рабочую полосу частот антенны, в то время как в прототипе наоборот, размеры второго печатного излучателя меньше, чем второго. Это характеристики предлагаемого устройства в совокупности с более толстым вторым диэлектрическим слоем и его низкой диэлектрической проницаемостью обеспечивает увеличение относительной полосы пропускания на 50% относительно прототипа (12% в предлагаемом изобретении и 8% в прототипе);- the dimensions of the second print emitter are larger than the first, which increases the working frequency band of the antenna, while in the prototype, on the contrary, the dimensions of the second print emitter are smaller than the second. These characteristics of the proposed device in combination with a thicker second dielectric layer and its low dielectric constant increases the relative bandwidth by 50% relative to the prototype (12% in the present invention and 8% in the prototype);
- расположение пар первого и второго печатных излучателей выполнено на эквидистантном расстоянии в узлах прямоугольной или треугольной сетки, в то время как в прототипе излучатели расположены в виде некоторой сети.- the location of the pairs of the first and second printed emitters is made at an equidistant distance in the nodes of a rectangular or triangular grid, while in the prototype the emitters are arranged in the form of a certain network.
Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого изобретения из литературы неизвестно, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.The combination of distinguishing features and properties of the invention from the literature is unknown, therefore, it meets the criteria of novelty and inventive step.
На фиг. 1 приведено расположение слоев в предлагаемой микрополосковой антенне.In FIG. 1 shows the location of the layers in the proposed microstrip antenna.
На фиг. 2 приведен пример использования предлагаемой микрополосковой антенны в конфигурации линейной антенной решетки. Предлагаемая микрополосковая антенна содержит:In FIG. 2 shows an example of the use of the proposed microstrip antenna in the configuration of a linear antenna array. The proposed microstrip antenna contains:
Первый диэлектрический слой 1, имеющий с верхней стороны первый печатный излучатель 2, а с нижней - первый экран 3, второй диэлектрический слой 4, расположенный над первым диэлектрическим слоем 1, второй печатный излучатель 5, расположенный над первым печатным излучателем 2 на нижней поверхности третьего диэлектрического слоя 6, размещенного над вторым диэлектрическим слоем 4.The first
Четвертый диэлектрический слой 7, расположенный под первым диэлектрическим слоем 1 и пятый диэлектрический слой 8, расположенный под четвертым диэлектрическим слоем 7. На верхней поверхности пятого диэлектрического слоя 8 расположен делитель мощности 9, а на нижней поверхности пятого диэлектрического слоя 8 расположен второй экран 10. Делитель мощности 9 запитывается через линию связи 11, проходящую через пятый диэлектрический слой 8 и переходное отверстие во втором экране 10 (на фиг. 1 не показано). Первый печатный излучатель 2 запитывается через линию связи 12, проходящую через первый и четвертый диэлектрические слои 1 и 7 и через переходное отверстие в первом экране 3 (на фиг. 1 не показано) и соединенный с одним из выходов делителя мощности 9.The fourth
Диэлектрический материал второго диэлектрического слоя 4 имеет диэлектрическую проницаемость порядка 1. Отношение значений толщины второго и первого диэлектрических слоев 4 и 1 не менее 4.The dielectric material of the second
При построении антенной решетки расположение пар первого печатного излучателя 2 и второго печатного излучателя 5 выполнено на эквидистантном расстоянии в узлах прямоугольной или треугольной сетки. На фиг.2 приведен пример линейной антенной решетки с расположением восьми излучателей в одну линию на эквидистантном расстоянии d.When constructing the antenna array, the pairs of the
Первый и второй печатные излучатели 2 и 5 имеют квадратную форму, запитка первого печатного излучателя 2 производится снизу через согласующий печатный элемент 13 (фиг. 2), примыкающий к боковой поверхности первого печатного излучателя 2.The first and
Второй печатный излучатель 5 имеет габаритные размеры, превышающие размеры первого печатного излучателя 2.The
Микрополосковая антенна может работать как в режиме передачи, так и в режиме приема. В режиме передачи сигнал, подаваемый на линию связи 11 делителя мощности 9 делится по числу пар первого и второго печатных излучателей 2 и 5, которые содержит микрополосковая антенна, поступает на вход каждого печатного излучателя 2 через линию связи 12 и излучается в пространство. Второй печатный излучатель 5 в каждой паре излучателей является пассивным элементом и служит для расширения полосы рабочих частот микрополосковой антенны. В режиме приема делитель мощности 9 работает как сумматор, на который поступают сигналы, принимаемые парами первого и второго печатных излучателей 2 и 5, а линия связи 11 работает как выход сумматора, на который поступает суммарный сигнал микрополосковой антенны.The microstrip antenna can operate both in transmission mode and in reception mode. In transmission mode, the signal supplied to the
Работоспособность предлагаемого изобретения была проверена на макете устройства (фиг. 1).The performance of the invention was tested on the layout of the device (Fig. 1).
