RU2693537C1

RU2693537C1 - Compact antenna system with elements with high insulation

Info

Publication number: RU2693537C1
Application number: RU2018143560A
Authority: RU
Inventors: Артем Юрьевич Никишов; Геннадий Александрович Евтюшкин; Елена Александровна Шепелева; Антон Сергеевич Лукьянов; ПёнгКван КИМ; Чжонгсок КИМ
Original assignee: Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority date: 2018-12-10
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2019-07-03
Also published as: KR20200070985A

Abstract

FIELD: antenna equipment.

SUBSTANCE: application: for compact antenna array of MIMO-radar. Essence of the invention consists in that the antenna system comprises a first antenna element consisting of N feed elements, N planar radiating elements and N planar re-radiating elements; a second antenna element consisting of N feed elements, N planar radiating elements and N planar re-radiating elements; grounding plate located directly under the first and second antenna elements, wherein N of the first antennae elements are connected to the grounding plate and N radiating elements of the first antenna element, and N of feeding elements of second antenna element are connected to grounding plate and N radiating elements of second antenna element, wherein the antenna system further comprises N grounding reflecting elements arranged between each of the N re-emitting elements of the first antenna element and the N re-emitting elements of the second antenna element.

EFFECT: possibility of creating an antenna array with high isolation between receiving and transmitting elements.

15 cl, 13 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕTECHNICAL FIELD TO WHICH INVENTION RELATES.

Настоящая группа изобретений относится к области радиотехники, а именно к антенной системе, применимой в качестве компактной антенной решетки MIMO-радара (с многоканальным входом - многоканальным выходом) и снабженной дополнительными элементами с высокой изоляцией.The present group of inventions relates to the field of radio engineering, in particular to an antenna system applicable as a compact MIMO radar antenna array (with a multichannel input - a multichannel output) and equipped with additional elements with high isolation.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

3D/4D радар - это ключевой сенсорный компонент для автомобильной навигации. Главной особенностью 3D радара является предоставление разрешения объектов в одной плоскости (азимутальной (горизонтальной) или меридиональной (вертикальной)) вместе со скоростью объекта и расстоянием до объекта. 4D радар может определить местоположение объекта как в азимутальной плоскости, так и в меридиональной плоскости. Для предоставления сверхвысокого разрешения современные радиолокационные системы работают с очень большим количеством каналов приемопередатчиков, например, с 12 передатчиками и 16 приемниками, т.е. антенные решетки таких систем достаточно большие. Для предоставления высокопроизводительной антенной решетки MIMO для радиолокационной системы с большим количеством каналов передатчиков и приемников требуется реализовать компактную структуру антенной решетки MIMO, чтобы гарантировать малый размер и короткую длину питающих линий, чтобы максимально снизить потери на высоких частотах, например, 79 ГГц.The 3D / 4D radar is a key sensory component for car navigation. The main feature of 3D radar is to provide the resolution of objects in one plane (azimuthal (horizontal) or meridional (vertical)), together with the speed of the object and the distance to the object. 4D radar can determine the location of an object both in the azimuthal plane and in the meridional plane. To provide ultra-high resolution, modern radar systems operate with a very large number of transceiver channels, for example, with 12 transmitters and 16 receivers, i.e. antenna arrays of such systems are quite large. To provide a high-performance MIMO antenna array for a radar system with a large number of transmitters and receivers, you need to implement a compact MIMO antenna array structure to ensure a small size and short supply line length to minimize losses at high frequencies, for example, 79 GHz.

Кроме того, в любой радиолокационной системе, содержащей более двух разнесенных антенн, присутствует паразитарное пролезание электромагнитного излучения от одной антенны в другую в силу того, что передающие и приемные элементы расположены близко друг к другу. Если величина паразитного излучения велика, то передающая антенна будет снижать чувствительность приемной антенны. Следовательно, необходимо обеспечивать высокую изоляцию между передающими и приемными элементами. Традиционно, изоляция между передающими и приемными элементами обеспечивается за счет увеличения расстояния между этими элементами, что также сказывается на длине соответствующих питающих линий и размере антенной решетки. При попытках сохранить меньшие размеры антенной решетки, т.е. располагая передающие и приемные элементы рядом друг с другом, происходит уменьшение динамического даипазона радара и снижается его чувствительность, так как приемные элементы «забиваются» паразитным сигналом передающих элементов.In addition, in any radar system containing more than two separated antennas, there is a parasitic passage of electromagnetic radiation from one antenna to another due to the fact that the transmitting and receiving elements are located close to each other. If the magnitude of parasitic radiation is large, then the transmitting antenna will reduce the sensitivity of the receiving antenna. Therefore, it is necessary to provide high isolation between transmitting and receiving elements. Traditionally, isolation between the transmitting and receiving elements is provided by increasing the distance between these elements, which also affects the length of the respective supply lines and the size of the antenna array. When trying to keep the antenna array smaller, i.e. positioning the transmitting and receiving elements next to each other, the dynamic radius of the radar decreases and its sensitivity decreases, since the receiving elements are “blocked” by the parasitic signal of the transmitting elements.

Из уровня техники известно решение, раскрытое в US 8816921 B2 («Multiple antenna assembly utilizing electro band gap isolation structures») и раскрывающее множество антенных узлов с высокой изоляцией между антеннами. Узел согласно данному решению включает в себя диэлектрическую подложку с заземляющей плоскостью и первую и вторую антенны, установленные на ней. Одна или более изоляционных структур металл-диэлектрик находятся на подложке в положениях, в которых присутствует электрический ток, который имеет плотность тока, превышающую заданный порог. Каждая изоляционная структура металл-диэлектрик резонирует на заданной частоте, которая подавляет взаимную связь сигналов между первой и второй антеннами (т.е. формируется диаграмма направленности (ДН) таким образом, чтобы в направлении приема паразитного сигнала боковые лепестки ДН были минимальны). В решении раскрыты различные конфигурации, такие как структуры концентрических колец, для изоляционных структур металл-диэлектрик. Может быть предусмотрено устройство для динамической настройки частоты изоляционных структур металл-диэлектрик в соответствии с радиочастотными сигналами, излучаемыми первой и второй антеннами. Однако в данном решении используются поверхности электромагнитных запрещенных зон, которые требуют наличия больших расстояний между антеннами, в частности, больше половины длины рабочей волны.The prior art discloses a solution that is disclosed in US 8816921 B2 (“Multiple antenna assembly utilizing electro band isolation isolation structures”) and reveals a plurality of antenna nodes with high isolation between antennas. The node according to this solution includes a dielectric substrate with a ground plane and the first and second antennas mounted on it. One or more metal-dielectric insulating structures are on the substrate in positions in which there is an electrical current that has a current density exceeding a predetermined threshold. Each insulating metal-dielectric structure resonates at a given frequency, which suppresses the interconnection of signals between the first and second antennas (that is, a radiation pattern (DN) is formed so that the side lobes of the DN are minimal in the direction of reception of the parasitic signal). The solution discloses various configurations, such as concentric ring structures, for metal-dielectric insulating structures. A device may be provided for dynamically adjusting the frequency of metal-dielectric insulating structures in accordance with the radio frequency signals emitted by the first and second antennas. However, this solution uses electromagnetic bandgap surfaces, which require large distances between the antennas, in particular, more than half the working wavelength.

В качестве прототипа заявленной группы изобретений рассматривается решение, раскрытое в US 9806411 B2 («Antenna with high isolation»). Антенна согласно данному решению включает в себя заземляющую часть, проходящую в продольном направлении, основной корпус и изолирующую часть, проходящую от заземляющей части, металлическую фольгу, закрепленную на заземляющей части, и коаксиальный кабель, соединенный с основным корпусом. Заземляющая часть включает в себя первую секцию и вторую секцию, соединенные друг с другом. Основной корпус начинается от первой секции, в то время как изолирующая часть начинается от второй секции. Изолирующая часть располагается рядом с основным корпусом в продольном направлении и образует промежуток между ними. Однако это решение не применимо для антенных решеток MIMO, и оно не может быть реализовано в структурах печатных плат.As a prototype of the claimed group of inventions is considered the solution disclosed in US 9806411 B2 ("Antenna with high isolation"). The antenna according to this solution includes a grounding part extending in the longitudinal direction, a main body and an insulating part extending from the grounding part, a metal foil fixed to the grounding part, and a coaxial cable connected to the main body. The ground portion includes a first section and a second section connected to each other. The main body starts from the first section, while the insulating part starts from the second section. The insulating part is located near the main body in the longitudinal direction and forms a gap between them. However, this solution is not applicable for MIMO antenna arrays, and it cannot be implemented in printed circuit board structures.

Таким образом, существует необходимость в разработке антенной решетки, в которой достигнута высокая изоляция между приемным и передающим элементами не за счет увеличения расстояния между этими элементами и которая применима для антенных решеток MIMO и в структурах печатных плат.Thus, there is a need to develop an antenna array in which high isolation between receiving and transmitting elements is achieved not by increasing the distance between these elements and which is applicable to MIMO antenna arrays and in printed circuit board structures.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF INVENTION

Задача настоящего изобретения состоит в устранении упомянутых выше недостатков, присущих известным из уровня техники решениям, в частности, в обеспечении такой антенной решетки.The present invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages inherent in the known from the prior art solutions, in particular, in providing such an antenna array.

Указанная задача решается посредством решений, которые охарактеризованы в независимых пунктах формулы изобретения. Дополнительные варианты реализации настоящего изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения. В частности, указанная задача решается посредством внесения дополнительного отражающего элемента между передающим и приемным элементами, который создает дополнительный путь для распространения электромагнитных волн.This problem is solved by means of solutions, which are characterized in the independent claims. Additional embodiments of the present invention are presented in the dependent claims. In particular, this problem is solved by introducing an additional reflecting element between the transmitting and receiving elements, which creates an additional path for the propagation of electromagnetic waves.

