RU2701806C1 - Active antenna array - Google Patents

Active antenna array Download PDF

Info

Publication number
RU2701806C1
RU2701806C1 RU2018122890A RU2018122890A RU2701806C1 RU 2701806 C1 RU2701806 C1 RU 2701806C1 RU 2018122890 A RU2018122890 A RU 2018122890A RU 2018122890 A RU2018122890 A RU 2018122890A RU 2701806 C1 RU2701806 C1 RU 2701806C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
receiving
transmitting device
antenna array
active antenna
screen
Prior art date
Application number
RU2018122890A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Русанов
Аслан Юсуфович Хуако
Original Assignee
Александр Михайлович Русанов
Аслан Юсуфович Хуако
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Михайлович Русанов, Аслан Юсуфович Хуако filed Critical Александр Михайлович Русанов
Priority to RU2018122890A priority Critical patent/RU2701806C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2701806C1 publication Critical patent/RU2701806C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems

Abstract

FIELD: antenna equipment.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and specifically to antennas and emitters of electromagnetic field in active antenna arrays. Disclosed active antenna array comprises a receiving/transmitting device, feeders, a conducting screen and radiating elements arranged above said screen. Conducting screen is in form of a three-dimensional array of sections of out-of-limit waveguides, the walls of which are made from a dielectric substrate having a solid conductive coating on at least one side.
EFFECT: design of the antenna array enables to substantially reduce or completely eliminate the use of cables inside the receiving/transmitting device and in feeders, wherein unidirectional nature of reception and radiation of signals, as well as possibility of arrangement and efficient forced air cooling of elements of receiving/transmitting device is provided.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники, а более конкретно к антеннам и излучателям электромагнитного поля в составе активных антенных решеток.The invention relates to the field of radio engineering, and more particularly to antennas and emitters of an electromagnetic field in active antenna arrays.

Известны различные модификации печатных антенн [УДК 621.396.67, "Антенны и устройства СВЧ " под редакцией Д.И. Воскресенского, Москва, "Радио и связь", 1994, стр. 51, 52]. В простейшем варианте антенна представляет собой диск, расположенный над проводящим экраном на диэлектрической подложке малой толщины. Диск возбуждается с помощью двух штырей, к которым энергию можно подводить с помощью либо коаксиального фидера, либо полосковой линии, расположенной на противоположной стороне экрана. Штыри возбуждаются противофазно, что обеспечивает максимальное излучение в направлении нормали к плоскости экрана. Использование двух пар штырей, расположенных в перпендикулярных плоскостях и возбуждаемых с фазовым сдвигом 90 градусов, позволяет получить круговую поляризацию поля излучения. Исследования показывают, что печатные излучатели хорошо согласуются в 12%-ной полосе частот. Однако, в ряде случаев требуются двухполяризационные излучатели, работающие в октавной или, даже в мультиоктавной полосе частот.There are various modifications of printed antennas [UDC 621.396.67, "Antennas and microwave devices" edited by D.I. Voskresensky, Moscow, "Radio and Communications", 1994, p. 51, 52]. In the simplest embodiment, the antenna is a disk located above a conductive screen on a thin dielectric substrate. The disk is excited using two pins, to which energy can be supplied using either a coaxial feeder or a strip line located on the opposite side of the screen. The pins are excited out of phase, which ensures maximum radiation in the direction normal to the plane of the screen. The use of two pairs of pins located in perpendicular planes and excited with a phase shift of 90 degrees makes it possible to obtain circular polarization of the radiation field. Studies show that printed emitters are well matched in the 12% frequency band. However, in some cases, bipolarisation emitters operating in the octave or, even in the multi-octave frequency band are required.

