RU2672503C1 - Ultra broadband antenna range dmv2 - Google Patents

Ultra broadband antenna range dmv2 Download PDF

Info

Publication number
RU2672503C1
RU2672503C1 RU2018103872A RU2018103872A RU2672503C1 RU 2672503 C1 RU2672503 C1 RU 2672503C1 RU 2018103872 A RU2018103872 A RU 2018103872A RU 2018103872 A RU2018103872 A RU 2018103872A RU 2672503 C1 RU2672503 C1 RU 2672503C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coaxial cable
glass
dipoles
glasses
dipole
Prior art date
Application number
RU2018103872A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Анатольевич Альшенецкий
Артем Сергеевич Круглов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем"
Priority to RU2018103872A priority Critical patent/RU2672503C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2672503C1 publication Critical patent/RU2672503C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering, namely to broadband antennas of transceiver devices. Device contains two dipoles. Each of the dipoles is made of two radiating elements installed with a gap between them, which are electrically connected via a feeder line. Each of the radiating elements of the dipole is made in the form of the lower glass – inverted, and the upper glass, facing its bottom to the bottom of the lower glass. Each of the glasses is stepped, and the steps of smaller diameter are facing each other. Feeder line is made of three lengths of coaxial cable. First segment of the coaxial cable is selected with a characteristic impedance of 50 Ohms, and the second and third segments of the coaxial cable are selected with a characteristic impedance of 100 Ohms. First segment of the coaxial cable is passed along the longitudinal axis of the first dipole inside the glasses through their bottoms into the gap between the dipoles, its central core is connected with interconnected central cores of the second and third segments of the coaxial cable, and its braid with their braids. Second segment of the coaxial cable is passed along the longitudinal axis of the first dipole inside the upper glass through its bottom into the gap between the upper and lower glasses, its central core is connected to the bottom of the upper glass and the braid to the bottom of the lower glass. Third segment of the coaxial cable is passed along the longitudinal axis of the second dipole inside the bottom glass through its bottom into the gap between the upper and lower glasses, its central core is connected to the bottom of the upper glass and the braid to the bottom of the lower glass.
EFFECT: technical result consists in providing a radiation pattern without crushing the main lobe, reducing the SWR, reducing the longitudinal dimensions and simplifying the design.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к широкополосным антеннам приемопередающих устройств для связи между стационарными объектами или наземными объектами с изменяющимся во времени их взаимным расположением, функционирующих в диапазоне ДМВ2. Изобретение относится к антеннам с вертикальной поляризацией и круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости.The invention relates to radio engineering, and in particular to broadband antennas of transceiver devices for communication between stationary objects or ground objects with a time-varying relative position thereof, operating in the DMV2 range. The invention relates to antennas with vertical polarization and a circular radiation pattern in the horizontal plane.

Известны антенны диапазона ДМВ2, использующие несимметричный вибратор с широкополосным согласующим устройством в основании, например, MVDP500X6 фирмы Hascall-Denke (США), WB525G фирмы С О JOT (Финляндия), AD-64/A фирмы TRIVAL ANTENE (Словения), RF-3186-AT320 фирмы HARRIS (США) (источники информации в сети Интернет: www.hascall-denke.com, www.coiot.com, www.trivalantene.si, www.rf.harris.com).Antennas of the DMV2 range are known that use an asymmetric vibrator with a broadband matching device at the base, for example, MVDP500X6 from Hascall-Denke (USA), WB525G from CO JOT (Finland), AD-64 / A from TRIVAL ANTENE (Slovenia), RF-3186 -AT320 from HARRIS (USA) (sources of information on the Internet: www.hascall-denke.com, www.coiot.com, www.trivalantene.si, www.rf.harris.com).

Наиболее полно технические характеристики приведены для антенны MVDP500X6 фирмы Hascall-Denke: коэффициент стоячей волны (КСВ) в диапазоне частот не более 3,0, коэффициент усиления Ку находится в пределах от -1,5 до 2,5 дБи. Необходимо отметить, что Ку приведен не в направлении горизонта, а в направлении максимального усиления, что следует из графика, приведенного в спецификации антенны, на котором виден «провал» в направлении горизонта более -10 дБи на частоте 2450 МГц. На практике для получения необходимой дальности связи важен Ку именно в направлении горизонта.The most complete technical specifications are given for the Hascall-Denke MVDP500X6 antenna: standing wave coefficient (SWR) in the frequency range of not more than 3.0, Ku gain in the range from -1.5 to 2.5 dBi. It should be noted that Ku is shown not in the direction of the horizon, but in the direction of maximum gain, which follows from the graph given in the specification of the antenna, which shows a “dip” in the direction of the horizon of more than -10 dBi at a frequency of 2450 MHz. In practice, in order to obtain the necessary communication range, Ku is important precisely in the direction of the horizon.

