RU2761777C1 - Multilayer printed circular polarized phased antenna array with wide-angle scanning (options) - Google Patents

Multilayer printed circular polarized phased antenna array with wide-angle scanning (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2761777C1
RU2761777C1 RU2021111156A RU2021111156A RU2761777C1 RU 2761777 C1 RU2761777 C1 RU 2761777C1 RU 2021111156 A RU2021111156 A RU 2021111156A RU 2021111156 A RU2021111156 A RU 2021111156A RU 2761777 C1 RU2761777 C1 RU 2761777C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metallization layer
exciters
passive elements
symmetry
metallization
Prior art date
Application number
RU2021111156A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Борисович Корчемкин
Руслан Артурович Колесников
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Радиофизика"
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 Публичное акционерное общество "Радиофизика" filed Critical Публичное акционерное общество "Радиофизика"
Priority to RU2021111156A priority Critical patent/RU2761777C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2761777C1 publication Critical patent/RU2761777C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/06—Details

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: antenna technology.
SUBSTANCE: inventions group relates to the field of antenna technology, and more specifically to antennas based on multilayer printed circuit boards technology, and can be used in the design and manufacture of antenna phased arrays with an electrically controlled directional pattern, forming a beam with circular polarization. The multilayer printed emitter according to the first embodiment is made in the form of a multilayer board containing six metallization layers separated by dielectric layers. The first metallization layer includes passive elements of four radiating elements. The second metallization layer includes emitting element drivers, each of which is located under a corresponding passive element, the center of each of which, in turn, is electrically connected to the center of the corresponding driver. Each of the mentioned pathogens and passive elements is made in the form of a square with cut off opposite corners. The mentioned exciters and passive elements are located in such a way that the center of symmetry of each of them is at the corresponding vertex of the square, and the longitudinal axis of symmetry of all exciters and corresponding passive elements is parallel or perpendicular to the square diagonal passing through the exciter. The third metallization layer includes four slots, each of which is located under the corresponding exciter and is made in such a way that it has two symmetry axes perpendicular to each other, the longitudinal symmetry axes of which form an angle of 45 degrees with the longitudinal symmetry axis of the corresponding exciter. The fourth metallization layer includes four strip lines, each of which is electromagnetically connected with a corresponding slot and with four strip lines of the sixth metallized layer, which are configured to be connected to the input or output of the radiating element. The mentioned exciters and passive elements are located in windows in which there is no metallization layer, and the metallization layers around them are electrically connected by metallized holes located around each radiating element to each other, with the third metallization layer and the fifth metallization layer, which are grounding. The multilayer printed emitter according to the second embodiment is distinguished by the fact that it contains four pairs of slots, with one slot from each pair electromagnetically connected (by means of strip lines) with a matched load.
EFFECT: simplifying the design of the emitter and manufacturing technology without deteriorating (and in the case of the second embodiment of the invention with a significant improvement) radio technical characteristics.
2 cl, 27 dwg, 1 tbl

Description

Группа изобретений относится к области антенной технике, а более конкретно к антеннам на основе технологии многослойных печатных плат, и может быть использована при проектировании и изготовлении антенных фазированных решеток (ФАР) с электрически управляемой диаграммой направленности, формирующих луч с круговой поляризацией.The group of inventions relates to the field of antenna technology, and more specifically to antennas based on multilayer printed circuit boards technology, and can be used in the design and manufacture of antenna phased arrays (PAR) with an electrically controlled directional pattern, forming a beam with circular polarization.

Известен многослойный печатный излучатель, обеспечивающий излучение двух независимых ортогональных линейных поляризаций, содержащий многослойную плату, на верхнем металлизированном слое которой расположены возбудители в виде квадратных участков металлизации, эти возбудители запитываются через две Н-щели и два полоска, которые расположены на внутренних слоях многослойной печатной платы под возбудителями, а над возбудителями находятся пассивные элементы, выполненные на отдельной плате в виде квадратных металлизированных участков, многослойная плата и плата пассивных элементов разделены металлической решеткой (раздел 2 статьи T.Chaloun, V. Ziegler, W. Menzel, «Design of dual-polarized stacked patch antenna for wide angle scanning reflectarrays», IEEE Transactions on antennas and propagation, Aug. 2016, vol. 64, no. 8, pp. 3380-3390).Known multilayer printed emitter, providing radiation of two independent orthogonal linear polarizations, containing a multilayer board, on the upper metallized layer of which there are exciters in the form of square metallization areas, these exciters are powered through two H-slots and two strips, which are located on the inner layers of a multilayer printed circuit board under the pathogens, and above the pathogens there are passive elements made on a separate board in the form of square metallized sections, the multilayer board and the board of passive elements are separated by a metal grid (section 2 of the article by T. Chaloun, V. Ziegler, W. Menzel, “Design of dual- polarized stacked patch antenna for wide angle scanning reflectarrays ", IEEE Transactions on antennas and propagation, Aug. 2016, vol. 64, no. 8, pp. 3380-3390).

Недостатками известного излучателя является работа на двух ортогональных линейных поляризациях. Для формирования круговой поляризации данная конструкция требует введения дополнительного слоя многослойной платы, на котором должен быть выполнен делитель мощности в виде полоскового 3 дБ моста или делителя мощности 1:2 с разными длинами выходов для обеспечения разности фаз 90 градусов. Кроме того, в этой конструкции пассивные элементы излучателя выполнены на отдельной плате.The disadvantages of the known emitter is the operation of two orthogonal linear polarizations. To form circular polarization, this design requires the introduction of an additional layer of a multilayer board, on which a power divider in the form of a 3 dB strip bridge or a 1: 2 power divider with different output lengths must be made to ensure a phase difference of 90 degrees. In addition, in this design, the passive elements of the emitter are made on a separate board.