Предложенная антенная система содержит первый антенный элемент, состоящий из N питающих элементов, N планарных излучающих элементов и N планарных переизлучающих элементов и второй антенный элемент, состоящий из N питающих элементов, N планарных излучающих элементов и N планарных переизлучающих элементов, заземляющую пластину, расположенную непосредственно под первым и вторым антенными элементами, причем N питающих элементов первого антенного элемента подключены к заземляющей пластине и N излучающим элементам первого антенного элемента, а N питающих элементов второго антенного элемента подключены к заземляющей пластине и N излучающим элементам второго антенного элемента. При этом антенная система дополнительно содержит N заземляющих отражающих элементов, расположенных между каждым из N переизлучающих элементов первого антенного элемента и N переизлучающих элементов второго антенного элемента.The proposed antenna system comprises a first antenna element consisting of N power elements, N planar radiating elements and N planar reemitting elements and a second antenna element consisting of N power elements, N planar radiating elements and N planar reemitting elements, a grounding plate located directly below the first and second antenna elements, with N power supply elements of the first antenna element connected to the ground plate and N radiating elements of the first antenna element, and the N power supply elements of the second antenna element are connected to the ground plate and the N radiating elements of the second antenna element. In this case, the antenna system further comprises N grounding reflecting elements located between each of the N reradiating elements of the first antenna element and N reradiating elements of the second antenna element.

Опционально, расстояние между N излучающими элементами первого антенного элемента и N излучающими элементами второго антенного элемента меньше расстояния между N переизлучающими элементами первого антенного элемента и N переизлучающими элементами второго антенного элемента.Optionally, the distance between the N radiating elements of the first antenna element and the N radiating elements of the second antenna element is less than the distance between the N re-radiating elements of the first antenna element and the N re-radiating elements of the second antenna element.

Опционально, между N излучающими элементами первого антенного элемента и N излучающими элементами второго антенного элемента расположена дополнительная заземляющая пластина.Optionally, between the N radiating elements of the first antenna element and the N radiating elements of the second antenna element is an additional grounding plate.

Опционально, N заземляющих отражающих элементов расположены на одной плоскости с N переизлучающими элементами первого антенного элемента и N переизлучающими элементами второго антенного элемента.Optionally, the N ground reflecting elements are located on the same plane with the N re-radiating elements of the first antenna element and the N re-radiating elements of the second antenna element.

Опционально, N заземляющих отражающих элементов расположены между плоскостью расположения N излучающих элементов первого антенного элемента и N излучающих элементов второго антенного элемента и плоскостью расположения N переизлучающих элементов первого антенного элемента и N переизлучающих элементов второго антенного элемента.Optionally, the N ground reflecting elements are located between the plane of arrangement of the N radiating elements of the first antenna element and the N radiating elements of the second antenna element and the plane of arrangement of the N re-radiating elements of the first antenna element and the N re-radiating elements of the second antenna element.

Опционально, причем N заземляющих отражающих элементов представляют собой N составных отражающих элементов, выполненных в виде многослойной печатной платы.Optionally, the N ground reflecting elements are N composite reflecting elements made in the form of a multilayer printed circuit board.

Опционально, переизлучающие элементы первого и второго антенных элементов представляют собой микрополосковые переизлучающие элементы, и излучающие элементы первого и второго антенных элементов представляют собой микрополосковые излучающие элементы.Optionally, the re-radiating elements of the first and second antenna elements are microstrip re-radiating elements, and the radiating elements of the first and second antenna elements are microstrip radiating elements.

Опционально, переизлучающие элементы первого и второго антенных элементов представляют собой микрополосковые переизлучающие элементы, и излучающие элементы первого и второго антенных элементов представляют собой щелевые излучающие элементы.Optionally, the re-radiating elements of the first and second antenna elements are microstrip re-radiating elements, and the radiating elements of the first and second antenna elements are slot radiating elements.

Опционально, переизлучающие элементы первого и второго антенных элементов представляют собой щелевые переизлучающие элементы, и излучающие элементы первого и второго антенных элементов представляют собой микрополосковые излучающие элементы.Optionally, the re-radiating elements of the first and second antenna elements are slotted re-radiating elements, and the radiating elements of the first and second antenna elements are microstrip radiating elements.

Опционально, переизлучающие элементы первого и второго антенных элементов представляют собой щелевые переизлучающие элементы, и излучающие элементы первого и второго антенных элементов представляют собой щелевые излучающие элементы.Optionally, the re-radiating elements of the first and second antenna elements are slotted re-radiating elements, and the radiating elements of the first and second antenna elements are slot-type radiating elements.

Опционально, расстояние между N излучающими элементами первого антенного элемента и N переизлучающими элементами первого антенного элемента меньше чем расстояние между N излучающими элементами второго антенного элемента и N переизлучающими элементами второго антенного элемента.Optionally, the distance between the N radiating elements of the first antenna element and the N re-radiating elements of the first antenna element is less than the distance between the N radiating elements of the second antenna element and the N re-radiating elements of the second antenna element.

Опционально, расстояние между N излучающими элементами второго антенного элемента и N переизлучающими элементами второго антенного элемента меньше чем расстояние между N излучающими элементами первого антенного элемента и N переизлучающими элементами первого антенного элемента.Optionally, the distance between the N radiating elements of the second antenna element and the N re-radiating elements of the second antenna element is less than the distance between the N radiating elements of the first antenna element and the N re-radiating elements of the first antenna element.

Опционально, N излучающих элементов первого антенного элемента и N излучающих элементов второго антенного элемента разделены на группы пар излучающих элементов первого и второго антенных элементов, причем расстояние между излучающими элементами первого антенного элемента и излучающими элементами второго антенного элемента одной группы отличается от расстояния между излучающими элементами первого антенного элемента и излучающими элементами второго антенного элемента другой группы.Optionally, the N radiating elements of the first antenna element and the N radiating elements of the second antenna element are divided into groups of pairs of radiating elements of the first and second antenna elements, and the distance between the radiating elements of the first antenna element and the radiating elements of the second antenna element of one group differs from the distance between the radiating elements of the first antenna element and radiating elements of the second antenna element of another group.

Опционально, N излучающих элементов первого антенного элемента и N излучающих элементов второго антенного элемента разделены на группы пар излучающих элементов первого и второго антенных элементов, причем расстояние между одной группой пар излучающих элементов первого и второго антенных элементов и соответствующими переизлучающими элементами первого и второго антенных элементов отличается от расстояния между другой группой пар излучающих элементов первого и второго антенных элементов и соответствующими переизлучающими элементами первого и второго антенных элементов.Optionally, the N radiating elements of the first antenna element and the N radiating elements of the second antenna element are divided into groups of pairs of radiating elements of the first and second antenna elements, and the distance between one group of pairs of radiating elements of the first and second antenna elements and the corresponding reemitting elements of the first and second antenna elements from the distance between another group of pairs of radiating elements of the first and second antenna elements and the corresponding re-radiating elements first and second antenna elements.

Антенная система также может содержать дополнительную группу дополнительных излучающих элементов первого антенного элемента и дополнительных излучающих элементов второго антенного элемента, расположенную между плоскостью расположения N излучающих элементов первого антенного элемента и N излучающих элементов второго антенного элемента и плоскостью расположения N переизлучающих элементов первого антенного элемента и N переизлучающих элементов второго антенного элемента, причем расстояние между дополнительными излучающими элементами первого антенного элемента и дополнительными излучающими элементами второго антенного элемента равно расстоянию между излучающими элементами первого антенного элемента и излучающими элементами второго антенного элемента группы пар излучающих элементов первого и второго антенных элементов, расположенной непосредственно под этой дополнительной группой, и отличается от расстояния между излучающими элементами первого антенного элемента и излучающими элементами второго антенного элемента другой группы пар излучающих элементов первого и второго антенных элементов.The antenna system may also contain an additional group of additional radiating elements of the first antenna element and additional radiating elements of the second antenna element located between the plane of arrangement of N radiating elements of the first antenna element and N radiating elements of the second antenna element and the plane of arrangement of N reemitting elements of the first antenna element and N reemitting elements of the second antenna element, and the distance between the additional radiating element The first antenna element and additional radiating elements of the second antenna element are equal to the distance between the radiating elements of the first antenna element and the radiating elements of the second antenna element of a group of pairs of radiating elements of the first and second antenna elements located directly below this additional group and differs from the distance between the radiating elements of the first antenna element and radiating elements of the second antenna element of another group of pairs of radiating elements ervogo and second antenna elements.