Известна «Широкополосная двухполяризационная антенна» [Патент РФ №2557478, МПК Н01Q 1/36, опубликовано: 20.07.2015 Бюл. №20], содержащая фидеры, проводящий экран и расположенный над ним излучающий элемент. В известном устройстве площадь проводящего экрана, расположенного под излучающим элементом, уменьшается с повышением диапазона рабочих частот. Это связано как с уменьшением линейных размеров излучающего элемента с повышением диапазона рабочих частот, так и с необходимостью выполнения условия по ограничению максимального шага фазированной антенной решетки, связанного с опасностью появления дифракционных максимумов в диаграмме направленности антенны.The well-known "Broadband bipolarization antenna" [RF Patent No. 2557478, IPC H01Q 1/36, published: 07/20/2015 Bull. No. 20], containing feeders, a conductive screen and a radiating element located above it. In the known device, the area of the conductive screen located under the radiating element decreases with increasing range of operating frequencies. This is due both to a decrease in the linear dimensions of the radiating element with an increase in the operating frequency range, and to the necessity of fulfilling the conditions for limiting the maximum step of the phased array antenna, associated with the danger of the appearance of diffraction maxima in the antenna radiation pattern.

Этот шаг должен быть не более половины длины волны самого коротковолнового излучения [УДК 621.396.67, "Антенны и устройства СВЧ " под редакцией Д.И. Воскресенского, Москва, "Радио и связь", 1994, стр. 186]. При конструировании антенной решетки с большим количеством элементов на поверхности диэлектрической подложки, противоположной проводящему экрану, располагают фидеры и элементы приемного/передающего устройств. Проводящий экран при этом выполняет дополнительную функцию отвода тепла, выделяемого элементами приемного/передающего устройства.This step should be no more than half the wavelength of the shortest wavelength radiation [UDC 621.396.67, "Antennas and microwave devices" edited by D.I. Voskresensky, Moscow, Radio and Communications, 1994, p. 186]. When designing an antenna array with a large number of elements on the surface of the dielectric substrate opposite to the conductive screen, feeders and elements of the receiving / transmitting devices are arranged. The conductive screen in this case performs the additional function of removing heat generated by the elements of the receiving / transmitting device.

При конструировании коротковолновой антенной решетки площадь поверхности диэлектрической подложки и проводящего экрана могут оказаться недостаточными для размещения фидеров, элементов приемного/передающего устройства, отвода и рассеяния выделяемого ими тепла. Кроме того, наличие в конструкции антенны сплошного проводящего экрана затрудняет устройство принудительного воздушного охлаждения элементов приемного/передающего устройства.When designing a short-wave antenna array, the surface area of the dielectric substrate and the conducting screen may not be sufficient to accommodate feeders, elements of the receiving / transmitting device, and removing and dissipating the heat generated by them. In addition, the presence in the design of the antenna of a continuous conductive screen makes it difficult to force air cooling of the elements of the receiving / transmitting device.

Сущность изобретения состоит в том, что в активной антенной решетке, содержащей приемное/передающее устройство, фидеры, проводящий экран и расположенные над ним излучающие элементы, проводящий экран выполнен в виде трехмерной решетки из отрезков запредельных волноводов. При этом фидеры и элементы приемного/передающего устройства могут располагаются на стенках запредельных волноводов.The essence of the invention lies in the fact that in an active antenna array containing a receiving / transmitting device, feeders, a conductive screen and radiating elements located above it, the conductive screen is made in the form of a three-dimensional array of segments of transcendent waveguides. In this case, the feeders and elements of the receiving / transmitting device can be located on the walls of the transcendental waveguides.

Технический результат состоит в том, что в предлагаемой конструкции активной антенной решетки проводящий экран, выполненный в виде трехмерной конструкции из отрезков запредельных волноводов, имеет практически неограниченную площадь поверхности за счет третьего измерения. Появляется возможность ее увеличения до значений, достаточных для размещения на ней элементов приемного/передающего устройства и их охлаждения. Внутренний объем каждого из запредельных волноводов может использоваться как канал для дополнительной подачи охлаждающего воздуха. При этом в предлагаемой конструкции антенной решетки сохраняется однонаправленность излучения и приема сигналов.The technical result consists in the fact that in the proposed design of the active antenna array, the conductive screen, made in the form of a three-dimensional structure of segments of transcendental waveguides, has an almost unlimited surface area due to the third dimension. It becomes possible to increase it to values sufficient to place the elements of the receiving / transmitting device on it and cooling them. The internal volume of each of the transverse waveguides can be used as a channel for additional supply of cooling air. Moreover, in the proposed design of the antenna array, the unidirectionality of the radiation and reception of signals is preserved.