Несимметричный вибратор с широкополосным согласующим устройством в основании имеет небольшой диаметр, но обладает небольшим коэффициентом перекрытия по частотному диапазону. Кроме того, в таком устройстве неизбежны дополнительные потери в широкополосном согласующем устройстве.An asymmetric vibrator with a broadband matching device at the base has a small diameter, but has a small overlap coefficient in the frequency range. In addition, in such a device, additional losses are inevitable in the broadband matching device.

Использование дипольных схем, построенных с использованием коаксиальных излучателей цилиндрической формы, известно давно (см., например, патенты США US 2462865, US 3100893). Однако такие схемы имеют недостаточно большой коэффициент перекрытия по частоте, диаграмму направленности с дроблением главного лепестка, невысокий коэффициент усиления в направлении горизонта.The use of dipole circuits constructed using coaxial cylindrical emitters has been known for a long time (see, for example, US patents US 2462865, US 3100893). However, such schemes do not have a sufficiently large frequency overlap coefficient, a radiation pattern with crushing of the main lobe, and a low gain in the horizontal direction.

Из патента РФ RU 2629893 известна сверхширокополосная антенна ДМВ2, построенная на одном диполе, который выполнен с использованием трех излучающих элементов. В этой антенне три излучающих элемента расположены на одной продольной оси, ориентированной вертикально. Первый нижний излучающий элемент выполнен в виде перевернутого стакана. Второй излучающий элемент выполнен в виде стакана, обращенного своим днищем к днищу перевернутого стакана первого нижнего излучающего элемента. Третий излучающий элемент - стержень, выполненный цилиндрическим, один конец которого, нижний, соединен с днищем стакана второго излучающего элемента, а другой конец, верхний, расположен снаружи этого стакана. Коаксиальный кабель пропущен внутри перевернутого стакана первого нижнего излучающего элемента. Оплетка коаксиального кабеля соединена с днищем перевернутого стакана, а центральная жила коаксиального кабеля через отверстие в днище перевернутого стакана соединена с днищем стакана второго излучающего элемента. Стержень выполнен ступенчатым, причем ступенька расположена внутри стакана второго излучающего элемента.From the patent of the Russian Federation RU 2629893, an ultra-wideband DMV2 antenna is known, built on one dipole, which is made using three radiating elements. In this antenna, three radiating elements are located on one longitudinal axis oriented vertically. The first lower radiating element is made in the form of an inverted glass. The second radiating element is made in the form of a cup facing its bottom to the bottom of the inverted cup of the first lower radiating element. The third radiating element is a rod made cylindrical, one end of which, the lower, is connected to the bottom of the glass of the second radiating element, and the other end, the upper, is located outside this glass. Coaxial cable is missing inside the inverted cup of the first lower radiating element. The braid of the coaxial cable is connected to the bottom of the inverted cup, and the central core of the coaxial cable through the hole in the bottom of the inverted cup is connected to the bottom of the cup of the second radiating element. The rod is made stepped, and the step is located inside the glass of the second radiating element.

Длина стакана второго излучающего элемента выполнена меньшей, чем длина перевернутого стакана первого нижнего излучающего элемента. Преимуществами этой антенны являются большой коэффициент перекрытия по частоте и обеспечение диаграммы направленности без дробления главного лепестка.The length of the glass of the second radiating element is made smaller than the length of the inverted glass of the first lower radiating element. The advantages of this antenna are a large frequency overlap coefficient and providing a radiation pattern without crushing the main lobe.

Ограничениями антенны согласно RU2629893 являются недостаточно большой коэффициент усиления в направлении горизонта (Ку от -2 до 3 дБи), а его диаграмма направленности зависит от формы и размеров площадки подстилающей поверхности, на которой антенна установлена.The limitations of the antenna according to RU2629893 are the insufficiently large gain in the horizontal direction (Ku from -2 to 3 dBi), and its radiation pattern depends on the shape and size of the site of the underlying surface on which the antenna is installed.

Наиболее близкой заявленному техническому решению является широкополосная антенна, описанная в публикации международной заявки WO 2004010527 и содержащая несколько диполей, расположенных на продольной оси, ориентированных вертикально. Каждый из диполей антенны выполнен из двух излучающих элементов, цилиндрических и полых, установленных с зазором между ними, которые электрически подсоединены посредством фидерной линии. В этой антенне диполи электрически подсоединены последовательно, а ее диапазон рабочих частот (широкополосность) 500-2500 МГц достигается за счет выбора большого количества диполей, например, от пяти до семи. Значение КСВ такой антенны в диапазоне рабочих частот имеет величину от 3,5 до 6. Значение Ку при большом выборе количества диполей является достаточно высоким, но при некруговой (с провалами) диаграмме направленности (ДН) в горизонтальной плоскости, что связано с невозможностью симметричной последовательной запитки большого количества диполей. Использование большого количества диполей приводит к значительному увеличению продольных габаритов антенны.The closest to the claimed technical solution is a broadband antenna, described in the publication of international application WO 2004010527 and containing several dipoles located on the longitudinal axis, oriented vertically. Each of the antenna dipoles is made of two radiating elements, cylindrical and hollow, installed with a gap between them, which are electrically connected via a feeder line. In this antenna, dipoles are electrically connected in series, and its operating frequency range (broadband) of 500-2500 MHz is achieved by selecting a large number of dipoles, for example, from five to seven. The SWR value of such an antenna in the operating frequency range is from 3.5 to 6. The Ku value with a large choice of the number of dipoles is quite high, but with a non-circular (with dips) radiation pattern (MD) in the horizontal plane, which is due to the impossibility of a symmetrical sequential feeding a large number of dipoles. The use of a large number of dipoles leads to a significant increase in the longitudinal dimensions of the antenna.