Технический результат, достигаемый посредством использования настоящей группы изобретений, заключается в обеспечении высокой изоляции между передающим (второй антенный элемент) и приемным (первый антенный элемент) элементами антенной решетки, расположенными близко друг от друга, вплоть до ~λ/2 расстояния между фазовыми центрами элементов, где λ - длина электромагнитной волны частотного диапазона активного антенного элемента. При этом, во-первых, уменьшается длина питающих линий и, соответственно, потери в них и, во-вторых, возникает возможность создавать компактную антенную MIMO решетку для 3D/4D радаров за счет возможности очень близкого расположения приемных и передающих антенных элементов.The technical result achieved through the use of this group of inventions is to provide high isolation between the transmitting (second antenna element) and receiving (first antenna element) antenna array elements located close to each other, up to ~ λ / 2 distance between the phase centers of the elements where λ is the length of the electromagnetic wave of the frequency range of the active antenna element. In this case, firstly, the length of the supply lines and, accordingly, the losses in them are reduced and, secondly, it becomes possible to create a compact MIMO antenna array for 3D / 4D radars due to the possibility of very close location of receiving and transmitting antenna elements.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Эти и другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидны после прочтения нижеследующего описания и просмотра сопроводительных чертежей, на которых:These and other features and advantages of the present invention will become apparent after reading the following description and viewing the accompanying drawings, in which:

На Фиг. 1 представлены схематический вид сверху на излучающие и переизлучающие элементы (слева) и схематический вид сбоку на всю систему первого и второго антенных элементов (справа) согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 1 shows a schematic top view of radiating and re-radiating elements (left) and a schematic side view of the entire system of the first and second antenna elements (right) according to one embodiment of the present invention;

На Фиг. 2(a) изображено представление излучаемой энергии при прохождении сигнала от первого антенного элемента ко второму антенному элементу при отсутствии отражающего элемента;FIG. 2 (a) is a representation of the radiated energy as a signal passes from the first antenna element to the second antenna element in the absence of a reflecting element;

На Фиг. 2(b) изображено представление излучаемой энергии при прохождении сигнала от первого антенного элемента ко второму антенному элементу при наличии отражающего элемента согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 2 (b) is a representation of the radiated energy when a signal passes from the first antenna element to the second antenna element in the presence of a reflecting element according to one embodiment of the present invention;

На Фиг. 2(c) изображено представление излучаемой энергии при прохождении сигнала от первого антенного элемента ко второму антенному элементу при наличии отражающего элемента согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 2 (c) is a representation of the radiated energy as the signal passes from the first antenna element to the second antenna element in the presence of a reflecting element according to another embodiment of the present invention;

На Фиг. 3 представлен график изменения индекса изоляции при прохождении сигнала от первого антенного элемента ко второму антенному элементу в трех различных реализациях антенной системы;FIG. 3 shows a graph of the isolation index when a signal passes from the first antenna element to the second antenna element in three different implementations of the antenna system;

На Фиг. 4 представлен график изменения индекса изоляции и изменения уровня согласования при прохождении сигнала от первого антенного элемента ко второму антенному элементу при различных расстояниях между излучающими элементами;FIG. 4 is a graph showing the change in the isolation index and the change in the level of matching when a signal passes from the first antenna element to the second antenna element at different distances between the radiating elements;

На Фиг. 5 изображен график зависимости индекса изоляции от расстояния между излучающими элементами на частоте 80ГГц;FIG. 5 shows a graph of the isolation index versus the distance between the radiating elements at a frequency of 80 GHz;

На Фиг. 6 представлен график изменения индекса изоляции в диапазоне частот от 76 ГГц до 81 ГГц при различных расстояниях между плоскостью расположения излучающих элементов и плоскостью расположения переизлучающих элементов;FIG. 6 is a graph showing the change in the insulation index in the frequency range from 76 GHz to 81 GHz for different distances between the plane of the arrangement of the radiating elements and the plane of the arrangement of the re-radiating elements;

На Фиг. 7 представлен график изменения индекса изоляции в диапазоне частот от 76 ГГц до 81 ГГц при различных расстояниях между плоскостью расположения излучающих элементов и плоскостью расположения переизлучающих элементов и соответствующих подстроенных расстояниях между излучающими элементами;FIG. 7 is a graph showing the change in the insulation index in the frequency range from 76 GHz to 81 GHz at different distances between the plane of arrangement of the radiating elements and the plane of arrangement of the re-radiating elements and the corresponding adjusted distances between the radiating elements;

На Фиг. 8 представлен схематический вид сверху на N последовательных излучающих и N последовательных переизлучающих элементов и схематический вид сбоку на систему из N первых и вторых антенных элементов согласно варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 8 is a schematic top view of N consecutive radiating and N consecutive re-radiating elements and a schematic side view of a system of N first and second antenna elements according to an embodiment of the present invention;

На Фиг. 9 представлен график изменения индекса изоляции в диапазоне частот от 74ГГц до 84 ГГц для антенной системы с тремя первыми и вторыми антенными элементами для каждой конфигурации по отдельности;FIG. 9 shows a graph of the insulation index in the frequency range from 74 GHz to 84 GHz for an antenna system with three first and second antenna elements for each configuration separately;

На Фиг. 10 представлен график изменения итогового индекса изоляции в диапазоне частот от 74ГГц до 84 ГГц для антенной системы с тремя первыми и вторыми антенными элементами;FIG. 10 shows a graph of the change in the total isolation index in the frequency range from 74 GHz to 84 GHz for an antenna system with three first and second antenna elements;

На Фиг. 11(a) изображена послойная однорезонансная структура антенных элементов согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 11 (a) illustrates the layered single-resonance structure of antenna elements according to one embodiment of the present invention;

На Фиг. 11(b) изображена послойная двухрезонансная структура антенных элементов согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 11 (b) shows the layered two-resonance structure of antenna elements according to another embodiment of the present invention;

На Фиг. 12 (a) изображен вид сбоку на послойную однорезонансную структуру антенных элементов согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 12 (a) is a side view of a layered single-resonance structure of antenna elements according to one embodiment of the present invention;

На Фиг. 12 (b) изображен вид сбоку послойную двухрезонансную структуру антенных элементов согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 12 (b) is a side view of the layered two-resonance structure of antenna elements according to another embodiment of the present invention;

На Фиг. 13 представлен график изменения итогового индекса изоляции при прохождении сигнала от первого антенного элемента ко второму антенному элементу и изменения уровня согласования антенных элементов для однорезонансной структуры (изображено пунктирной линией) и для двухрезонансной структуры (изображено сплошной линией).FIG. 13 shows a graph of the change in the total isolation index when the signal passes from the first antenna element to the second antenna element and the change in the level of matching of the antenna elements for a single-resonance structure (indicated by a dotted line) and for a two-resonance structure (shown by a solid line).

Представленные на чертежах фигуры служат только для иллюстрации вариантов реализации настоящего изобретения и никак его не ограничивает.The figures shown in the drawings serve only to illustrate the embodiments of the present invention and in no way limit it.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION

Различные варианты осуществления настоящего изобретения описываются в дальнейшем более подробно со ссылкой на чертежи. Однако настоящее изобретение может быть воплощено во многих других формах и не должно истолковываться как ограниченное любой конкретной структурой или функцией, представленной в нижеследующем описании. На основании настоящего описания специалист в данной области техники поймет, что объем правовой охраны настоящего изобретения охватывает любой вариант осуществления настоящего изобретения, раскрытый в данном документе, вне зависимости от того, реализован ли он независимо или в сочетании с любым другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Например, система может быть реализована или способ может быть осуществлен на практике с использованием любого числа вариантов осуществления, изложенных в данном документе. Кроме того, следует понимать, что любой вариант осуществления настоящего изобретения, раскрытый в данном документе, может быть воплощен с помощью одного или более элементов формулы изобретения.Various embodiments of the present invention are described in further detail with reference to the drawings. However, the present invention may be embodied in many other forms and should not be construed as limited to any particular structure or function presented in the following description. Based on the present description, a person skilled in the art will understand that the scope of legal protection of the present invention covers any embodiment of the present invention disclosed herein, regardless of whether it is implemented independently or in combination with any other embodiment of the present invention. For example, the system may be implemented or the method may be implemented in practice using any number of embodiments set forth herein. In addition, it should be understood that any embodiment of the present invention disclosed herein may be implemented using one or more elements of the claims.

Слово «примерный» используется в данном документе в значении «служащий в качестве примера или иллюстрации». Любой вариант реализации, описанный в данном документе как «примерный», необязательно должен истолковываться как предпочтительный или обладающий преимуществом над другими вариантами реализации.The word “exemplary” is used herein to mean “serving as an example or illustration.” Any embodiment described in this document as “exemplary” does not necessarily have to be construed as preferred or having an advantage over other embodiments.

В настоящем раскрытии рассматривается первый антенный элемент, состоящий из по меньшей мере одного планарного (микрополоскового (патч), щелевого и т. д.) излучающего элемента и по меньшей мере одного планарного переизлучающего (микрополоскового (патч), щелевого и т. д.) элемента, расположенного на расстоянии h (в вертикальной плоскости) над излучающим элементом. В настоящем раскрытии также рассматривается второй антенный элемент, который имеет такую же структуру, как и первый антенный элемент. На Фиг. 1 представлены схематический вид сверху на излучающие и переизлучающие элементы, а также схематический вид сбоку на всю систему первого и второго антенных элементов согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Излучающие элементы первого и второго антенных элементов расположены на расстоянии b в горизонтальной плоскости, а переизлучающие элементы первого и второго антенных элементов расположены на расстоянии a в горизонтальной плоскости (как правило, a и b равны λ/2 или приблизительно λ/2 с учетом возможных вариаций +/-20% из-за технологических и прочих ограничений). Причем под излучающими элементами на некотором расстоянии в вертикальной плоскости расположены питающие элементы, к которым подходят соответствующие питающие линии, а под всей системой первого и второго антенных элементов располагается заземляющая пластина. Между двух питающих элементов и двух излучающих элементов также расположена дополнительная заземляющая пластина, предотвращающая распространение сигнала непосредственно между элементами этих пар. Среда между излучающим и переизлучающим элементами первого и второго антенных элементов обладает эффективной диэлектрической проницаемостью

.This disclosure describes the first antenna element consisting of at least one planar (microstrip (patch), slot, etc.) radiating element and at least one planar reradiating (microstrip (patch), slot, etc.) element located at a distance h (in the vertical plane) above the radiating element. The present disclosure also considers a second antenna element that has the same structure as the first antenna element. FIG. 1 shows a schematic top view of radiating and re-radiating elements, as well as a schematic side view of the entire system of the first and second antenna elements according to one embodiment of the present invention. The radiating elements of the first and second antenna elements are located at a distance b in the horizontal plane, and the re-radiating elements of the first and second antenna elements are located at a distance a in the horizontal plane (as a rule, a and b are equal to λ / 2 or approximately λ / 2 taking into account possible variations +/- 20% due to technological and other restrictions). Moreover, under the radiating elements at a certain distance in the vertical plane are the supply elements, to which the corresponding supply lines are suitable, and the grounding plate is located under the entire system of the first and second antenna elements. An additional grounding plate is also located between the two supplying elements and the two radiating elements, preventing the signal from propagating directly between the elements of these pairs. The medium between the radiating and re-radiating elements of the first and second antenna elements has an effective dielectric constant

.