Кроме того, наличие проводящих стенок и запредельный характер волновода, в котором размещаются элементы приемного/передающего устройства, способствуют экранированию и обеспечению устойчивости приемного/передающего устройств.In addition, the presence of the conductive walls and the transcendental nature of the waveguide, in which the elements of the receiving / transmitting device are located, contribute to the shielding and ensuring the stability of the receiving / transmitting device.

На фигуре 1 приведена конструкция активной антенной решетки.The figure 1 shows the design of the active antenna array.

Конструкция предлагаемой активной антенной решетки содержит элементы приемного/передающего устройства 1, фидеры 2, проводящий экран 3 и расположенные над ним излучающие элементы 4. Проводящий экран 3 в предлагаемой конструкции выполнен в виде трехмерной решетки из отрезков запредельных волноводов 5. Стенки запредельных волноводов 5 выполнены из диэлектрической подложки 6, имеющей по крайней мере с одной стороны сплошное проводящее покрытие 7, например, из меди. Стороны диэлектрической подложки 6, имеющие сплошное проводящее покрытие 7 образуют запредельные волноводы 5.The design of the proposed active antenna array contains elements of a receiving / transmitting device 1, feeders 2, a conductive screen 3 and radiating elements 4 located above it. The conductive screen 3 in the proposed design is made in the form of a three-dimensional array of segments of transcendental waveguides 5. The walls of transcendental waveguides 5 are made of dielectric substrate 6 having at least one side a continuous conductive coating 7, for example, of copper. The sides of the dielectric substrate 6 having a continuous conductive coating 7 form transcendental waveguides 5.

Другая сторона диэлектрической подложки 6 может не иметь сплошного проводящего покрытия и используется для размещения на ней элементов приемного/передающего устройства 1 и слоя проводников, соединяющих эти элементы, например, микрополосковыми или копланарными линиями передачи.The other side of the dielectric substrate 6 may not have a continuous conductive coating and is used to place on it the elements of the receiving / transmitting device 1 and the layer of conductors connecting these elements, for example, microstrip or coplanar transmission lines.

Для проверки работоспособности предлагаемой конструкции активной антенной решетки был изготовлен и испытан макет, содержащий пять двухполяризационных излучателей. Испытания макета подтвердили однонаправленный характер приема и излучения активной антенной решетки и возможность размещения и эффективного принудительного воздушного охлаждения элементов приемного/передающего устройства.To test the operability of the proposed design of the active antenna array, a prototype containing five bipolarization emitters was manufactured and tested. Tests of the layout confirmed the unidirectional nature of the reception and radiation of the active antenna array and the possibility of placement and effective forced air cooling of the elements of the receiver / transmitter.

Claims (1)

Активная антенная решетка, содержащая приемное/передающее устройство, фидеры, проводящий экран и расположенные над ним излучающие элементы, отличающаяся тем, что проводящий экран выполнен в виде трехмерной решетки из отрезков запредельных волноводов, стенки которых изготовлены из диэлектрической подложки, имеющей по крайней мере с одной стороны сплошное проводящее покрытие.An active antenna array containing a receiving / transmitting device, feeders, a conductive screen and radiating elements located above it, characterized in that the conductive screen is made in the form of a three-dimensional array of segments of transcendental waveguides, the walls of which are made of a dielectric substrate having at least one sides continuous conductive coating.
RU2018122890A 2018-06-22 2018-06-22 Active antenna array RU2701806C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122890A RU2701806C1 (en) 2018-06-22 2018-06-22 Active antenna array

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122890A RU2701806C1 (en) 2018-06-22 2018-06-22 Active antenna array

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2701806C1 true RU2701806C1 (en) 2019-10-02

Family

ID=68171043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018122890A RU2701806C1 (en) 2018-06-22 2018-06-22 Active antenna array