Решаемая изобретением задача - улучшение технико-эксплуатационных характеристик.The problem solved by the invention is the improvement of technical and operational characteristics.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является обеспечение диаграммы направленности без дробления главного лепестка, уменьшение КСВ, уменьшение продольных габаритов и упрощение конструкции.The technical result achieved by using the invention is to provide a radiation pattern without crushing the main lobe, reducing the SWR, reducing the longitudinal dimensions and simplifying the design.

Для решения поставленной задачи с достижением заявленного технического результата в широкополосной антенне, содержащей по меньшей мере два диполя, расположенных на продольной оси, ориентированной вертикально, каждый из диполей выполнен из двух излучающих элементов, цилиндрических и полых, установленных с зазором между ними, которые электрически подсоединены посредством фидерной линии. Согласно изобретению, каждый из излучающих элементов диполя выполнен в виде стакана: нижнего стакана, перевернутого, и верхнего стакана, обращенного своим днищем к днищу нижнего стакана. Каждый из стаканов выполнен ступенчатым, и ступени меньшего диаметра обращены друг к другу. Фидерная линия выполнена из трех отрезков коаксиального кабеля. Первый отрезок коаксиального кабеля выбран с волновым сопротивлением 50 Ом, второй и третий отрезки коаксиального кабеля - с волновым сопротивлением 100 Ом. Первый отрезок коаксиального кабеля пропущен вдоль продольной оси первого диполя внутри стаканов сквозь их днища в зазор между диполями, и его центральная жила соединена со связанными между собой центральными жилами второго и третьего отрезков коаксиального кабеля, а его оплетка с их оплетками. Второй отрезок коаксиального кабеля пропущен вдоль продольной оси первого диполя внутри верхнего стакана сквозь его днище в зазор между верхним и нижним стаканами, и его центральная жила подсоединена к днищу верхнего стакана, а оплетка - к днищу нижнего стакана. Третий отрезок коаксиального кабеля пропущен вдоль продольной оси второго диполя внутри нижнего стакана сквозь его днище в зазор между верхним и нижним стаканами, и его центральная жила подсоединена к днищу верхнего стакана, а оплетка -к днищу нижнего стакана.To solve the problem with achieving the claimed technical result in a broadband antenna containing at least two dipoles located on a longitudinal axis oriented vertically, each of the dipoles is made of two radiating elements, cylindrical and hollow, installed with a gap between them, which are electrically connected through the feeder line. According to the invention, each of the radiating elements of the dipole is made in the form of a glass: the lower glass, inverted, and the upper glass, facing its bottom to the bottom of the lower glass. Each of the glasses is made stepwise, and the steps of a smaller diameter are facing each other. The feeder line is made of three pieces of coaxial cable. The first segment of the coaxial cable is selected with a wave impedance of 50 Ohms, the second and third segments of coaxial cable are selected with a wave impedance of 100 Ohms. The first segment of the coaxial cable is passed along the longitudinal axis of the first dipole inside the cups through their bottoms into the gap between the dipoles, and its central core is connected to the connected central cores of the second and third segments of the coaxial cable, and its braid with their braids. The second segment of the coaxial cable is passed along the longitudinal axis of the first dipole inside the upper glass through its bottom into the gap between the upper and lower glasses, and its central core is connected to the bottom of the upper glass, and the braid to the bottom of the lower glass. The third segment of the coaxial cable is passed along the longitudinal axis of the second dipole inside the lower glass through its bottom into the gap between the upper and lower glasses, and its central core is connected to the bottom of the upper glass, and the braid is connected to the bottom of the lower glass.

Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:Additional embodiments of the device are possible, in which it is advisable that:

- были введены втулки, выполненные из феррита, установленные снаружи на первом, втором и третьем отрезках коаксиального кабеля;- bushings made of ferrite were introduced, installed externally on the first, second and third segments of the coaxial cable;

- одна из втулок была установлена снаружи на первом и втором отрезках коаксиального кабеля, а две другие - на первом и третьем отрезках коаксиального кабеля под нижними стаканами соответственно первого и второго диполя и/или внутри них;- one of the bushings was installed externally on the first and second segments of the coaxial cable, and the other two on the first and third segments of the coaxial cable under the lower cups, respectively, of the first and second dipole and / or inside them;

- излучающие элементы диполей были выполнены идентичными.- the radiating elements of the dipoles were made identical.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются с помощью варианта его выполнения со ссылками на фигуру.These advantages, as well as features of the present invention are explained with the help of a variant of its implementation with reference to the figure.