Испытания показали, что полоса рабочих частот предлагаемого изобретения превышает полосу рабочих частот прототипа на 50% и составляет 12% по уровню коэффициента стоячей волны (КСВ) равному 1,6; в то время как в прототипе полоса составляет 8% по уровню коэффициента отражения минус 10 дБ, что соответствует КСВ равному 1,92.Tests have shown that the operating frequency band of the invention exceeds the working frequency band of the prototype by 50% and is 12% in terms of the standing wave coefficient (SWR) of 1.6; while in the prototype the band is 8% in terms of
Таким образом, предлагаемое изобретение, по сравнению с прототипом, обеспечивает значительное увеличение полосы рабочих частот.Thus, the proposed invention, compared with the prototype, provides a significant increase in the band of operating frequencies.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017131809A RU2667340C1 (en) | 2017-09-11 | 2017-09-11 | Microstrip antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017131809A RU2667340C1 (en) | 2017-09-11 | 2017-09-11 | Microstrip antenna |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2667340C1 true RU2667340C1 (en) | 2018-09-18 |
Family
ID=63580360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017131809A RU2667340C1 (en) | 2017-09-11 | 2017-09-11 | Microstrip antenna |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2667340C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2705937C1 (en) * | 2019-03-19 | 2019-11-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Microstrip antenna |
RU2799107C1 (en) * | 2023-03-23 | 2023-07-04 | Общество с ограниченной ответственностью "ВизКом" | Low profile phased satellite antenna |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050162318A1 (en) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Alps Electric Co., Ltd. | Miniaturized patch antenna |
RU2266591C1 (en) * | 2004-06-23 | 2005-12-20 | Шугаева Валентина Федоровна | Wide-directivity-pattern microstrip antenna |
RU2448396C1 (en) * | 2011-02-11 | 2012-04-20 | Открытое акционерное общество "Московское конструкторское бюро "Компас" | Antenna-filter |
RU2449434C2 (en) * | 2006-08-17 | 2012-04-27 | Катрайн-Верке Кг | Adjustable flat antenna |
-
2017
- 2017-09-11 RU RU2017131809A patent/RU2667340C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050162318A1 (en) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Alps Electric Co., Ltd. | Miniaturized patch antenna |
RU2266591C1 (en) * | 2004-06-23 | 2005-12-20 | Шугаева Валентина Федоровна | Wide-directivity-pattern microstrip antenna |
RU2449434C2 (en) * | 2006-08-17 | 2012-04-27 | Катрайн-Верке Кг | Adjustable flat antenna |
RU2448396C1 (en) * | 2011-02-11 | 2012-04-20 | Открытое акционерное общество "Московское конструкторское бюро "Компас" | Antenna-filter |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2705937C1 (en) * | 2019-03-19 | 2019-11-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Microstrip antenna |
RU2799107C1 (en) * | 2023-03-23 | 2023-07-04 | Общество с ограниченной ответственностью "ВизКом" | Low profile phased satellite antenna |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6246377B1 (en) | Antenna comprising two separate wideband notch regions on one coplanar substrate | |
US6292153B1 (en) | Antenna comprising two wideband notch regions on one coplanar substrate | |
US10333214B2 (en) | Antenna radiating elements and sparse array antennas and method for producing an antenna radiating element | |
US7884774B2 (en) | Planar antenna | |
Palazzi et al. | Highly integrable paper-based harmonic transponder for low-power and long-range IoT applications | |
RU2589488C2 (en) | Array of waveguide-horn radiators, methods of building arrays of waveguide-horn radiators and antenna systems | |
Dhasarathan et al. | Integrated bluetooth/LTE2600 superwideband monopole antenna with triple notched (WiMAX/WLAN/DSS) band characteristics for UWB/X/Ku band wireless network applications | |
CN113937501B (en) | Broadband GNSS antenna | |
CN110994194A (en) | Antenna unit, array antenna and radar system | |
EP3477771B1 (en) | Printed dipole antenna, array antenna, and communications device | |
CN210074166U (en) | 45-degree linearly polarized millimeter wave microstrip array antenna | |
RU2667340C1 (en) | Microstrip antenna | |
Fang et al. | Radiation pattern reconfigurable antenna for MIMO systems with antenna tuning switches | |
CN114069216A (en) | Circularly polarized antenna and positioning terminal | |
KR102095943B1 (en) | Dual broadband microstrip patch antenna with shared aperture | |
CN109768394A (en) | The method of microstrip antenna structure and electromagnetic radiation signal | |
US20080150806A1 (en) | Multiple input multiple output antenna | |
Jadhav et al. | Multiband, circular microstrip patch antenna for wireless applications | |
Mahyoub et al. | Design, optimization and simulation of a compact multi-layered microstrip antennas based on LTCC-technology in FEKO | |
RU2705937C1 (en) | Microstrip antenna | |
CN109428164A (en) | Antenna element, trailer-mounted radar and automobile | |
CN214176233U (en) | Patch antenna | |
CN210156542U (en) | High-frequency-band small waveguide radiating unit and array antenna | |
CN114883773A (en) | Antenna structure, electronic equipment and wireless network system | |
CN109428162A (en) | Antenna element, trailer-mounted radar and automobile |