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2701806C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4127834A (en) * 1977-08-29 1978-11-28 Motorola, Inc. Temperature compensating apparatus for microwave oscillators and the like
SU1561134A1 (en) * 1987-05-08 1990-04-30 Предприятие П/Я Г-4273 Phased antenna array
RU10973U1 (en) * 1998-09-29 1999-08-16 Экспериментальный завод научного приборостроения со специальным конструкторским бюро РАН ELECTROMAGNETIC SCREENING DEVICE
RU85267U1 (en) * 2009-02-19 2009-07-27 Закрытое акционерное общество "Специнжпроект" MULTI-LAYER ELECTROMAGNETIC SCREEN
RU100338U1 (en) * 2010-07-12 2010-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) ELECTROMAGNETIC RADIATION PROTECTION DEVICE
RU2470426C1 (en) * 2011-07-18 2012-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Завод Магнетон" Phased antenna array element
RU2557478C2 (en) * 2013-12-11 2015-07-20 Олег Николаевич Маслов Broadband two-polarisation antenna
US20160119796A1 (en) * 2014-10-23 2016-04-28 Jimmy Ho Active antenna array

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4127834A (en) * 1977-08-29 1978-11-28 Motorola, Inc. Temperature compensating apparatus for microwave oscillators and the like
SU1561134A1 (en) * 1987-05-08 1990-04-30 Предприятие П/Я Г-4273 Phased antenna array
RU10973U1 (en) * 1998-09-29 1999-08-16 Экспериментальный завод научного приборостроения со специальным конструкторским бюро РАН ELECTROMAGNETIC SCREENING DEVICE
RU85267U1 (en) * 2009-02-19 2009-07-27 Закрытое акционерное общество "Специнжпроект" MULTI-LAYER ELECTROMAGNETIC SCREEN
RU100338U1 (en) * 2010-07-12 2010-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) ELECTROMAGNETIC RADIATION PROTECTION DEVICE
RU2470426C1 (en) * 2011-07-18 2012-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Завод Магнетон" Phased antenna array element
RU2557478C2 (en) * 2013-12-11 2015-07-20 Олег Николаевич Маслов Broadband two-polarisation antenna
US20160119796A1 (en) * 2014-10-23 2016-04-28 Jimmy Ho Active antenna array

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10741914B2 (en) Planar ultrawideband modular antenna array having improved bandwidth
US8830135B2 (en) Dipole antenna element with independently tunable sleeve
US7750861B2 (en) Hybrid antenna including spiral antenna and periodic array, and associated methods
Kim et al. High-efficiency W-band electroforming slot array antenna
Al Henawy et al. New thermoplastic polymer substrate for microstrip antennas at 60 GHz
US20090128413A1 (en) Combining multiple-port patch antenna
Kim et al. A Series Slot Array Antenna for 45$^{\circ} $-Inclined Linear Polarization With SIW Technology
Yu et al. Investigation of patch phase array antenna orientation at 28 GHz for 5G applications
JP5420654B2 (en) Wideband long slot array antenna using simple feed element without balun
CA3096346C (en) Array antenna apparatus and communication device
Al-Alem et al. One-to-two wireless interchip communication link
Phalak et al. Aperture coupled microstrip patch antenna array for high gain at millimeter waves
Zhang et al. A substrate integrated waveguide slot antenna for 79-GHz applications
Kollipara et al. Planar EBG loaded UWB monopole antenna with triple notch characteristics
Razavi et al. Design of 60GHz planar array antennas using PCB-based microstrip-ridge gap waveguide and SIW
Ranga et al. Planar-monopole-fed, surface-mounted quasi-TEM horn antenna for UWB systems
RU2701806C1 (en) Active antenna array
Joseph et al. A novel millimeter-wave series-fed microstrip line antenna array
WO2022105567A1 (en) Dielectrically loaded printed dipole antenna
Van Messem et al. Substrate integrated components for passive millimeterwave-frequency beamforming networks
CN114069216A (en) Circularly polarized antenna and positioning terminal
Attia et al. Reduction of grating lobes for slot antenna array at 60 GHz using multilayer spatial angular filter
RU2552230C2 (en) Directional band antenna
Herzi et al. Enhanced radiation characteristics for antipodal Vivaldi antenna using high permittivity dielectric director
Zhou et al. Substrate integrated waveguides slot antenna array with heatsink enclosed