На фиг. 1 схематично изображена заявленная конструкция сверхширокополосной антенны диапазона ДМВ 2.In FIG. 1 schematically shows the claimed design of an ultra-wideband antenna of the DMV 2 range.

На фиг. 2 приведена диаграмма направленности в вертикальной плоскости в абсолютных значениях Ку (дБи) в рабочем диапазоне частот.In FIG. Figure 2 shows the directivity pattern in the vertical plane in the absolute values of Ku (dBi) in the operating frequency range.

На фиг. 3 приведен график изменения в диапазоне частот КСВ изготовленного образца антенны.In FIG. Figure 3 shows a graph of changes in the SWR frequency range of the fabricated antenna sample.

Антенна (фиг. 1) содержит два диполя 1, 2, которые расположены на продольной оси Y-Y, ориентированной вертикально. Каждый из диполей 1, 2 состоит из двух излучающих элементов - соответственно излучающих элементов 3.1, 4.1 и излучающих элементов 3.2, 4.2, выполненных цилиндрическими и полыми, установленных с зазором между ними, и электрически подсоединенных посредством фидерной линии. Излучающие элементы 3.1 и 3.2 соответственно диполя 1 и диполя 2 выполнены в виде перевернутого стакана (далее также «нижнего стакана»). Излучающие элементы 4.1 и 4.2 соответственно диполя 1 и диполя 2 выполнены в виде стакана (далее также «верхнего стакана»), обращенного своим днищем к днищу соответствующего нижнего стакана. Каждый из верхних и нижних стаканов выполнен ступенчатым, причем ступени меньшего диаметра обращены друг к другу.The antenna (Fig. 1) contains two dipoles 1, 2, which are located on the longitudinal axis Y-Y, oriented vertically. Each of the dipoles 1, 2 consists of two radiating elements - respectively, radiating elements 3.1, 4.1 and radiating elements 3.2, 4.2, made cylindrical and hollow, installed with a gap between them, and electrically connected via a feeder line. The radiating elements 3.1 and 3.2, respectively, of dipole 1 and dipole 2 are made in the form of an inverted glass (hereinafter also referred to as the “lower glass"). The radiating elements 4.1 and 4.2, respectively, of dipole 1 and dipole 2 are made in the form of a glass (hereinafter also referred to as the "upper glass"), facing its bottom to the bottom of the corresponding lower glass. Each of the upper and lower glasses is made stepwise, with steps of a smaller diameter facing each other.

Фидерная линия выполнена из трех отрезков 5, 6, 7 коаксиального кабеля.The feeder line is made of three segments 5, 6, 7 of the coaxial cable.

Первый отрезок 5 коаксиального кабеля выбран с волновым сопротивлением 50 Ом, а второй и третий отрезки 6, 7 коаксиального кабеля - с волновым сопротивлением 100 Ом. Первый отрезок 5 коаксиального кабеля пропущен вдоль продольной оси первого диполя 1 внутри его нижнего и верхнего стаканов (излучающих элементов 3.1, 4.1) сквозь их днища в зазор между диполями 1, 2. Центральная жила первого отрезка 5 коаксиального кабеля соединена со связанными между собой центральными жилами второго и третьего отрезков 6, 7 коаксиального кабеля, а его оплетка - с оплетками второго и третьего отрезков 6, 7 коаксиального кабеля.The first segment 5 of the coaxial cable is selected with a wave impedance of 50 Ohms, and the second and third segments 6, 7 of a coaxial cable are selected with a wave impedance of 100 Ohms. The first segment 5 of the coaxial cable is passed along the longitudinal axis of the first dipole 1 inside its lower and upper glasses (radiating elements 3.1, 4.1) through their bottoms into the gap between the dipoles 1, 2. The central core of the first segment 5 of the coaxial cable is connected to interconnected central conductors the second and third segments 6, 7 of the coaxial cable, and its braid - with braids of the second and third segments 6, 7 of the coaxial cable.

Второй отрезок 6 коаксиального кабеля пропущен вдоль продольной оси первого диполя 1 внутри верхнего стакана (излучающего элемента 4.1) сквозь его днище в зазор между верхним и нижним стаканами (излучающими элементами 3.1, 4.1). Центральная жила второго отрезка 6 коаксиального кабеля подсоединена к днищу верхнего стакана (излучающего элемента 4.1), а оплетка - к днищу нижнего стакана (излучающего элемента 3.1).The second segment 6 of the coaxial cable is passed along the longitudinal axis of the first dipole 1 inside the upper glass (radiating element 4.1) through its bottom into the gap between the upper and lower glasses (radiating elements 3.1, 4.1). The central core of the second segment 6 of the coaxial cable is connected to the bottom of the upper glass (radiating element 4.1), and the braid is connected to the bottom of the lower glass (radiating element 3.1).