Известен многослойный печатный излучатель, обеспечивающий излучение круговой поляризации, содержащий многослойную плату, в которой возбудители и пассивные элементы выполнены на двух верхних металлизированных слоях, возбудители запитываются двумя Н-щелями, которые, в свою очередь, запитываются двумя полосками, а полоски соединены на предпоследнем металлизированном слое с помощью полоскового делителя 1:2 с выходами разной длины для обеспечения разности фаз 90 градусов. Излучатели объединены в группы из четырех излучателей с последовательным поворотом на 90 градусов относительно друг друга, что уменьшает уровень кроссполяризации излучателей в составе ФАР (R.A. Kolesnikov, Y.В. Korchemkin, M.S. Uhm, S.H. Yun, «Circularly polarized multilayer printed radiator for wide-scanning Ka-band phased array», 7th International conference ((Engineering and Telecommunication - En&T-2020», Nov. 2020).Known multilayer printed emitter, providing radiation of circular polarization, containing a multilayer board, in which the exciters and passive elements are made on two upper metallized layers, the exciters are powered by two H-slots, which, in turn, are powered by two strips, and the strips are connected on the penultimate metallized layer using a 1: 2 strip divider with outputs of different lengths to provide a phase difference of 90 degrees. The emitters are combined into groups of four emitters with a sequential rotation of 90 degrees relative to each other, which reduces the level of cross-polarization of emitters in the PAR (RA Kolesnikov, Y.V. Korchemkin, MS Uhm, SH Yun, “Circularly polarized multilayer printed radiator for wide- scanning Ka-band phased array ", 7 th International conference ((Engineering and Telecommunication - En &T-2020", Nov. 2020).

Данный известный излучатель принят в качестве ближайшего аналога к заявленному многослойному печатному излучателю.This known emitter is adopted as the closest analogue to the claimed multilayer printed emitter.

Недостатками известного излучателя является сложная топология многослойной платы и множество глухих отверстий, требующих многократного сверления отверстий на глубину, равную толщине диэлектриков с последующей металлизацией этих отверстий.The disadvantages of the known emitter are the complex topology of a multilayer board and a lot of blind holes, which require repeated drilling of holes to a depth equal to the thickness of the dielectrics, followed by metallization of these holes.

Технической проблемой, решаемой настоящей группой изобретений, является создание многослойного печатного излучателя круговой поляризации фазированной антенной решетки с широкоугольным сканированием, лишенного указанных недостатков.The technical problem solved by the present group of inventions is the creation of a multilayer printed circularly polarized emitter of a phased antenna array with wide-angle scanning, devoid of the above disadvantages.

В результате достигается технический результат, состоящий в упрощении конструкции излучателя и технологии изготовления без ухудшения (а в случае второго варианта реализации изобретения, с существенным улучшением) радиотехнических характеристик.As a result, the technical result is achieved, which consists in simplifying the design of the emitter and manufacturing technology without deterioration (and in the case of the second embodiment of the invention, with a significant improvement) of the radio technical characteristics.

Указанный технический результат достигается созданием многослойного печатного излучателя круговой поляризации фазированной антенной решетки с широкоугольным сканированием по первому варианту, выполненного в виде многослойной платы, содержащей шесть слоев металлизации, разделенные слоями диэлектрика. Первый слой металлизации включает в себя пассивные элементы четырех излучающих элементов. Второй слой металлизации включает в себя возбудители излучающих элементов, каждый из которых расположен под соответствующим пассивным элементом, центр каждого из которых, в свою очередь, электрически соединен с центром советующего возбудителя. Каждый из упомянутых возбудителей и пассивных элементов выполнен в виде квадрата с отсеченными противолежащими углами. Упомянутые возбудители и пассивные элементы расположены таким образом, что центр симметрии каждого из них находится в соответствующей вершине квадрата, а продольная ось симметрии всех возбудителей и соответствующих пассивных элементов параллельна или перпендикулярна проходящей через возбудитель диагонали квадрата. Третий слой металлизации включает в себя четыре щели, каждая из которых расположена под соответствующим возбудителем и выполнена таким образом, что имеет две перпендикулярные друг другу оси симметрии, продольные оси симметрии которых образуют угол 45 градусов с продольной осью симметрии соответствующего возбудителя. Четвертый слой металлизации включает в себя четыре полосковые линии, каждая из которых электромагнитно связана с соответствующей щелью и с четырьмя полосковыми линиями шестого металлизированного слоя, которые выполнены с возможностью соединения с помощью полосковой или коаксиальной линии с входом или выходом излучающего элемента. Упомянутые возбудители и пассивные элементы расположены в окнах, в которых слой металлизации отсутствует, а слои металлизации вокруг них электрически соединены металлизированными отверстиями, расположенными вокруг каждого излучающего элемента, друг с другом, с третьим слоем металлизации и пятым слоем металлизации, являющимися заземляющими.The specified technical result is achieved by creating a multilayer printed circular polarization emitter of a phased antenna array with wide-angle scanning according to the first embodiment, made in the form of a multilayer board containing six metallization layers separated by dielectric layers. The first metallization layer includes passive elements of four radiating elements. The second metallization layer includes emitting element drivers, each of which is located under a corresponding passive element, the center of each of which, in turn, is electrically connected to the center of the advising driver. Each of the mentioned pathogens and passive elements is made in the form of a square with cut off opposite corners. The mentioned exciters and passive elements are located in such a way that the center of symmetry of each of them is at the corresponding vertex of the square, and the longitudinal axis of symmetry of all exciters and corresponding passive elements is parallel or perpendicular to the square diagonal passing through the exciter. The third metallization layer includes four slots, each of which is located under the corresponding exciter and is made in such a way that it has two symmetry axes perpendicular to each other, the longitudinal symmetry axes of which form an angle of 45 degrees with the longitudinal symmetry axis of the corresponding exciter. The fourth metallization layer includes four strip lines, each of which is electromagnetically coupled to a corresponding slot and with four strip lines of the sixth metallized layer, which are made with the possibility of being connected by means of a strip or coaxial line to the input or output of the radiating element. The mentioned exciters and passive elements are located in the windows, in which there is no metallization layer, and the metallization layers around them are electrically connected by metallized holes located around each emitting element with each other, with the third metallization layer and the fifth metallization layer, which are grounding.