Согласно настоящему раскрытию между переизлучающими элементами располагается заземляющий отражающий элемент R с характерной длиной c<λ/2, который создает дополнительный путь от первого антенного элемента до второго, изображенный сиреневыми стрелками на схематическом виде сбоку на всю систему первого и второго антенных элементов на Фиг. 1. Таким образом, описанная выше структура имеет два пути паразитного проникновения сигнала: основной путь (через переизлучающие элементы), отмеченный зелеными стрелками на Фиг. 1, и дополнительный путь (между излучающими элементами непосредственно через отражающий элемент R), отмеченный сиреневыми стрелками на Фиг. 1. Отражение от внесенного отражающего элемента R приводит к тому, что паразитный сигнал складывается в противофазе с сигналом, отраженным от отражающего элемента, как подробно описывается далее.According to the present disclosure, an earthing reflecting element R with a characteristic length c <λ / 2 is located between the re-emitting elements, which creates an additional path from the first antenna element to the second, shown by purple arrows in a schematic side view of the entire system of the first and second antenna elements in FIG. 1. Thus, the structure described above has two paths of parasitic signal penetration: the main path (via reemitting elements), marked with green arrows in FIG. 1, and an additional path (between the radiating elements directly through the reflecting element R), marked by the purple arrows in FIG. 1. The reflection from the introduced reflecting element R causes the parasitic signal to be in antiphase with the signal reflected from the reflecting element, as described in detail below.

Допустим, что a и a' представляют собой амплитуды сигналов, распространяющихся по основному и дополнительному путям, соответственно, а α и α' представляют собой фазы, с которыми приходят паразитные сигналы от первого излучающего элемента ко второму, тогда резонансное условие изоляции может быть представлено следующим образом: a≅a' и α-α'≅π. В частности, резонансное условие для высокой изоляции может быть иначе сформулировано следующим образом: a-a′≅0 и α-α'≅π. При соблюдении этого условия сигнал, проходящий по основному пути, компенсируется сигналом, проходящим по дополнительному пути. Данное резонансное условие всегда может быть достигнуто посредством регулировки параметров a, b, c и/или h.Suppose that a and a 'represent the amplitudes of the signals propagating along the main and additional paths, respectively, and α and α' are the phases with which spurious signals come from the first radiating element to the second, then the resonance isolation condition can be represented as follows thus: aa 'and α-α'≅π. In particular, the resonance condition for high isolation can be otherwise formulated as follows: a-a'≅0 and α-α'π. If this condition is met, the signal passing through the main path is compensated by the signal passing along the additional path. This resonant condition can always be achieved by adjusting the parameters a, b, c and / or h.

На Фиг. 2(a), 2(b) и 2(c) схематично показано представление излучаемой энергии при прохождении сигнала от первого антенного элемента ко второму антенному элементу в трех различных реализациях антенной системы с первым и вторым антенными элементами. В частности, на Фиг. 2(a) изображен традиционный случай, когда рассматриваемая антенная система не дополнена дополнительным отражающим элементом, следовательно, для излучаемой энергии нет дополнительного пути для распространения. Индекс изоляции в данном случае равен приблизительно -17 дБ. В традиционных антенных системах зачастую антенная решетка конструируется таким образом, чтобы расстояние a между переизлучающими элементами первого и второго антенных элементов было равно расстоянию b между излучающими элементами первого и второго антенных элементов. На Фиг. 2(b) изображен случай, когда рассматриваемая традиционная антенная система дополнена дополнительным отражающим элементом, создавая дополнительный путь для излучаемой энергии. Индекс изоляции в данном случае равен приблизительно -25дБ. На Фиг. 2 (c) изображен случай, когда антенная система также дополнена дополнительным отражающим элементом, создавая дополнительный путь для излучаемой энергии, но при этом параметры a, h и c фиксируются, а параметр b подстраивается для достижения наиболее возможной высокой изоляции. В частности, на упомянутой фигуре параметр b=b' - подстроенному значению расстояния между излучающими элементами первого и второго антенных элементов, при котором индекс изоляции стал равным приблизительно -45 дБ.FIG. 2 (a), 2 (b) and 2 (c) is a schematic representation of the radiated energy as the signal passes from the first antenna element to the second antenna element in three different implementations of the antenna system with the first and second antenna elements. In particular, in FIG. 2 (a) shows the traditional case when the considered antenna system is not supplemented with an additional reflective element, therefore, for the radiated energy there is no additional path for propagation. The insulation index in this case is approximately -17 dB. In traditional antenna systems, the antenna array is often designed so that the distance a between the re-radiating elements of the first and second antenna elements is equal to the distance b between the radiating elements of the first and second antenna elements. FIG. 2 (b) depicts the case when the considered traditional antenna system is supplemented with an additional reflective element, creating an additional path for the radiated energy. The isolation index in this case is approximately -25 dB. FIG. 2 (c) shows the case when the antenna system is also supplemented with an additional reflective element, creating an additional path for the radiated energy, but the parameters a, h and c are fixed, and the parameter b is adjusted to achieve the highest possible isolation. In particular, in the mentioned figure, the parameter b = b 'is the adjusted value of the distance between the radiating elements of the first and second antenna elements, at which the isolation index became approximately -45 dB.

Подстройка параметра b для получения высокой изоляции (минимального значения индекса изоляции) очень важна, так как она позволяет сохранить эксплуатационные характеристики антенной решетки (расстояние между антенными элементами, согласование между ними) при фиксированном расстоянии h между плоскостью расположения излучающих элементов и плоскостью расположения переизлучающих элементов и фиксированном расстоянии a между переизлучающими элементами первого и второго антенных элементов.Adjusting the parameter b to obtain high isolation (minimum isolation index value) is very important because it allows you to maintain the operating characteristics of the antenna array (the distance between the antenna elements, the agreement between them) at a fixed distance h between the plane of arrangement of the radiating elements and the plane of arrangement of reradiating elements and a fixed distance a between the re-radiating elements of the first and second antenna elements.

На Фиг. 3 представлен график изменения индекса изоляции при прохождении сигнала от первого антенного элемента ко второму антенному элементу в трех реализациях антенной системы, изображенных на Фиг. 2(a), 2(b) и 2(c). При изучении изменения индекса изоляции рассматривался, в частности, диапазон частот, равный 76 ГГц-81 ГГц. Данный диапазон частот представляет особый интерес, так как он представляет собой диапазон рабочих частот, используемый в радарных системах для беспилотных автомобилей. Как наглядно изображено на фигуре, индекс изоляции для антенных систем, изображенных на Фиг. 2(a) и 2(b), значительно не меняется на различных частотах рассматриваемого диапазона, однако индекс изоляции для антенной системы, изображенной на Фиг. 2(c) достигает своего максимального значения, равного -47 ДБ, только на частоте 76 ГГц, т.е. благодаря подстроке параметра b для получения высокой изоляции, минимальное значение индекса изоляции достигается на какой-то конкретной частоте (узкополосный случай). Таким образом, при фиксированных параметрах a, h и c и подстройке только параметра b меняется только индекс изоляции, однако если зафиксировать параметры a и c и осуществлять подстройку как параметра b, так и параметра h, то можно будет варьировать частоту, на которой достигается минимальное значение индекса изоляции, как описано далее.FIG. 3 is a graph showing the change in the isolation index as the signal passes from the first antenna element to the second antenna element in three implementations of the antenna system shown in FIG. 2 (a), 2 (b) and 2 (c). When studying changes in the isolation index, the frequency range of 76 GHz-81 GHz was considered, in particular. This frequency range is of particular interest, since it represents the operating frequency range used in radar systems for unmanned vehicles. As illustrated in the figure, the isolation index for the antenna systems shown in FIG. 2 (a) and 2 (b) does not significantly change at different frequencies of the considered range, however, the isolation index for the antenna system shown in FIG. 2 (c) reaches its maximum value of -47 dB, only at 76 GHz, i.e. thanks to the substring of the parameter b for obtaining high isolation, the minimum value of the isolation index is reached at a particular frequency (narrowband case). Thus, with fixed parameters a, h and c and adjustment of only parameter b, only the isolation index changes, but if you fix parameters a and c and adjust both parameter b and parameter h, then you can vary the frequency at which the minimum insulation index value, as described below.