Третий отрезок 7 коаксиального кабеля пропущен вдоль продольной оси второго диполя 2 внутри нижнего стакана (излучающего элемента 3.2) сквозь его днище в зазор между верхним и нижним стаканами (излучающими элементами 3.2, 4.2). Центральная жила третьего отрезка 7 коаксиального кабеля подсоединена к днищу верхнего стакана (излучающего элемента 4.2), а оплетка - к днищу нижнего стакана (излучающего элемента 3.2).The third segment 7 of the coaxial cable is passed along the longitudinal axis of the second dipole 2 inside the lower glass (radiating element 3.2) through its bottom into the gap between the upper and lower glasses (radiating elements 3.2, 4.2). The central core of the third segment 7 of the coaxial cable is connected to the bottom of the upper glass (radiating element 4.2), and the braid is connected to the bottom of the lower glass (radiating element 3.2).

Антенна также содержит втулки 8, 9, 10, выполненные из феррита, установленные снаружи на первом, втором и третьем отрезках 5, 6, 7 коаксиального кабеля.The antenna also contains bushings 8, 9, 10 made of ferrite, mounted externally on the first, second and third segments 5, 6, 7 of the coaxial cable.

Для упрощения конструкции возможен вариант, показанный на фиг. 1, в котором одна из втулок 8 установлена снаружи на первом и втором отрезках 5, 6 коаксиального кабеля, а две другие 9, 10 - соответственно на первом и третьем отрезках 5, 7 коаксиального кабеля, под нижними стаканами 3.1, 3.2 первого и второго диполя 1, 2 и/или внутри них.To simplify the construction, the embodiment shown in FIG. 1, in which one of the bushings 8 is mounted externally on the first and second segments 5, 6 of the coaxial cable, and the other two 9, 10, respectively, on the first and third segments 5, 7 of the coaxial cable, under the lower glasses 3.1, 3.2 of the first and second dipoles 1, 2 and / or inside them.

Излучающие элементы 3.1, 4.1 и 3.2, 4.2 диполей 1, 2 выполнены идентичными для улучшения согласования и упрощения конструкции.The radiating elements 3.1, 4.1 and 3.2, 4.2 of dipoles 1, 2 are made identical to improve coordination and simplify the design.

Работает широкополосная антенна следующим образом.A broadband antenna operates as follows.

В отличие от аналогов предлагаемая антенна получена объединением широкополосных излучателей 3.1, 4.1 и 3.2, 4.2 особой (ступенчатой) конструкции в вертикальную антенную решетку таким образом, что обеспечивается высокий Ку в широком диапазоне частот, а суммарная диаграмма направленности в горизонтальной плоскости сохраняется круговой за счет выполнения излучателей в виде ступенчатых стаканов.Unlike analogs, the proposed antenna was obtained by combining broadband emitters 3.1, 4.1 and 3.2, 4.2 of a special (step) design into a vertical antenna array in such a way that high Ku is achieved in a wide frequency range, and the total radiation pattern in the horizontal plane is kept circular by performing emitters in the form of stepped glasses.

Антенна состоит из двух одинаковых симметричных диполей 1, 2, объединенных в вертикальную антенную решетку. Каждый из диполей 1, 2, в свою очередь, образован двумя излучателями 3.1, 4.1 и 3.2, 4.2 (полыми, ступенчатыми). Расстояние между диполями 1, 2 выбрано обеспечивающим равномерный Ку в диапазоне рабочих частот. Например, указанное расстояние может быть выбрано в пределах примерно от 15 до 60 мм.The antenna consists of two identical symmetrical dipoles 1, 2, combined in a vertical antenna array. Each of dipoles 1, 2, in turn, is formed by two emitters 3.1, 4.1 and 3.2, 4.2 (hollow, step). The distance between dipoles 1, 2 is chosen to ensure uniform Ku in the range of operating frequencies. For example, the indicated distance can be selected in the range of about 15 to 60 mm.

Входное сопротивление каждого диполя 1, 2 выбрано примерно 100 Ом во всем диапазоне рабочих частот. Для этого подбираются геометрические размеры излучателей 3.1, 4.1 и 3.2, 4.2 и отношение диаметров ступеней, которые обеспечивают необходимую полосу рабочих частот от 500 до 2500 МГц (см. фиг. 3), и максимально возможный Ку отдельного диполя 1, 2 антенной решетки. Например, длина излучателей 3.1, 4.1 и 3.2, 4.2 в указанном диапазоне рабочих частот может Составлять от 40 о 60 мм, а отношение диаметров ступеней стаканов -примерно от 1,5 до 2.The input impedance of each dipole 1, 2 is selected approximately 100 Ohms in the entire range of operating frequencies. For this, the geometric dimensions of the emitters 3.1, 4.1 and 3.2, 4.2 and the ratio of the diameters of the steps, which provide the necessary operating frequency band from 500 to 2500 MHz (see Fig. 3), and the maximum possible Ku of a separate dipole 1, 2 of the antenna array are selected. For example, the length of the emitters 3.1, 4.1 and 3.2, 4.2 in the specified range of operating frequencies can be from 40 to 60 mm, and the ratio of the diameters of the steps of the glasses is approximately 1.5 to 2.