Такой же технический результат достигается созданием многослойного печатного излучателя круговой поляризации фазированной антенной решетки с широкоугольным сканированием, выполненного в виде многослойной платы, содержащей шесть слоев металлизации, разделенные слоями диэлектрика. Первый слой металлизации включает в себя пассивные элементы четырех излучающих элементов. Второй слой металлизации включает в себя возбудители излучающих элементов, каждый из которых расположен под соответствующим пассивным элементом, центр каждого из которых, в свою очередь, электрически соединен с центром соответствующего возбудителя. Каждый из упомянутых возбудителей и пассивных элементов выполнен в виде квадрата с отсеченными противолежащими углами. Упомянутые возбудители и пассивные элементы расположены таким образом, что центр симметрии каждого из них находится в соответствующей вершине квадрата, а продольная ось симметрии всех возбудителей и соответствующих пассивных элементов параллельна или перпендикулярна проходящей через возбудитель диагонали квадрата. Третий слой металлизации включает в себя пары щелей, расположенные под каждым из возбудителей, каждая щель выполнена таким образом, что имеет две перпендикулярные друг другу оси симметрии, продольные оси симметрии которых взаимно перпендикулярны и образуют угол 45 градусов с продольной осью симметрии соответствующего возбудителя. Четвертый слой металлизации включает в себя четыре пары полосковых линий, каждая из которых электромагнитно связана с соответствующей щелью и с четырьмя парами полосковых линий шестого металлизированного слоя. Одна линия из каждой из упомянутых пар полосковых линий шестого металлизированного слоя выполнена с возможностью соединения с помощью полосковой или коаксиальной линии с входом или выходом излучающего элемента, а другая - подключена к соответствующей согласованной нагрузке. Упомянутые возбудители и пассивные элементы расположены в окнах, в которых слой металлизации отсутствует, а слои металлизации вокруг них электрически соединены металлизированными отверстиями, расположенными вокруг каждого излучающего элемента друг с другом, с третьим слоем металлизации, шестым слоем металлизации и пятым слоем металлизации, являющимися заземляющими.The same technical result is achieved by creating a multilayer printed circularly polarized emitter of a phased antenna array with wide-angle scanning, made in the form of a multilayer board containing six metallization layers separated by dielectric layers. The first metallization layer includes passive elements of four radiating elements. The second metallization layer includes emitting element drivers, each of which is located under a corresponding passive element, the center of each of which, in turn, is electrically connected to the center of the corresponding driver. Each of the mentioned pathogens and passive elements is made in the form of a square with cut off opposite corners. The mentioned exciters and passive elements are located in such a way that the center of symmetry of each of them is at the corresponding vertex of the square, and the longitudinal axis of symmetry of all exciters and corresponding passive elements is parallel or perpendicular to the square diagonal passing through the exciter. The third metallization layer includes a pair of slots located under each of the exciters, each slot is made in such a way that it has two symmetry axes perpendicular to each other, the longitudinal symmetry axes of which are mutually perpendicular and form an angle of 45 degrees with the longitudinal symmetry axis of the corresponding exciter. The fourth metallization layer includes four pairs of strip lines, each of which is electromagnetically coupled to a corresponding slot and to four pairs of strip lines of the sixth metallized layer. One line from each of the mentioned pairs of strip lines of the sixth metallized layer is made with the possibility of being connected by means of a strip or coaxial line with the input or output of the radiating element, and the other is connected to the corresponding matched load. The mentioned exciters and passive elements are located in windows in which there is no metallization layer, and the metallization layers around them are electrically connected by metallized holes located around each radiating element with each other, with the third metallization layer, the sixth metallization layer and the fifth metallization layer, which are grounding.

На фигуре 1 изображен общий вид многослойного печатного излучателя с разнесенными на расстояние друг от друга слоями металлизаций и диэлектрика по второму варианту исполнения.Figure 1 shows a general view of a multilayer printed emitter with layers of metallization and dielectric spaced apart from each other according to the second embodiment.

На фигурах 2а и 2б изображен первый металлизированный слой (в двух альтернативных вариантах исполнения) для изобретения по первому и второму варианту исполнения.Figures 2a and 2b show the first metallized layer (in two alternative embodiments) for the invention according to the first and second embodiment.

На фигурах 3а и 3б изображен второй металлизированный слой (в двух альтернативных вариантах исполнения) для изобретения по первому и второму варианту исполнения.Figures 3a and 3b show the second metallized layer (in two alternative embodiments) for the invention according to the first and second embodiment.

На фигуре 4 изображен третий металлизированный слой для изобретения по первому варианту исполнения.Figure 4 shows the third metallized layer for the invention according to the first embodiment.

На фигуре 5 изображен четвертый металлизированный слой для изобретения по первому варианту исполнения.Figure 5 shows the fourth metallized layer for the invention according to the first embodiment.

На фигуре 6 изображен пятый металлизированный слой для изобретения по первому варианту исполнения.Figure 6 shows the fifth metallized layer for the invention according to the first embodiment.

На фигуре 7 изображен шестой металлизированный слой для изобретения по первому варианту исполнения.Figure 7 shows the sixth metallized layer for the invention according to the first embodiment.

На фигуре 8 изображен третий металлизированный слой для изобретения по второму варианту исполнения.Figure 8 shows a third metallized layer for the invention according to a second embodiment.