На Фиг. 4 представлен график изменения индекса изоляции и изменения уровня согласования при прохождении сигнала от первого антенного элемента ко второму антенному элементу при различных подстроенных значениях параметра b в диапазоне частот 76 ГГц-81 ГГц. Как было указано выше, в традиционных антенных системах расстояние a между переизлучающими элементами равно расстоянию b между излучающими элементами. При таком равенстве индекс изоляции в диапазоне частот 76 ГГц-81 ГГц для антенной системы с отражающим элементом согласно варианту осуществления настоящего изобретения имеет значения от приблизительно -30 ДБ до приблизительно -25 ДБ, не достигая более низких значений индекса изоляции при любой частоте. Однако, как наглядно изображено на Фиг. 4, подстраивая параметр b (в частности, делая его меньше, чем параметр a), было выявлено, что когда расстояние b равняется расстоянию a за вычетом 0,32 мм, индекс изоляции достигает своего минимального значения, равного приблизительно -47 дБ, при частоте, равной 80 ГГц. При этом на графике также изображено изменение уровня согласования антенных элементов системы при различных подстроенных значениях параметра b, которое варьируется от -9 ДБ до -20 ДБ, т.е. собственное согласование антенных элементов при различных значениях параметра b не меняется или меняется незначительно. Следовательно, рассматриваемый способ увеличения изоляции между приемным и передающим элементами не сказывается на согласовании этих элементов.FIG. 4 shows a graph of the isolation index and the change in the matching level when the signal passes from the first antenna element to the second antenna element for different adjusted values of the parameter b in the frequency range 76 GHz-81 GHz. As indicated above, in traditional antenna systems, the distance a between the re-radiating elements is equal to the distance b between the radiating elements. With this equality, the isolation index in the frequency range 76 GHz-81 GHz for an antenna system with a reflective element according to an embodiment of the present invention has values from about -30 dB to about -25 dB, not reaching lower isolation index values at any frequency. However, as illustrated in FIG. 4, adjusting parameter b (in particular, making it smaller than parameter a), it was found that when distance b equals distance a minus 0.32 mm, the insulation index reaches its minimum value of approximately -47 dB at a frequency equal to 80 GHz. In this case, the graph also shows the change in the level of coordination of the antenna elements of the system with different adjusted values of the parameter b, which varies from -9 dB to -20 dB, i.e. the own matching of antenna elements for different values of the parameter b does not change or varies only slightly. Therefore, the considered method of increasing the isolation between the receiving and transmitting elements does not affect the coordination of these elements.

На Фиг. 5 наглядно проиллюстрирована зависимость индекса изоляции от расстояния b, в частности, на данной фигуре наглядно изображено, что значение индекса изоляции при b=a-0,32мм улучшилось практически на 20 дБ по сравнению со значением индекса изоляции при b=a на частоте 80 ГГц.FIG. 5 clearly illustrates the dependence of the insulation index on distance b, in particular, this figure clearly shows that the value of the insulation index at b = a-0.32mm has improved by almost 20 dB compared to the value of the insulation index at b = a at 80 GHz .

Кроме того, минимальный индекс изоляции также может быть получен и путем фиксирования параметров a, c и b, при этом подстраивая параметр h - расстояния между плоскостью расположения излучающих элементов и плоскостью расположения переизлучающих элементов. На Фиг. 6 представлен график изменения индекса изоляции на различных частотах в диапазоне частот от 76 ГГц до 81 ГГц при подстройке параметра h. В частности, как наглядно отображено на графике, индекс изоляции принимает свое минимальное значение, равное приблизительно -47 дБ, при расстоянии h, равном 280 мкм, на частоте 80 ГГц, при этом при расстоянии h, равном 260 мкм, значение индекса изоляции лучше, чем при расстоянии h, равном 300мкм или 320мкм.In addition, the minimum isolation index can also be obtained by fixing the parameters a, c, and b, while adjusting the parameter h is the distance between the plane of the radiating elements and the plane of the re-radiating elements. FIG. 6 is a graph of the insulation index change at various frequencies in the frequency range from 76 GHz to 81 GHz with adjustment of the parameter h. In particular, as illustrated on the graph, the isolation index takes its minimum value of approximately -47 dB, with a distance h of 280 μm, at a frequency of 80 GHz, while with a distance of h equal to 260 μm, the value of the insulation index is better than at distance h, equal 300mkm or 320mkm.

Далее рассматривается случай, при котором фиксируют параметры a и c, при этом параметры b и h подстраивают. В частности, на Фиг. 7 также представлен график изменения индекса изоляции на различных частотах в диапазоне частот от 76 ГГц до 81 ГГц при подстроенных значениях параметра h, аналогичных рассматриваемым значениям параметра h на Фиг. 6, однако, как наглядно изображено на фигуре, благодаря дополнительной подстройке параметра b на одних и тех же частотах достигнуто меньшее значение индекса изоляции по сравнению с вариантом осуществления, изображенным на Фиг. 6. На Фиг. 7 изображены случаи, при которых достигнуты минимальные значения индекса изоляции на частотах в 77ГГц, 79ГГц, 80Ггц и 81,1ГГц при параметре h, равном 320 мкм, 300 мкм, 280 мкм и 260 мкм, соответственно и при параметре b, равном 1,42 мм (2*(a/2-0,24 мм), 1,5 мм (2*(a/2-0,2 мм), 1,58 мм (2*(a/2-0,16 мм) и 1,66 мм (2*(a/2-0,12 мм), соответственно. Следовательно, благодаря подстройке как параметра b, так и параметра h, можно варьировать частоту, на которой достигается минимальное значение индекса изоляции. Однако необходимо учитывать, что при изменении параметра h - расстояния между плоскостью расположения излучающих элементов и плоскостью расположения переизлучающих элементов, происходит ухудшение согласования антенных элементов.Next, we consider the case in which the parameters a and c are fixed, with the parameters b and h adjusting. In particular, in FIG. 7 also presents a graph of the insulation index change at different frequencies in the frequency range from 76 GHz to 81 GHz with adjusted values of the parameter h, similar to the values of the parameter h in FIG. 6, however, as is clearly illustrated in the figure, due to the additional adjustment of parameter b, at the same frequencies, a smaller isolation index value was achieved compared to the embodiment depicted in FIG. 6. FIG. 7 depicts cases in which the minimum values of the isolation index were achieved at frequencies of 77 GHz, 79 GHz, 80 GHz and 81.1 GHz with the parameter h equal to 320 μm, 300 μm, 280 μm and 260 μm, respectively, and with the parameter b equal to 1.42 mm (2 * (a / 2-0,24 mm), 1.5 mm (2 * (a / 2-0,2 mm), 1,58 mm (2 * (a / 2-0,16 mm) and 1.66 mm (2 * (a / 2-0.12 mm), respectively. Therefore, due to the adjustment of both parameter b and parameter h, you can vary the frequency at which the minimum value of the insulation index is reached. However, it is necessary to take into account that when the parameter h is changed, the distance between the plane of the position of the radiating elements and the plane of the arrangement of the re-radiating elements, the coordination of the antenna elements deteriorates.

В случае подстройки параметра c - длины заземляющего отражающего элемента R, предпочтительно выбирать максимально возможную величину данного параметра, которую допускает технология изготовления антенн и текущая конструкция антенны, для достижения минимального значения индекса изоляции. В частности, в качестве примера реализации настоящего изобретения была рассмотрена антенная система, расстояние между переизлучающими элементами которой, т.е. параметр a, было равно 1,9 мм, а половина длины переизлучающего элемента равнялась 0,55 мм. Минимально допустимый зазор между металлическими элементами равняется 0,1 мм, следовательно, примерная антенная система, результаты испытания которой приводятся в настоящем описании, содержала заземляющий отражающий элемент R длиной 0,6 мм (600 мкм).In the case of adjustment of the parameter c - the length of the grounding reflecting element R, it is preferable to choose the maximum possible value of this parameter, which the antenna manufacturing technology allows and the current antenna design, in order to achieve the minimum value of the insulation index. In particular, as an example of the implementation of the present invention, an antenna system was considered, the distance between the re-radiating elements of which, i.e. the parameter a was equal to 1.9 mm, and half the length of the re-radiating element was 0.55 mm. The minimum allowable gap between the metal elements is 0.1 mm, therefore, the approximate antenna system, the test results of which are given in the present description, contained a grounding reflecting element R with a length of 0.6 mm (600 μm).

Для получения высокой изоляции не только для узкополосных антенн (на заданной конкретной частоте), но и для широкополосных, рассматривается специальная апериодическая структура антенных элементов согласно варианту осуществления заявленного изобретения. Предполагается, что и первый антенный элемент, и второй антенный элемент состоят из N излучающих элементов, запитанных последовательно от одного порта через питающие элементы, и N переизлучающих элементов. В этом случае расстояние между каждым излучающим и переизлучающим элементом может изменяться, формируя высокую изоляцию на сверхширокой полосе пропускания. Если n представляет собой номер излучающего и переизлучающего элементов, тогда:To obtain high isolation not only for narrow-band antennas (at a given specific frequency), but also for broadband, a special aperiodic structure of antenna elements according to an embodiment of the claimed invention is considered. It is assumed that both the first antenna element and the second antenna element consist of N radiating elements fed in series from a single port through the power supply elements and N reemitting elements. In this case, the distance between each radiating and reradiating element may vary, forming a high isolation on a super-wide passband. If n is the number of radiating and re-radiating elements, then:

- для n=1 параметры h и b обозначаются как h₁ и b₁;- for n = 1, the parameters h and b are denoted as h ₁ and b ₁ ;

- для n=2 - как h₂ и b₂;- for n = 2 - as h ₂ and b ₂ ;

…...

- для n=N - как h_N и b_N.- for n = N - as h _N and b _N.

На Фиг. 8 представлен схематический вид сверху на N последовательных излучающих и N последовательных переизлучающих элементов, а также схематический вид сбоку на систему из N первых и вторых антенных элементов согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения. В частности, аналогично указанному выше в отношении узкополосного случая, подстраивая параметры h_n и b_nэтой системы антенных элементов возможно получить индекс изоляции для сверхширокой полосы частот для переизлучающих элементов двух антенных решеток, расположенных на расстоянии a, равном λ/2 (+-20%, как указано выше).FIG. 8 shows a schematic top view of N consecutive radiating and N consecutive re-radiating elements, as well as a schematic side view of a system of N first and second antenna elements according to this embodiment of the present invention. In particular, similarly to the above with respect to the narrowband case, by adjusting the parameters h _n and b _{n of} this system of antenna elements, it is possible to obtain an isolation index for the super-wide frequency band for the re-radiating elements of two antenna arrays located at a distance a equal to λ / 2 (+ -20 %, as stated above).