Первый отрезок 5 коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом проходит внутри первого диполя 1, состоящего из излучателей 3.1, 4.1. На середине расстояния между диполями 1, 2 первый отрезок 5 коаксиального кабеля подключается к двум одинаковым но длине второму и третьему отрезкам 6, 7 коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 100 Ом, которые, в отличие от ближайшего аналога, включены не последовательно, а параллельно.The first segment 5 of a coaxial cable with a wave impedance of 50 Ohms passes inside the first dipole 1, consisting of emitters 3.1, 4.1. In the middle of the distance between dipoles 1, 2, the first segment 5 of the coaxial cable is connected to two equal to the length of the second and third segments 6, 7 of the coaxial cable with a wave impedance of 100 Ohms, which, unlike the closest analogue, are connected not in series, but in parallel.

Второй отрезок 6 коаксиального кабеля проходит внутри излучателя 4.1 и питает нижний диполь 1 антенной решетки. Третий отрезок 7 коаксиального кабеля проходит внутри излучателя 3.2 и питает верхний диполь 2 антенной решетки. Таким образом, обеспечивается синфазное питание обоих диполей 1, 2 и согласование входа антенны с волновым сопротивлением 50 Ом.The second segment 6 of the coaxial cable passes inside the emitter 4.1 and feeds the lower dipole 1 of the antenna array. The third segment 7 of the coaxial cable passes inside the emitter 3.2 and feeds the upper dipole 2 of the antenna array. Thus, in-phase power is provided for both dipoles 1, 2 and matching of the antenna input with a wave impedance of 50 Ohms.

Для исключения протекания синфазных токов по оплеткам отрезков 5, 6, 7 питающих коаксиальных кабелей на них могут быть надеты втулки 8, 9, 10, изготовленные из феррита.To exclude common-mode currents flowing through the braids of segments 5, 6, 7 of the supply coaxial cables, bushes 8, 9, 10 made of ferrite can be put on them.

На фиг. 2 приведена расчетная диаграмма направленности (ДН) в вертикальной плоскости в абсолютных значениях Ку (дБ), а на фиг. 3 - график КСВ изготовленного образца антенны.In FIG. 2 shows the calculated radiation pattern (ND) in the vertical plane in the absolute values of Ku (dB), and in FIG. 3 is a graph of the SWR of a fabricated antenna sample.

На фиг. 2 показаны кривые ДН для различных дискретных значений частоты: 0,5 ГГц; 0,75 ГГц; 1,0 ГГц; 1,25 ГГц; 1,5 ГГц; 1,75 ГГц; 2,0 ГГц; 2,25 ГГц; 2,5 ГГц. Как видно, главные лепестки ДН не имеют заметных провалов, а значение Ку увеличивается с ростом частоты.In FIG. 2 shows the DN curves for various discrete frequency values: 0.5 GHz; 0.75 GHz; 1.0 GHz; 1.25 GHz; 1.5 GHz; 1.75 GHz; 2.0 GHz; 2.25 GHz; 2.5 GHz. As can be seen, the main lobes of the DN have no noticeable dips, and the value of Ku increases with increasing frequency.

КСВ (фиг. 3) в диапазоне частот 500-2500 МГц практически во всем диапазоне значительно меньше 3,0 и лишь в области высоких 2250-2500 МГц частот КСВ составляет примерно 3-5-4, что все равно значительно ниже ближайшего аналога в этой области и во всем диапазоне рабочих частот.The SWR (Fig. 3) in the frequency range 500-2500 MHz in the entire range is significantly less than 3.0, and only in the high frequency range 2250-2500 MHz the SWR is approximately 3-5-4, which is still significantly lower than the closest analogue in this area and in the entire range of operating frequencies.

Уменьшение продольных габаритов и упрощение конструкции достигается за счет использования меньшего количества диполей.Reducing the longitudinal dimensions and simplifying the design is achieved through the use of fewer dipoles.

Что касается сравнения с параметрами, достигаемыми антенной-аналогом согласно патенту РФ RU 2629893, заявленная антенна имеет значительно больший коэффициент усиления в направлении горизонта от плюс 2 до плюс 6 дБи (известная антенна-аналог - от минус 2 до плюс 3), поэтому при одинаковой входной мощности излучаемая мощность заявленной антенны в среднем более чем в два раза выше. Также диаграмма направленности заявленной антенны значительно меньше зависит от формы и размеров площадки, на которой установлена антенна.As for the comparison with the parameters achieved by the analog antenna according to RF patent RU 2629893, the claimed antenna has a significantly higher gain in the horizontal direction from plus 2 to plus 6 dBi (the known analog antenna is from minus 2 to plus 3), therefore, with the same input power, the radiated power of the claimed antenna is on average more than two times higher. Also, the radiation pattern of the declared antenna is much less dependent on the shape and size of the area on which the antenna is installed.