На фигуре 9 изображен четвертый металлизированный слой для изобретения по второму варианту исполнения.Figure 9 shows the fourth metallized layer for the invention according to the second embodiment.

На фигуре 10 изображен пятый металлизированный слой для изобретения по второму варианту исполнения.Figure 10 shows a fifth metallized layer for the invention according to a second embodiment.

На фигуре 11 изображен шестой металлизированный слой для изобретения по второму варианту исполнения.Figure 11 shows the sixth metallized layer for the invention according to the second embodiment.

На фигуре 12 представлены три варианта исполнения щелей.Figure 12 shows three variants of the slot.

На фигуре 13 представлена ФАР, состоящая из 64-х излучающих элементов.Figure 13 shows a PAR, consisting of 64 radiating elements.

На фигурах 14а, 14б, 14в представлены величины коэффициента усиления (КУ) для основной и кроссполяризации при сканировании многослойного печатного излучателя в составе бесконечной решетки на средней частоте рабочего диапазона в плоскостях Phi=0, 45, 90 градусов для прототипа и для изобретения по первому варианту исполнения.Figures 14a, 14b, 14c show the values of the gain (KU) for the main and cross-polarization when scanning a multilayer printed emitter as part of an infinite grating at the mid-frequency of the operating range in the planes Phi = 0, 45, 90 degrees for the prototype and for the invention according to the first option execution.

На фигурах 15а, 15б, 15в представлены величины КУ для основной и кроссполяризации при сканировании многослойного печатного излучателя в составе бесконечной решетки на средней частоте рабочего диапазона в плоскостях Phi=0, 45, 90 градусов для изобретения по первому и второму варианту исполнения.Figures 15a, 15b, 15c show the values of KU for the main and cross-polarization when scanning a multilayer printed emitter as part of an infinite grating at an average frequency of the operating range in the planes Phi = 0, 45, 90 degrees for the invention according to the first and second embodiment.

На фигурах 16а, 16б, 16в представлены частотные зависимости коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВн) для каждого из четырех излучающих элементов многослойного печатного излучателя при сканировании в составе бесконечной решетки на средней частоте рабочего диапазона в плоскостях Phi=0, 45, 90 градусов для прототипа и для изобретения по первому варианту исполнения.Figures 16a, 16b, 16c show the frequency dependences of the voltage standing wave ratio (VSWR) for each of the four emitting elements of a multilayer printed emitter when scanning as part of an infinite grating at the middle frequency of the operating range in the planes Phi = 0, 45, 90 degrees for the prototype and for the invention according to the first embodiment.

На фигурах 17а, 17б, 17в представлены частотные зависимости КСВн для каждого излучающего элемента многослойного печатного излучателя при сканировании в составе бесконечной решетки на средней частоте рабочего диапазона в плоскостях Phi=0, 45, 90 градусов для первого и второго вариантов исполнения изобретения.Figures 17a, 17b, 17c show the frequency dependences of the VSWR for each emitting element of a multilayer printed emitter when scanning as part of an infinite grating at the middle frequency of the operating range in the planes Phi = 0, 45, 90 degrees for the first and second embodiments of the invention.

Многослойный печатный излучатель по первому варианту исполнения, показанный на фигурах 1-7 и 12 выполнен в виде многослойной платы, содержащей первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4, пятый 5 и шестой 6 слои металлизации, которые разделены слоями диэлектрика 7а, 7б, 7в, 7 г, 7д.The multilayer printed emitter according to the first embodiment, shown in figures 1-7 and 12 is made in the form of a multilayer board containing the first 1, second 2, third 3, fourth 4, fifth 5 and sixth 6 metallization layers, which are separated by dielectric layers 7a, 7b , 7c, 7d, 7d.

Первый слой металлизации включает в себя пассивные элементы 8а, 8б, 8в, 8г четырех излучающих элементов.The first metallization layer includes passive elements 8a, 8b, 8c, 8d of four radiating elements.

Второй слой металлизации 2 включает в себя возбудители 9а, 9б, 9в, 9г излучающих элементов, каждый из которых расположен под соответствующим пассивным элементом 8а, 8б, 8в, 8г. Центр симметрии 8а', 8б', 8в', 8г' каждого из пассивных элементов 8а, 8б, 8в, 8г электрически соединен (например, посредством металлизированного отверстия) с центром симметрии 9а', 9б', 9в', 9г' советующего возбудителя 9а, 9б, 9в, 9г. The second metallization layer 2 includes exciters 9a, 9b, 9c, 9d of emitting elements, each of which is located under the corresponding passive element 8a, 8b, 8c, 8d. The center of symmetry 8 a ' , 8 b' , 8 c ' , 8 d' of each of the passive elements 8a, 8b, 8c, 8d is electrically connected (for example, through a metallized hole) with the center of symmetry 9 a ' , 9 b' , 9 c ' , 9 d' of the advising pathogen 9a, 9b, 9c, 9d.

Каждый из упомянутых возбудителей 9а, 9б, 9в, 9г и пассивных элементов 8а, 8б, 8в, 8г выполнен в виде квадрата с отсеченными противолежащими углами.Each of the mentioned pathogens 9a, 9b, 9c, 9d and passive elements 8a, 8b, 8c, 8d is made in the form of a square with cut off opposite corners.

Возбудители 9а, 9б, 9в, 9г (расположенные под соответствующими пассивными элементами) и пассивные элементы 8а, 8б, 8в, 8г расположены таким образом, что центр симметрии каждого из них (9а', 9б', 9в', 9г' и 8а', 8б', 8в', 8г' соответственно) находится в соответствующей вершине квадрата 10.Pathogens 9a, 9b, 9c, 9d (located under the corresponding passive elements) and passive elements 8a, 8b, 8c, 8d are located in such a way that the center of symmetry of each of them (9 a ' , 9 b' , 9 c ' , 9 d ' and 8 a' , 8 b ' , 8 c' , 8 d ', respectively) is located in the corresponding vertex of square 10.