Итоговый индекс изоляции представляет собой сверхширокополосную суперпозицию индекса изоляции на каждой частоте. В общем случае h₁, h₂… h_N могут быть одинаковы или отличаться, т.е. возможны различные комбинации для достижения желаемого индекса изоляции или для соответствия аппаратным требованиям, так как каждый элемент формирует свой резонанс. Например, при N=3 возможна следующая комбинация: (h1)<(h2)<(h3) и (b1)<(b2)<(b3), достигая при этом трехрезонансную изоляцию. При N=6 возможна следующая комбинация: (h1=h2=h3)<(h4=h5=h6) и (b1=b2=b3)<(b4=b5=b6), достигая при этом двухрезонансную изоляцию. Одновременная суперпозиция дает широкополосную изоляцию. На Фиг. 9 представлен график изменения индекса изоляции в диапазоне частот от 74ГГц до 84 ГГц для антенной системы с первым и вторым антенными элементами при N=3 для каждой конфигурации по отдельности. В данном случае достигается трехрезонансная изоляция, как указано в примере выше - резонанс на частоте 77 ГГц, на частоте 79 ГГц и на частоте 80 ГГц.The total isolation index is a super-wideband superposition of the isolation index at each frequency. In general, h ₁ , h ₂ ... h _N may be the same or different, i.e. Various combinations are possible to achieve the desired insulation index or to meet hardware requirements, since each element forms its own resonance. For example, when N = 3, the following combination is possible: (h1) <(h2) <(h3) and (b1) <(b2) <(b3), while achieving three-resonance isolation. With N = 6, the following combination is possible: (h1 = h2 = h3) <(h4 = h5 = h6) and (b1 = b2 = b3) <(b4 = b5 = b6), thus achieving two-resonance isolation. Simultaneous superposition gives broadband isolation. FIG. 9 shows a graph of the isolation index in the frequency range from 74 GHz to 84 GHz for an antenna system with the first and second antenna elements with N = 3 for each configuration separately. In this case, three-resonance isolation is achieved, as indicated in the example above — resonance at 77 GHz, at 79 GHz, and at 80 GHz.

Согласно представленному на Фиг. 9 графику при n=1 путем подстройки параметров h₁ и b₁ минимальный индекс изоляции получен на частоте, равной 80 ГГц (приблизительно -47 ДБ); при n=2 путем подстройки параметров h₂ и b₂ минимальный индекс изоляции получен на частоте, равной 79 ГГц (приблизительно -46 ДБ); и при n=3 путем подстройки параметров h₃ и b₃ минимальный индекс изоляции получен на частоте, равной 77 ГГц (приблизительно -44 ДБ), т.е. представлены изоляции для каждой пары подстроенных параметров.As shown in FIG. 9 graphics with n = 1 by adjusting the parameters h ₁ and b _{1 the} minimum isolation index obtained at a frequency of 80 GHz (approximately -47 dB); when n = 2 by adjusting the parameters h ₂ and b _{2, the} minimum isolation index was obtained at a frequency of 79 GHz (approximately -46 dB); and when n = 3 by adjusting the parameters h ₃ and b _{3, the} minimum isolation index was obtained at a frequency of 77 GHz (approximately -44 dB), i.e. The isolation for each pair of adjusted parameters is presented.

На Фиг. 10 представлен график изменения индекса изоляции в диапазоне частот от 74 ГГц до 84 ГГц для антенной системы с первым и вторым антенными элементами также при N=3, однако на данном графике вычисляется уже итоговый индекс изоляции, который представляет собой сверхширокополосную суперпозицию индекса изоляции на каждой частоте, т.е. индексы изоляции складываются, а соответствующие излучающие элементы последовательно запитываются через питающие элементы от одного порта.FIG. 10 shows a graph of the insulation index in the frequency range from 74 GHz to 84 GHz for an antenna system with the first and second antenna elements also at N = 3, however, this graph already calculates the total isolation index, which is an ultra-wideband superposition of the isolation index at each frequency i.e. insulation indices are added up, and the corresponding radiating elements are sequentially fed through power elements from one port.

В частности, при такой реализации антенной системы итоговый индекс изоляции будет равен суперпозиции индекса изоляции для каждой конфигурации, т.е. достигать своих минимальных значений на нескольких частотах. В частности, на Фиг. 9 итоговый индекс изоляции достигает своих минимальных значений на частотах, равных 77,1 ГГц, 78,9 ГГц, 80,4 ГГц (со значениями индекса изоляции, равными -44 ДБ, -45 ДБ и -48 ДБ, соответственно). Таким образом, улучшение изоляции в данном диапазоне частот достигается сразу на трех частотах.In particular, with this implementation of the antenna system, the total isolation index will be equal to the superposition of the isolation index for each configuration, i.e. reach their minimum values at multiple frequencies. In particular, in FIG. 9, the total isolation index reaches its minimum values at frequencies of 77.1 GHz, 78.9 GHz, 80.4 GHz (with isolation index values equal to -44 dB, -45 dB, and -48 dB, respectively). Thus, the improvement of isolation in this frequency range is achieved immediately on three frequencies.

Реализация многорезонансной изоляционной структуры может представлять собой достаточно сложную задачу из-за технологических ограничений при создании печатной платы (чем больше резонансов, тем сложнее реализовать такую структуру). Основную сложность представляет собой создание условий для исполнения достаточного малой величины параметров h_n. Для радарных систем для беспилотных автомобилей, в которых, как правило, используется обозначенный выше диапазон рабочих частот, величина параметра h, как правило, варьируется от 320мкм до 260 мкм (как рассмотрено в примерах выше). Таким образом, диапазон изменения величины параметра h для данных систем составляет 60мкм, при этом известная в текущее время технология производства печатных плат позволяет обеспечить (с учетом толщины меди) порядка 50-60 мкм толщины слоя. Это означает, что максимальное количество частот, которое возможно обеспечить, равно двум при использовании этого минимального слоя толщиной 50-60 мкм. Следовательно, далее приводится практический пример реализации, иллюстрирующий реализацию широкополосной изоляции на двух частотах.The implementation of a multiresonant insulating structure can be a rather complicated task due to technological limitations in creating a printed circuit board (the more resonances, the harder it is to implement such a structure). The main difficulty is the creation of conditions for the execution of a sufficiently small value of the parameters h _n . For radar systems for unmanned vehicles, in which, as a rule, the working frequency range indicated above is used, the value of the parameter h, as a rule, varies from 320 µm to 260 µm (as discussed in the examples above). Thus, the range of variation of the parameter value h for these systems is 60 μm, while the currently known production technology of printed circuit boards makes it possible to provide (taking into account the copper thickness) about 50-60 μm layer thickness. This means that the maximum number of frequencies that can be provided is two when using this minimum layer with a thickness of 50-60 microns. Therefore, the following is a practical example of an implementation that illustrates the implementation of wideband isolation at two frequencies.

На Фиг. 11(a) изображена послойная однорезонансная структура антенных элементов согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения (вид сверху). Первый (верхний) слой данной структуры содержит 6 пар переизлучающих элементов с соответствующими заземляющими отражающими элементами R между ними (т.е. n=6). Расстояние a между переизлучающими элементами каждой пары одинаково. Второй слой рассматриваемой однорезонансной структуры содержит, соответственно, 6 пар излучающих элементов с расстоянием b между излучающими элементами каждой пары. Третий слой рассматриваемой структуры содержит соответствующие питающие элементы и питающие линии, подключенные к ним. Четвертый слой рассматриваемой структуры согласно варианту осуществления настоящего изобретения представляет собой заземляющую пластину. Первый слой расположен на расстоянии h от второго слоя, как и указывалось ранее при описании системы первого и второго антенных элементов рассматриваемой антенной системы.FIG. 11 (a) shows the layered single-resonance structure of antenna elements according to one embodiment of the present invention (top view). The first (top) layer of this structure contains 6 pairs of re-emitting elements with corresponding grounding reflecting elements R between them (ie, n = 6). The distance a between the re-radiating elements of each pair is the same. The second layer of the considered single-resonance structure contains, respectively, 6 pairs of radiating elements with a distance b between the radiating elements of each pair. The third layer of the structure under consideration contains the corresponding power supply elements and supply lines connected to them. The fourth layer of the structure under consideration, according to an embodiment of the present invention, is a ground plate. The first layer is located at a distance h from the second layer, as mentioned earlier when describing the system of the first and second antenna elements of the antenna system under consideration.