В то же время, специалисту будет понятно, что заявленная антенна может иметь различные усовершенствования, дополняющие признаки первого пункта формулы изобретения. Например, для дальнейшего увеличения Ку (если это необходимо) могут быть добавлены еще два диполя, подсоединенные к питающему фидеру, аналогично предложенному, с соответствующим выбором входных сопротивлений излучающих элементов и волновых сопротивлений подсоединенных отрезков коаксиальных кабелей. В полости стаканов излучателей могут размещаться различные модули: малошумящие усилители, усилители мощности, фильтры и т.п.At the same time, the specialist will be clear that the claimed antenna may have various improvements that complement the features of the first claim. For example, to further increase Ku (if necessary), two more dipoles can be added, connected to the supply feeder, similarly to that proposed, with a corresponding choice of input impedances of radiating elements and wave impedances of connected segments of coaxial cables. Various modules can be placed in the cavity of the emitter glasses: low-noise amplifiers, power amplifiers, filters, etc.

Наиболее успешно заявленная сверхширокополосная антенна диапазона ДМВ2 промышленно применима для связи между стационарными объектами или подвижными объектами, например передвижными радиостанциями.The most successfully declared ultra-wideband antenna of the DMV2 range is industrially applicable for communication between stationary objects or mobile objects, for example, mobile radio stations.

Claims (4)

1. Широкополосная антенна, содержащая два диполя, расположенных на продольной оси, ориентированной вертикально, каждый из диполей выполнен из двух излучающих элементов, цилиндрических и полых, установленных с зазором между ними, которые электрически подсоединены посредством фидерной линии, отличающаяся тем, что каждый из излучающих элементов диполя выполнен в виде нижнего стакана – перевернутого, и верхнего стакана, обращенного своим днищем к днищу нижнего стакана, каждый из стаканов выполнен ступенчатым, причем ступени меньшего диаметра обращены друг к другу, фидерная линия выполнена из трех отрезков коаксиального кабеля, причем первый отрезок коаксиального кабеля выбран с волновым сопротивлением 50 Ом, а второй и третий отрезки коаксиального кабеля – с волновым сопротивлением 100 Ом, первый отрезок коаксиального кабеля пропущен вдоль продольной оси первого диполя внутри его стаканов сквозь их днища в зазор между диполями, его центральная жила соединена со связанными между собой центральными жилами второго и третьего отрезков коаксиального кабеля, а его оплетка – с оплетками второго и третьего отрезков коаксиального кабеля, второй отрезок коаксиального кабеля пропущен вдоль продольной оси первого диполя внутри его верхнего стакана сквозь его днище в зазор между верхним и нижним стаканами, его центральная жила подсоединена к днищу верхнего стакана, а оплетка – к днищу нижнего стакана, третий отрезок коаксиального кабеля пропущен вдоль продольной оси второго диполя внутри его нижнего стакана сквозь его днище в зазор между верхним и нижним стаканами, его центральная жила подсоединена к днищу верхнего стакана, а оплетка – к днищу нижнего стакана.1. A broadband antenna containing two dipoles located on a longitudinal axis oriented vertically, each of the dipoles is made of two radiating elements, cylindrical and hollow, installed with a gap between them, which are electrically connected via a feeder line, characterized in that each of the radiating The elements of the dipole are made in the form of a lower glass - inverted, and an upper glass, facing its bottom to the bottom of the lower glass, each of the glasses is made stepwise, with a smaller diameter they are facing each other, the feeder line is made of three pieces of coaxial cable, with the first piece of coaxial cable selected with a wave impedance of 50 Ohms, and the second and third pieces of coaxial cable with a wave impedance of 100 Ohms, the first piece of coaxial cable is skipped along the longitudinal axis of the first a dipole inside its glasses through their bottoms into the gap between the dipoles, its central core is connected to interconnected central conductors of the second and third segments of the coaxial cable, and its braid is connected with with the lashes of the second and third segments of the coaxial cable, the second segment of the coaxial cable is passed along the longitudinal axis of the first dipole inside its upper glass through its bottom into the gap between the upper and lower glasses, its central core is connected to the bottom of the upper glass, and the braid is connected to the bottom of the lower glass, the third segment of the coaxial cable is passed along the longitudinal axis of the second dipole inside its lower glass through its bottom into the gap between the upper and lower glasses, its central core is connected to the bottom of the upper about the glass, and the braid - to the bottom of the lower glass. 2. Широкополосная антенна по п.1, отличающаяся тем, что содержит втулки, выполненные из феррита, установленные снаружи на первом, втором и третьем отрезках коаксиального кабеля.2. The broadband antenna according to claim 1, characterized in that it contains bushings made of ferrite mounted externally on the first, second and third segments of the coaxial cable. 3. Широкополосная антенна по п.2, отличающаяся тем, что одна из втулок установлена снаружи на первом и втором отрезках коаксиального кабеля, а две другие – соответственно на первом и третьем отрезках коаксиального кабеля, под нижними стаканами первого и второго диполя и/или внутри них.3. The broadband antenna according to claim 2, characterized in that one of the bushes is installed externally on the first and second segments of the coaxial cable, and the other two, respectively, on the first and third segments of the coaxial cable, under the lower glasses of the first and second dipole and / or inside them. 4. Широкополосная антенна по п.1, отличающаяся тем, что излучающие элементы диполей выполнены идентичными.4. The broadband antenna according to claim 1, characterized in that the radiating elements of the dipoles are made identical.
RU2018103872A 2018-02-01 2018-02-01 Ultra broadband antenna range dmv2 RU2672503C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018103872A RU2672503C1 (en) 2018-02-01 2018-02-01 Ultra broadband antenna range dmv2