Продольная ось симметрии всех возбудителей и соответствующих пассивных элементов параллельна или перпендикулярна проходящей через возбудитель диагонали квадрата 10. На фиг. 3а показана продольная ось симметрии 9б1, которая перпендикулярна проходящей через возбудитель 9б диагонали 10а квадрата 10. А на фиг. 3б показана вторая альтернатива, согласно которой продольная ось симметрии 9б1 параллельная проходящей через возбудитель 9б диагонали 10а квадрата 10. Для исключения загромождения, на рисунках показаны продольная ось симметрии и соответствующая диагональ квадрата только для одного возбудителя (9б).The longitudinal axis of symmetry of all exciters and the corresponding passive elements is parallel or perpendicular to the diagonal of the square 10 passing through the exciter. FIG. 3a shows the longitudinal axis of symmetry 9b 1 , which is perpendicular to the diagonal 10a of square 10 passing through the exciter 9b. And in FIG. 3b shows the second alternative, according to which the longitudinal axis of symmetry 9b 1 is parallel to the diagonal 10a of square 10 passing through the pathogen 9b. To avoid blockages, the figures show the longitudinal axis of symmetry and the corresponding diagonal of the square for only one pathogen (9b).

Третий слой металлизации 3 включает в себя 4 щели 11а, 11б, 11в, 11г, расположенные под каждым из соответствующих возбудителей 9а, 9б, 9в, 9г. The third metallization layer 3 includes 4 slots 11a, 11b, 11c, 11d, located under each of the corresponding pathogens 9a, 9b, 9c, 9d.

Каждая щель выполнена таким образом, что имеет две перпендикулярные друг другу оси симметрии. На фиг. 4 показаны оси симметрии 11б', 11б'' для щели 11б. Продольная ось симметрии 11б'' щели 11б образует угол 45 градусов с продольной осью симметрии 9б1 возбудителя 9б. Аналогично выполнены и остальные щели (1la, 11в и 11г). На фигуре 12 представлены три варианта исполнения щелей.Each slit is made in such a way that it has two symmetry axes perpendicular to each other. FIG. 4 shows the axes of symmetry 11 b ' , 11 b'' for the slot 11b. The longitudinal axis of symmetry 11 b '' of the slot 11b forms an angle of 45 degrees with the longitudinal axis of symmetry 9b 1 of the pathogen 9b. The rest of the slots (1la, 11c and 11d) are made similarly. Figure 12 shows three variants of the slot.

Четвертый слой металлизации 4 включает в себя четыре полосковые линии 12а, 12б, 12в, 12г. Каждая полосковая линия электромагнитно связана с соответствующей щелью (12а с 11а, 12б с 11б, и т.д.) и с четырьмя полосковыми линиями (12а с 13а, 12б с 13б, 12в с 13в, 12г с 13г) шестого металлизированного слоя 6. Связь полосковых линий четвертого слоя металлизации и полосковыми линиями шестого слоя металлизации осуществляется посредством металлизированных отверстий 14а, 14б, 14в, 14г. Электромагнитная связь каждой из полосковых линий четвертого слоя металлизации 4 (12а, 12б, 12в, 12г) с соответствующей щелью (11а, 11б, 11в, 11г) обеспечивается путем расположение полосковой линии под соответствующей щелью. На фигуре 5 пунктирными прямоугольниками показаны щели 11а, 11б, 11в, 11г, расположенные в третьем слое металлизации 3.The fourth metallization layer 4 includes four strip lines 12a, 12b, 12c, 12d. Each strip line is electromagnetically connected to the corresponding slot (12a with 11a, 12b with 11b, etc.) and with four strip lines (12a with 13a, 12b with 13b, 12c with 13c, 12d with 13d) of the sixth metallized layer 6. The connection of the strip lines of the fourth metallization layer and the strip lines of the sixth metallization layer is carried out by means of the metallized holes 14a, 14b, 14c, 14d. The electromagnetic connection of each of the strip lines of the fourth metallization layer 4 (12a, 12b, 12c, 12d) with the corresponding slot (11a, 11b, 11c, 11d) is provided by placing the strip line under the corresponding slot. In figure 5, the dashed rectangles show the slots 11a, 11b, 11c, 11d, located in the third metallization layer 3.

Полосковые линии (13а, 13б, 13в, и 13г) шестого металлизированного слоя 6 выполнены с возможностью соединения с помощью полосковой или коаксиальной линии с входом или выходом излучателя, в зависимости от того, является ли излучатель частью приемной или передающей антенны (на фигурах не показано).The strip lines (13a, 13b, 13c, and 13d) of the sixth metallized layer 6 are made with the possibility of being connected using a strip or coaxial line to the input or output of the radiator, depending on whether the radiator is part of the receiving or transmitting antenna (not shown in the figures ).

Пассивные элементы 8а, 8б, 8в, 8г и возбудители 9а, 9б, 9в, 9г расположены в окнах 16а, 16б, 16в, 16г и 17а, 17б, 17в, 17г соответственно, в которых слой металлизации отсутствует.Слои металлизации 18 и 19 вокруг окон электрически соединены металлизированными отверстиями 20, расположенными вокруг каждого излучающего элемента друг с другом (первый 1 и второй 2 слои металлизации), с третьим слоем металлизации 3 и пятым слоем металлизации 5. При этом слои металлизации 18 и 19, расположенные вокруг окон на первом и втором слое металлизации, а также третий слой металлизации 3 и пятый слой металлизации 5 являются заземляющими.Passive elements 8a, 8b, 8c, 8d and pathogens 9a, 9b, 9c, 9d are located in windows 16a, 16b, 16c, 16d and 17a, 17b, 17c, 17d, respectively, in which there is no metallization layer. Metallization layers 18 and 19 around windows are electrically connected by metallized holes 20 located around each radiating element with each other (first 1 and second 2 metallization layers), with the third metallization layer 3 and the fifth metallization layer 5. In this case, the metallization layers 18 and 19 located around the windows on the first and the second metallization layer, as well as the third metallization layer 3 and the fifth metallization layer 5 are grounding.