На Фиг. 11(b) изображена послойная двухрезонансная структура антенных элементов согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения (вид сверху). Первый (верхний) слой данной структуры также содержит 6 пар переизлучающих элементов с соответствующими заземляющими отражающими элементами R между ними (т.е. n=6). Расстояние a между переизлучающими элементами каждой пары одинаково. Второй слой рассматриваемой структуры содержит, соответственно, 6 пар излучающих элементов. Третий слой рассматриваемой структуры аналогично однорезонансной структуре содержит соответствующие питающие элементы и питающие линии. Четвертый слой рассматриваемой структуры представляет собой заземляющую пластину. Однако в данном варианте осуществления для расширения полосы частот (т.е. для реализации широкополосного случая) в данную структуру включен дополнительный медный слой 2' между первым слоем с переизлучающими элементами и вторым слоем с излучающими элементами, причем слой 2' содержит только 3 пары излучающих элементов, и, соответственно, он накладывается только на половину второго слоя. Таким образом, первый слой рассматриваемой двухрезонансной структуры согласно варианту осуществления настоящего изобретения расположен на расстоянии h1 от второго слоя и на расстоянии h2 от слоя 2', причем h1>h2. Разница между h1 и h2 определяется толщиной добавленного слоя 2' (как правило, порядка 50-60мкм). При этом излучающие элементы каждой пары излучающих элементов слоя 2' расположены на расстоянии b2 друг от друга, и излучающие элементы трех пар излучающих элементов второго слоя, на которые наложены пары излучающих элементов слоя 2', также расположены на расстоянии b2 друг от друга и образуют соответствующую группу пар излучающих элементов первого и второго антенных элементов. Излучающие элементы трех оставшихся пар излучающих элементов второго слоя (другая группа пар излучающих элементов первого и второго антенных элементов) расположены на расстоянии b1 друг от друга. В силу малости расстояния между вторым слоем и слоем 2', излучение излучающих элементов слоя 2' идентично излучению излучающих элементов второго слоя. Частоты (резонанс) подБираются путем подстройки параметров b2, h2 (для первой частоты) и подстройки параметров b1, h1 (для второй частоты), как описано выше. Этот пример показывает, что подстройку расстояний между отдельными парами излучающих и переизлучающих элементов можно реализовать за счет добавления дополнительного слоя в структуру - дополнительной группы дополнительных излучающих элементов первого антенного элемента и дополнительных излучающих элементов второго антенного элемента, причем количество пар излучающих элементов каждой группы пар излучающих элементов первого и второго антенных элементов также подстраивается для достижения желаемого результата.FIG. 11 (b) shows the layered two-resonance structure of antenna elements according to another embodiment of the present invention (top view). The first (top) layer of this structure also contains 6 pairs of re-emitting elements with corresponding grounding reflecting elements R between them (ie, n = 6). The distance a between the re-radiating elements of each pair is the same. The second layer of the considered structure contains, respectively, 6 pairs of radiating elements. The third layer of the structure under consideration, similarly to the single-resonance structure, contains the corresponding feeding elements and feeding lines. The fourth layer of the structure under consideration is a ground plate. However, in this embodiment, to expand the bandwidth (i.e., to realize the broadband case), an additional copper layer 2 'is included in this structure between the first layer with reemitting elements and the second layer with radiating elements, with the 2' layer containing only 3 pairs of radiating elements, and, accordingly, it is superimposed on only half of the second layer. Thus, the first layer of the considered two-resonance structure according to an embodiment of the present invention is located at a distance h1 from the second layer and at a distance h2 from the layer 2 ', with h1> h2. The difference between h1 and h2 is determined by the thickness of the added layer 2 '(as a rule, of the order of 50-60 μm). In this case, the radiating elements of each pair of radiating elements of the layer 2 'are located at a distance b2 from each other, and the radiating elements of three pairs of radiating elements of the second layer, on which pairs of radiating elements of the layer 2' are superimposed, are also located at a distance b2 from each other and form the corresponding a group of pairs of radiating elements of the first and second antenna elements. The radiating elements of the three remaining pairs of radiating elements of the second layer (another group of pairs of radiating elements of the first and second antenna elements) are located at a distance b1 from each other. Due to the smallness of the distance between the second layer and the layer 2 ', the radiation of the radiating elements of the layer 2' is identical to the radiation of the radiating elements of the second layer. Frequencies (resonance) are selected by adjusting the parameters b2, h2 (for the first frequency) and adjusting the parameters b1, h1 (for the second frequency), as described above. This example shows that the adjustment of the distances between individual pairs of radiating and re-radiating elements can be achieved by adding an additional layer to the structure — an additional group of additional radiating elements of the first antenna element and additional radiating elements of the second antenna element, with the number of pairs of radiating elements of each group of pairs of radiating elements the first and second antenna elements are also adjusted to achieve the desired result.

На Фиг. 12(a) и 12(b) изображен вид сбоку на послойную однорезонансную и двухрезонансную структуру антенных элементов согласно описанным выше в отношении Фиг. 11(a) и Фиг. 11(b), соответственно, вариантам осуществления настоящего изобретения. В частности, каждый слой рассматриваемой структуры обозначен соответствующей цифрой на упомянутых фигурах. Альтернативно возможна реализация вышеописанной двухрезонансной структуры с добавленным слоем 2', которой накладывается на первый слой, а не на второй. В таком варианте осуществления слой 2', наложенный на часть первого слоя (согласно рассматриваемому выше практическому примеру реализации на соответствующие три пары переизлучающих элементов) рассматриваемой двухрезонансной структуры согласно варианту осуществления настоящего изобретения расположен на расстоянии h2 от второго слоя, а сам первый слой по-прежнему расположен на расстоянии h1 от второго слоя, причем h1>h2.FIG. 12 (a) and 12 (b) depict a side view of the layered single-resonance and two-resonance structure of the antenna elements as described above with respect to FIG. 11 (a) and FIG. 11 (b), respectively, embodiments of the present invention. In particular, each layer of the structure under consideration is indicated by the corresponding number in the figures mentioned. Alternatively, it is possible to implement the above-described two-resonance structure with the added layer 2 ', which is superimposed on the first layer, and not on the second. In such an embodiment, a layer 2 ′ superimposed on a part of the first layer (according to the practical implementation example discussed above on the respective three pairs of reemitting elements) of the two-resonance structure considered according to an embodiment of the present invention is located at a distance h2 from the second layer, and the first layer is still is located at a distance h1 from the second layer, with h1> h2.

На Фиг. 13 представлен график изменения итогового индекса изоляции при прохождении сигнала от первого антенного элемента ко второму антенному элементу и изменения уровня согласования этих антенных элементов для однорезонансной структуры (изображено пунктирной линией на графике) и для двухрезонансной структуры (изображено сплошной линией на графике), описанным выше. Как наглядно следует из представленного графика в рассматриваемой полосе частот (от 76 ГГц до 81 ГГц) индекс изоляции меньше -40 дБ при принятом расстоянии между переизлучающими элементами, равном λ/2 (+-20%). Путем подстройки параметров b2, h2 минимальный индекс изоляции итогового индекса изоляции для рассматриваемой двухрезонансной структуры был достигнут на частоте 77,6 ГГц (-47 ДБ), а путем подстройки параметров b1, h1 минимальный индекс изоляции итогового индекса изоляции для рассматриваемой двухрезонансной структуры был достигнут на частоте 80,4 ГГц (-44 ДБ). При этом путем подстройки параметров b и h минимальный индекс изоляции для однорезонансной структуры был достигнут на частоте 80 ГГц (-42 ДБ). При этом согласование антенных элементов для рассматриваемой двухрезонансной структуры варьировалось в диапазоне рассматриваемых частот от -5 ДБ до -17 ДБ, а для рассматриваемой однорезонансной структуры - от -8 ДБ до -18 ДБ.FIG. 13 shows a graph of the change in the isolation index when a signal passes from the first antenna element to the second antenna element and changes in the matching level of these antenna elements for the single-resonance structure (shown with a dotted line in the graph) and for the two-resonance structure (shown with a solid line) as described above. As it clearly follows from the presented graph in the considered frequency band (from 76 GHz to 81 GHz), the isolation index is less than -40 dB with the adopted distance between the re-radiating elements equal to λ / 2 (+ -20%). By adjusting the parameters b2, h2, the minimum isolation index of the total isolation index for the considered two-resonance structure was reached at 77.6 GHz (-47 dB), and by adjusting the parameters b1, h1, the minimum isolation index of the total isolation index for the considered two-resonance structure was reached by the frequency of 80.4 GHz (-44 dB). In this case, by adjusting the parameters b and h, the minimum isolation index for the single-resonance structure was achieved at a frequency of 80 GHz (-42 dB). At the same time, the matching of antenna elements for the considered two-resonance structure varied in the range of frequencies under consideration from -5 dB to -17 dB, and for the single-resonance structure under consideration from -8 dB to -18 dB.

Реализация антенных решеток MIMO в соответствии с вышеописанными вариантами осуществления позволяет уменьшить их размер по сравнению с традиционными антенными решетками MIMO приблизительно в 4 раза, кроме того, реализация антенных решеток в соответствии с вышеописанными вариантами осуществления позволяет пропорционально уменьшить длину питающих линий и, следовательно, снизить потери в них. Для реализации антенной системы согласно настоящему изобретению подходят любые диэлектрические материалы, используемые в современных печатных платах, причем в первом антенном элементе в качестве среды может быть использован материал с эффективной диэлектрической проницаемостью

₁, а во втором - с отличной эффективной диэлектрической проницаемостью

₂, или, например, диэлектрическая проницаемость среды между переизлучающими и излучающими элементами может отличаться от диэлектрической проницаемости среды между излучающими элементами и заземляющей пластиной.The implementation of the MIMO antenna arrays in accordance with the above-described embodiments allows to reduce their size compared to traditional MIMO antenna arrays by about 4 times, and the implementation of the antenna arrays in accordance with the above-described embodiments allows proportionally reducing the length of the power lines and, consequently, reducing losses in them. For the implementation of the antenna system according to the present invention, any dielectric materials used in modern printed circuit boards are suitable, and in the first antenna element, a material with an effective dielectric constant can be used as a medium.

₁ , and in the second - with excellent effective dielectric constant

₂ , or, for example, the dielectric constant of the medium between the re-emitting and radiating elements may differ from the dielectric constant of the medium between the radiating elements and the grounding plate.