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018103872A RU2672503C1 (en) 2018-02-01 2018-02-01 Ultra broadband antenna range dmv2

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2672503C1 true RU2672503C1 (en) 2018-11-15

Family

ID=64327866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018103872A RU2672503C1 (en) 2018-02-01 2018-02-01 Ultra broadband antenna range dmv2

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2672503C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1029054B (en) * 1955-03-01 1958-04-30 Rohde & Schwarz Broadband antenna designed as a coaxial radiator
DE973274C (en) * 1952-02-13 1960-01-07 Standard Elek K Lorenz Ag Coaxial dipole antenna system
EP0411363A2 (en) * 1989-07-31 1991-02-06 Alliance Telecommunications Corp. Double skirt omnidirectional dipole antenna
WO2004010527A2 (en) * 2002-07-17 2004-01-29 Massachusetts Institute Of Technology Wideband dipole array antenna element
US7289080B1 (en) * 2006-06-28 2007-10-30 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Ultra broadband linear antenna
RU2629893C1 (en) * 2016-06-28 2017-09-04 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" Super-wide band antenna for the dmv2 range

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE973274C (en) * 1952-02-13 1960-01-07 Standard Elek K Lorenz Ag Coaxial dipole antenna system
DE1029054B (en) * 1955-03-01 1958-04-30 Rohde & Schwarz Broadband antenna designed as a coaxial radiator
EP0411363A2 (en) * 1989-07-31 1991-02-06 Alliance Telecommunications Corp. Double skirt omnidirectional dipole antenna
WO2004010527A2 (en) * 2002-07-17 2004-01-29 Massachusetts Institute Of Technology Wideband dipole array antenna element
WO2004010527A3 (en) * 2002-07-17 2004-03-25 Massachusetts Inst Technology Wideband dipole array antenna element
US7289080B1 (en) * 2006-06-28 2007-10-30 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Ultra broadband linear antenna
RU2629893C1 (en) * 2016-06-28 2017-09-04 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" Super-wide band antenna for the dmv2 range

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110741508B (en) Multiband base station antenna with crossed dipole radiating elements
CN106785408B (en) Broadband low-profile omnidirectional circularly polarized antenna
CN107743665B (en) Choke Dipole Arm
EP3014705B1 (en) Broadband low-beam-coupling dual-beam phased array
CN112956076A (en) Antenna including multi-resonant crossed dipole radiating element and associated radiating element
Ali et al. Directive antennas for future 5G mobile wireless communications
CN108321535B (en) Miniaturized Low Profile Dual Polarized Omnidirectional Antenna
CN108039578B (en) Omnidirectional antenna
US20120200468A1 (en) High gain frequency step horn antenna
CN110199434A (en) The miniaturization of four port helical antennas
CN106785371A (en) Broadband base station antenna
KR101792422B1 (en) Microstrip antenna structure capable of adjusting dual-frequency-band ratio with circular polarization characteristics
Thomas et al. Wide-band dual sleeve antenna
EP2863477B1 (en) Multi-band antenna
KR101859179B1 (en) Compact, wideband log-periodic dipole array antenna
Nasrabadi et al. Design of compact frequency reconfigurable antenna with defected ground structure for UWB applications
RU2672503C1 (en) Ultra broadband antenna range dmv2
RU2634796C1 (en) Dual-port dual-band antenna for ranges of hfw and uhw2
CN114094353A (en) An ultra-wideband tightly coupled array antenna
RU2382450C1 (en) Broadband horn-microstrip antenna
KR101605359B1 (en) Broad-band Array Antenna for Mobile Communication Base Station
Baskoro et al. A $2\times 2$ Inset Feed Circular Patch Antenna Array for 1.8 GHz LTE Application
Srivastava et al. Design of a reconfigurable antenna with fractal geometry
Pouyanfar et al. A Compact Multiband Metamaterial-Based Antenna for WLAN and WiMAX Applications
Teja Babu et al. Analysis of CSRR based circular patch monopole antenna for Ku-band satellite communication applications, C-band and X-band applications