Многослойный печатный излучатель по второму варианту исполнения, показанный на фигурах 1-3 и 8-12, выполнен в виде многослойной платы, содержащей первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4, пятый 5 и шестой 6 слои металлизации, которые разделены слоями диэлектрика 7а, 7б, 7в, 7г, 7д.The multilayer printed emitter according to the second embodiment, shown in figures 1-3 and 8-12, is made in the form of a multilayer board containing the first 1, second 2, third 3, fourth 4, fifth 5 and sixth 6 metallization layers, which are separated by dielectric layers 7a, 7b, 7c, 7d, 7d.

Первый слой металлизации включает в себя пассивные элементы 8а, 8б, 8в, 8г четырех излучающих элементов.The first metallization layer includes passive elements 8a, 8b, 8c, 8d of four radiating elements.

Второй слой металлизации 2 включает в себя возбудители 9а, 9б, 9в, 9г излучающих элементов, каждый из которых расположен под соответствующим пассивным элементом 8а, 8б, 8в, 8г. Центр симметрии 8а', 8б', 8в', 8г' каждого из пассивных элементов 8а, 8б, 8в, 8г электрически соединен (например, посредством металлизированного отверстия) с центром симметрии 9а', 9б', 9в', 9г' советующего возбудителя 9а, 9б, 9в, 9г. The second metallization layer 2 includes exciters 9a, 9b, 9c, 9d of emitting elements, each of which is located under the corresponding passive element 8a, 8b, 8c, 8d. The center of symmetry 8 a ' , 8 b' , 8 c ' , 8 d' of each of the passive elements 8a, 8b, 8c, 8d is electrically connected (for example, through a metallized hole) with the center of symmetry 9 a ' , 9 b' , 9 c ' , 9 d' of the advising pathogen 9a, 9b, 9c, 9d.

Каждый из упомянутых возбудителей 9а, 9б, 9в, 9г и пассивных элементов 8а, 8б, 8в, 8г выполнен в виде квадрата с отсеченными противолежащими углами.Each of the mentioned pathogens 9a, 9b, 9c, 9d and passive elements 8a, 8b, 8c, 8d is made in the form of a square with cut off opposite corners.

Возбудители 9а, 9б, 9в, 9г (расположенные под соответствующими пассивными элементами) и пассивные элементы 8а, 8б, 8в, 8г расположены таким образом, что центр симметрии каждого из них (9а', 9б', 9в', 9г' и 8а', 8б', 8в', 8г' соответственно) находится в соответствующей вершине квадрата 10.Pathogens 9a, 9b, 9c, 9d (located under the corresponding passive elements) and passive elements 8a, 8b, 8c, 8d are located in such a way that the center of symmetry of each of them (9 a ' , 9 b' , 9 c ' , 9 d ' and 8 a' , 8 b ' , 8 c' , 8 d ', respectively) is located in the corresponding vertex of square 10.

Продольная ось симметрии всех возбудителей и соответствующих пассивных элементов параллельна или перпендикулярна проходящей через возбудитель диагонали квадрата 10. На фиг. За показана продольная ось симметрии 9б1, которая перпендикулярна проходящей через возбудитель 9б диагонали 10а квадрата 10. А на фиг. 3б показана вторая альтернатива, согласно которой продольная ось симметрии 9б1 параллельная проходящей через возбудитель 9б диагонали 10а квадрата 10. Для исключения загромождения, на рисунках показаны продольная ось симметрии и соответствующая диагональ квадрата только для одного возбудителя (9б).The longitudinal axis of symmetry of all exciters and the corresponding passive elements is parallel or perpendicular to the diagonal of the square 10 passing through the exciter. FIG. 3a shows the longitudinal axis of symmetry 9b 1 , which is perpendicular to the diagonal 10a of square 10 passing through the exciter 9b. And in FIG. 3b shows the second alternative, according to which the longitudinal axis of symmetry 9b 1 is parallel to the diagonal 10a of square 10 passing through the pathogen 9b. To avoid blockages, the figures show the longitudinal axis of symmetry and the corresponding diagonal of the square for only one pathogen (9b).

В отличие от первого варианта исполнения изобретения, третий слой металлизации 3 включает в себя пары щелей 11a1 и 11а2, 11б1 и 11б2, 11в1 и 11в2, 11г1 и 11г2, расположенные под каждым из соответствующих возбудителей 9а, 9б, 9в, 9г. Unlike the first embodiment of the invention, the third metallization layer 3 includes pairs of slots 11a 1 and 11a 2 , 11b 1 and 11b 2 , 11c 1 and 11c 2 , 11d 1 and 11d 2 located under each of the corresponding pathogens 9a, 9b , 9c, 9d.

Каждая щель выполнена таким образом, что имеет две перпендикулярные друг другу оси симметрии. На фиг. 4 показаны оси симметрии

Figure 00000001
для одной пары щелей 11б1 и 11б2. Продольные оси симметрии
Figure 00000002
пары щелей 11б1 и 11б2 взаимно перпендикулярны и образуют угол 45 градусов с продольной осью симметрии 9б1 соответствующего возбудителя 9б. Аналогично выполнены и остальные пары щелей (11a1 и 11а2, 11в1 и 11в2, 11г1 и 11г2).Each slit is made in such a way that it has two symmetry axes perpendicular to each other. FIG. 4 shows the axes of symmetry
Figure 00000001
for one pair of slots 11b 1 and 11b 2 . Longitudinal axes of symmetry
Figure 00000002
pairs of slots 11b 1 and 11b 2 are mutually perpendicular and form an angle of 45 degrees with the longitudinal axis of symmetry 9b 1 of the corresponding pathogen 9b. The remaining pairs of slots (11a 1 and 11a 2 , 11b 1 and 11b 2 , 11d 1 and 11d 2 ) are made similarly.