Кроме того, следующие возможные варианты осуществления позволяют достичь наиболее низкого индекса изоляции для антенных систем, в том числе антенной решетки MIMO-радара:In addition, the following possible embodiments allow to achieve the lowest isolation index for antenna systems, including the MIMO radar antenna array:

(1) регулировка положения внесенного отражающего элемента R, а именно, данный элемент может быть расположен на одной плоскости с переизлучающими элементами, на плоскости, которая находится между плоскостью расположения переизлучающих элементов и плоскостью расположения излучающих элементов, или представлять собой составной отражающий элемент (многослойная печатная плата), одна часть которого расположена на одной плоскости с переизлучающими элементами, а вторая, соответственно, между плоскостями, как указано выше;(1) adjustment of the position of the introduced reflecting element R, namely, this element can be located on the same plane with the re-radiating elements, on a plane that is between the plane of the re-radiating elements and the plane of the radiating elements, or be a composite reflective element (multi-layer printed board), one part of which is located on the same plane with the re-emitting elements, and the second, respectively, between the planes, as indicated above;

(2) использование различных типов излучающих и переизлучающих элементов (микрополосковых, щелевых и различной их комбинации);(2) the use of various types of radiating and re-radiating elements (microstrip, slit, and various combinations thereof);

(3) смещение питающих линий относительно фазового центра излучающего элемента, позиционируя их рядом с различными частями излучающих элементов (посередине излучающего элемента, с одной из его сторон и т.п.).(3) the displacement of the supply lines relative to the phase center of the radiating element, positioning them next to the different parts of the radiating elements (in the middle of the radiating element, on one of its sides, etc.).

Следовательно, оперируя указанными в настоящем описании параметрами можно достичь высоких показателей изоляции при сохранении небольших расстояний между передающими (первый антенный элемент) и принимающими (второй антенный элемент) элементами.Therefore, using the parameters specified in the present description, it is possible to achieve high isolation rates while maintaining small distances between the transmitting (first antenna element) and receiving (second antenna element) elements.

Настоящее изобретение может быть применено в различных областях, в частности: в датчиках для навигации роботов, пригодных для использования при любых погодных условиях, в датчиках для автомобильной навигации, также пригодных для использования при любых погодных условиях (в радарах формирования изображения, радарах сопровождения целей, в многорежимных радарах (коротко-, средне- и длинно- дистанционных)).The present invention can be applied in various fields, in particular: in sensors for navigating robots suitable for use in all weather conditions, in sensors for in-car navigation, also suitable for use in all weather conditions (in imaging radars, target tracking radars, in multimode radars (short, medium and long distance)).

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что по мере необходимости количество структурных элементов или компонентов системы может изменяться. Предполагается, что объем охраны настоящего изобретения охватывает все возможные различные расположения указанных выше конструктивных элементов системы. В одном или более примерных вариантах осуществления функции, описанные в данном документе, могут быть реализованы в аппаратном обеспечении, программном обеспечении, аппаратно-программном обеспечении или любой их комбинации. Будучи реализованными в программном обеспечении, упомянутые функции могут храниться на или передаваться в виде одной или более инструкций или кода на машиночитаемом носителе. Машиночитаемые носители включают в себя любой носитель информации, который обеспечивает перенос компьютерной программы из одного места в другое. Носитель информации может быть любым доступным носителем, доступ к которому осуществляется посредством компьютера. В качестве примера, но не ограничения, такие машиночитаемые носители могут представлять собой RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM или другой накопитель на оптических дисках, накопитель на магнитных дисках или другие магнитные запоминающие устройства, или любой другой носитель информации, который может использоваться для переноса или хранения требуемого программного кода в виде инструкций или структур данных и доступ к которому можно осуществлять с помощью компьютера. Кроме того, если программное обеспечение передается из веб-сайта, сервера или другого удаленного источника с использованием коаксиальных кабелей, оптоволоконных кабелей, витой пары, цифровой абонентской линии связи (DSL) или с использованием беспроводных технологий, таких как инфракрасные, радио и микроволны, то такие проводные и беспроводные средства подпадают под определение носителя. Комбинации озвученных выше носителей информации должны также попадать в объем охраны настоящего изобретения.It should be clear to those skilled in the art that, as necessary, the number of structural elements or components of the system may vary. It is assumed that the protection scope of the present invention covers all possible different locations of the above structural elements of the system. In one or more exemplary embodiments, the functions described herein may be implemented in hardware, software, firmware, or any combination thereof. Being implemented in software, the functions mentioned may be stored on or transmitted as one or more instructions or code on a computer-readable medium. Computer-readable media includes any storage medium that facilitates transfer of a computer program from one place to another. The storage medium can be any available storage medium accessed by computer. By way of example, and not limitation, such computer-readable media may be a RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM or other optical disk drive, magnetic disk drive or other magnetic storage devices, or any other storage medium that can be used for transfer or storage of the required program code in the form of instructions or data structures and which can be accessed using a computer. In addition, if software is transmitted from a website, server, or other remote source using coaxial cables, fiber optic cables, twisted pair, digital subscriber line (DSL), or using wireless technologies such as infrared, radio, and microwave, such wired and wireless means fall under the definition of carrier. Combinations of the above-mentioned storage media should also fall within the protection scope of the present invention.

Хотя в настоящем описании показаны примерные варианты реализации изобретения, следует понимать, что различные изменения и модификации могут быть выполнены, не выходя за рамки объема охраны настоящего изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения. Функции, этапы и/или действия, упоминаемые в пунктах формулы изобретения, характеризующих способ, в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения, описанными в данном документе, необязательно должны выполняться в каком-то конкретном порядке, если не отмечено или не оговорено иное. Более того, упоминание элементов системы в единственном числе не исключает множества таких элементов, если в явном виде не указано иное.Although exemplary embodiments of the invention are shown in the present description, it should be understood that various changes and modifications can be made without departing from the scope of protection of the present invention as defined by the appended claims. The functions, steps and / or actions referred to in the claims describing the method in accordance with the embodiments of the present invention described in this document need not be performed in any particular order, unless otherwise noted or noted. Moreover, the reference to the elements of the system in the singular does not exclude the set of such elements, unless explicitly stated otherwise.

Claims

1. Antenna system containing:

the first antenna element consisting of N power supply elements, N planar radiating elements and N planar reemitting elements;

the second antenna element consisting of N power supply elements, N planar radiating elements and N planar re-radiating elements;

a grounding plate located directly below the first and second antenna elements, N power elements of the first antenna element connected to the ground plate and N radiating elements of the first antenna element, and N power elements of the second antenna element connected to the ground plate and N radiating elements of the second antenna element,

the antenna system further comprises:

N ground reflecting elements located between each of the N re-radiating elements of the first antenna element and N re-radiating elements of the second antenna element.

2. The antenna system of claim 1, wherein the distance between the N radiating elements of the first antenna element and the N radiating elements of the second antenna element is less than the distance between the N re-radiating elements of the first antenna element and the N re-radiating elements of the second antenna element.

3. The antenna system according to claim 1, wherein an additional grounding plate is located between the N radiating elements of the first antenna element and the N radiating elements of the second antenna element.

4. The antenna system of claim 1, wherein the N ground reflecting elements are located on the same plane with the N reradiating elements of the first antenna element and the N reradiating elements of the second antenna element.

5. The antenna system of claim 1, wherein the N ground reflecting elements are located between the arrangement plane of the N radiating elements of the first antenna element and the N radiating elements of the second antenna element and the arrangement plane of the N reemitting elements of the first antenna element and N reemitting elements of the second antenna element.

6. The antenna system according to claim 1, wherein the N ground reflecting elements are N composite reflecting elements made in the form of a multilayer printed circuit board.

7. The antenna system according to claim 1, wherein the re-radiating elements of the first and second antenna elements are microstrip re-radiating elements and the radiating elements of the first and second antenna elements are microstrip radiating elements.

8. The antenna system according to claim 1, wherein the re-radiating elements of the first and second antenna elements are microstrip re-radiating elements and the radiating elements of the first and second antenna elements are slot radiating elements.

9. The antenna system according to claim 1, wherein the re-radiating elements of the first and second antenna elements are slotted re-radiating elements and the radiating elements of the first and second antenna elements are microstrip radiating elements.

10. Antenna system according to claim 1, wherein the re-radiating elements of the first and second antenna elements are slotted re-radiating elements and the radiating elements of the first and second antenna elements are slot-type radiating elements.

11. The antenna system of claim 1, wherein the distance between the N radiating elements of the first antenna element and the N re-radiating elements of the first antenna element is less than the distance between the N radiating elements of the second antenna element and the N re-radiating elements of the second antenna element.

12. The antenna system of claim 1, wherein the distance between the N radiating elements of the second antenna element and the N re-radiating elements of the second antenna element is less than the distance between the N radiating elements of the first antenna element and the N re-radiating elements of the first antenna element.

13. The antenna system according to claim 1, whereby N radiating elements of the first antenna element and N radiating elements of the second antenna element are divided into groups of pairs of radiating elements of the first and second antenna elements, and the distance between the radiating elements of the first antenna element and the radiating elements of the second antenna element is one group differs from the distance between the radiating elements of the first antenna element and the radiating elements of the second antenna element of another group.

14. Antenna system according to claim 1, whereby N radiating elements of the first antenna element and N radiating elements of the second antenna element are divided into groups of pairs of radiating elements of the first and second antenna elements, and the distance between one group of pairs of radiating elements of the first and second antenna elements and the corresponding reemitting elements of the first and second antenna elements differs from the distance between another group of pairs of radiating elements of the first and second antenna elements and the corresponding pereizl sistent with elements of the first and second antenna elements.

15. Antenna system according to item 13, further comprising an additional group of additional radiating elements of the first antenna element and additional radiating elements of the second antenna element, located between the plane of arrangement of N radiating elements of the first antenna element and N radiating elements of the second antenna element and the plane of arrangement of N re-radiating elements the first antenna element and N reemitting elements of the second antenna element, and the distance between the additional radiating the first antenna element and additional radiating elements of the second antenna element is equal to the distance between the radiating elements of the first antenna element and the radiating elements of the second antenna element of a group of radiating elements of the first and second antenna elements located directly below this additional group and differs from the distance between the radiating elements the first antenna element and the radiating elements of the second antenna element of another group of pairs of radiating x elements of the first and second antenna elements.