Четвертый слой металлизации 4 включает в себя четыре пары полосковых линий 12a1 и 12а2, 12б1 и 12б2, 12в1 и 12в2, 12г1 и 12г2. Каждая полосковая линия электромагнитно связана с соответствующей щелью (12a1 с 11а1 12а2 с 11а2, и т.д.) и с четырьмя парами полосковых линий (12a1 с 13a1, 12а2 с 13а2, 12б1 с 13б1, 12б2 с 13б2, 12в1 с 13в1, 12в2, с 13в2, 12г1 с 13г1, 12г2 с 13г2) шестого металлизированного слоя 6. Связь полосковых линий четвертого слоя металлизации и полосковыми линиями шестого слоя металлизации осуществляется посредством металлизированных отверстий 14а1, 14а2, 14б1, 14б2, 14в1, 14в2, 14г1 и 14г2. Электромагнитная связь каждой из полосковых линий четвертого слоя металлизации 4 (12а1, 12а2, 12б1, 12б2 и т.д.) с соответствующей щелью (11а1, 11а2, 11б1, 11б2 и т.д.) обеспечивается путем расположение полосковой линии под соответствующей щелью. На фигуре 9 пунктирными прямоугольниками показаны щели 11a1 и 11а2, 11б1 и 11б2, 11в1 и 11в2, 11г1 и 11г2, расположенные в третьем слое металлизации 3.The fourth metallization layer 4 includes four pairs of strip lines 12a 1 and 12a 2 , 12b 1 and 12b 2 , 12c 1 and 12c 2 , 12d 1 and 12d 2 . Each strip line is electromagnetically connected with the corresponding slot (12a 1 with 11a 1 12a 2 with 11a 2 , etc.) and with four pairs of strip lines (12a 1 with 13a 1 , 12a 2 with 13a 2 , 12b 1 with 13b 1 , 12b 2 with 13b 2 , 12c 1 with 13c 1 , 12c 2 , with 13c 2 , 12g 1 with 13d 1 , 12g 2 with 13d 2 ) of the sixth metallized layer 6. The connection between the strip lines of the fourth metallization layer and the strip lines of the sixth metallization layer is carried out by means of plated holes 14a 1 , 14a 2 , 14b 1 , 14b 2 , 14c 1 , 14c 2 , 14d 1 and 14d 2 . The electromagnetic coupling of each of the strip lines of the fourth metallization layer 4 (12a 1 , 12a 2 , 12b 1 , 12b 2 , etc.) with the corresponding slot (11a 1 , 11a 2 , 11b 1 , 11b 2 , etc.) is provided by positioning the strip line under the corresponding slot. In figure 9, the dashed rectangles show the slots 11a 1 and 11a 2 , 11b 1 and 11b 2 , 11c 1 and 11c 2 , 11d 1 and 11d 2 , located in the third metallization layer 3.

Одна линия (13а1, 13б2, 13в1, и 13г1) из каждой из упомянутых пар полосковых линий шестого металлизированного слоя 6 выполнена с возможностью соединения с помощью полосковой или коаксиальной линии с входом или выходом излучателя, в зависимости от того, является ли излучатель частью приемной или передающей антенны (на фигурах не показано). Другая линия (13а2, 13б2, 13в2, и 13г2) из каждой из упомянутых пар полосковых линий шестого металлизированного слоя 6 подключена к соответствующей согласованной нагрузке 15а, 15б, 15в, и 15г. One line (13a 1 , 13b 2 , 13c 1 , and 13d 1 ) from each of the mentioned pairs of strip lines of the sixth metallized layer 6 is made with the possibility of being connected using a strip or coaxial line with the input or output of the emitter, depending on whether the emitter is a part of the receiving or transmitting antenna (not shown in the figures). Another line (13a 2 , 13b 2 , 13c 2 , and 13d 2 ) from each of the mentioned pairs of strip lines of the sixth metallized layer 6 is connected to the corresponding matched load 15a, 15b, 15c, and 15d.

Пассивные элементы 8а, 8б, 8в, 8г и возбудители 9а, 9б, 9в, 9г расположены в окнах 16а, 16б, 16в, 16г и 17а, 17б, 17в, 17г соответственно, в которых слой металлизации отсутствует.Слои металлизации 18 и 19 вокруг окон электрически соединены металлизированными отверстиями 20, расположенными вокруг каждого излучающего элемента друг с другом (первый 1 и второй 2 слои металлизации), с третьим слоем металлизации 3 и пятым слоем металлизации 5. При этом слои металлизации 18 и 19, расположенные вокруг окон на первом и втором слое металлизации, а также третий слой металлизации 3 и пятый слой металлизации 5 являются заземляющими.Passive elements 8a, 8b, 8c, 8d and pathogens 9a, 9b, 9c, 9d are located in windows 16a, 16b, 16c, 16d and 17a, 17b, 17c, 17d, respectively, in which there is no metallization layer. Metallization layers 18 and 19 around windows are electrically connected by metallized holes 20 located around each radiating element with each other (first 1 and second 2 metallization layers), with the third metallization layer 3 and the fifth metallization layer 5. In this case, the metallization layers 18 and 19 located around the windows on the first and the second metallization layer, as well as the third metallization layer 3 and the fifth metallization layer 5 are grounding.

Щели (11а1, 11а2, 11б1, 11б2, 11в1, 11в2, 11г1, 11г2) могут иметь разную форму, как показано на Фиг. 12. Н-щели или щель в форме «конфеты» (вторая и третья на фигуре 12) удобны в диапазонах частот от 10 ГГц и выше, в которых при шаге решетки ~λср/2 прямоугольные щели будут располагаться близко друг к другу, что может ухудшить развязку между поляризациями. В случае с прямоугольной щелью ее длина равна

Figure 00000003
(где εr - диэлектрическая проницаемость диэлектрика соответствующего слоя, между щелями и полосками, которые возбуждают щели, λср - длина волны в свободном пространстве на средней частоте рабочего диапазона), в случае Н-щели или щели в форме «конфеты»
Figure 00000004
Slots (11a 1 , 11a 2 , 11b 1 , 11b 2 , 11c 1 , 11c 2 , 11d 1 , 11d 2 ) can have different shapes, as shown in Fig. 12. H-slots or a "candy"-shaped slot (the second and third in figure 12) are convenient in the frequency ranges from 10 GHz and higher, in which, with a grating step of ~ λ sr / 2, rectangular slots will be located close to each other, which may impair the isolation between polarizations. In the case of a rectangular slit, its length is
Figure 00000003
(where ε r is the dielectric constant of the dielectric of the corresponding layer, between the slits and strips that excite the slits, λ cf is the wavelength in free space at the middle frequency of the operating range), in the case of an H-slit or a slit in the form of a "candy"
Figure 00000004

Описанный порядок элементов в излучателе, в отличие от прототипа, позволяет изготавливать многослойный печатный излучатель стандартными способами прессования многослойных плат, без применения сверления отверстий на глубину с последующей металлизацией. Многослойная плата прототипа может быть изготовлена только последовательным наращиванием диэлектрических слоев при многократном прессовании платы с последующей обработкой внешнего металлизированного слоя, сверлением отверстий на глубину диэлектрика, и металлизацию этих просверленных отверстий. При таком порядке сборки пакета многослойной платы возможна потеря требуемой точности взаимного расположения элементов из-за возможного смещения металлизированных слоев относительно друг друга, т.к. плату необходимо переставлять с одного оборудования на другое между этапами наращиванием следующих слоев диэлектрика и металлизации и последующей обработки каждого внешнего образующегося слоя. Кроме того, многослойная плата прототипа, за счет слоя с полосковым делителем имеет на 20-25% большую толщину, что существенно усложняет технологию изготовления.The described order of elements in the emitter, in contrast to the prototype, makes it possible to manufacture a multilayer printed emitter by standard methods of pressing multilayer boards, without the use of drilling holes to a depth with subsequent metallization. The multilayer board of the prototype can be made only by sequential build-up of dielectric layers with repeated pressing of the board, followed by processing the outer metallized layer, drilling holes to the depth of the dielectric, and metallizing these drilled holes. With this order of assembly of a stack of a multilayer board, a loss of the required accuracy of the mutual arrangement of elements is possible due to a possible displacement of the metallized layers relative to each other, since the board must be rearranged from one equipment to another between the stages of building up the next layers of dielectric and metallization and the subsequent processing of each outer layer formed. In addition, the multilayer board of the prototype, due to the layer with the strip divider, has a 20-25% greater thickness, which significantly complicates the manufacturing technology.

Заявленный многослойный печатный излучатель круговой поляризации фазированной антенной решетки с широкоугольным сканированием по первому варианту работает следующим образом.The claimed multilayer printed circular polarization emitter of a phased array antenna with wide-angle scanning according to the first embodiment operates as follows.

В передающей решетке со входов излучателей на полоски 13а, 13б, 13в, 13г подается электромагнитный сигнал, который через металлизированные отверстия 14а, 14б, 14в, 14г питает полоски четвертого слоя металлизации 12а, 12б, 12в, 12 г. В запитанных полосками щелях 11а, 11б, 11в, 11г возбуждается поле линейной поляризация, которое с помощью возбудителей 8а, 8б, 8в, 8г преобразуется в поле круговой поляризации и с помощью пассивных элементов 9а, 9б, 9в, 9г излучается в свободное пространство.In the transmitting lattice, from the inputs of the emitters to the strips 13a, 13b, 13c, 13d, an electromagnetic signal is supplied, which feeds the strips of the fourth metallization layer 12a, 12b, 12c, 12 g through the metallized holes 14a, 14b, 14c, 14g. 11b, 11c, 11d, a linear polarization field is excited, which is converted into a circular polarization field with the help of exciters 8a, 8b, 8c, 8d and is emitted into free space with the help of passive elements 9a, 9b, 9c, 9d.

В приемной решетке сигнал круговой поляризации попадает на пассивные элементы излучателя 9а, 9б, 9в, 9г и преобразуется с помощью возбудителей 8а, 8б, 8в, 8г в поле линейной поляризации. Через щели 11а, 11б, 11в, 11г сигнал попадает на полоски (12а и 13а, 12б и 13б, 12в и 13в, 12 г и 13г) и далее на выходы излучателя.In the receiving lattice, the circular polarization signal hits the passive elements of the emitter 9a, 9b, 9c, 9d and is converted with the help of exciters 8a, 8b, 8c, 8d in the field of linear polarization. Through slots 11a, 11b, 11c, 11d, the signal enters the strips (12a and 13a, 12b and 13b, 12c and 13c, 12g and 13d) and then to the outputs of the emitter.

Заявленный многослойный печатный излучатель круговой поляризации фазированной антенной решетки с широкоугольным сканированием по второму варианту работает следующим образом.The claimed multilayer printed circular polarization emitter of a phased array antenna with wide-angle scanning according to the second embodiment operates as follows.

В передающей решетке со входов излучателя на полоски 13а1, 13б1, 13в1, 13г1 подается электромагнитный сигнал, который через металлизированные отверстия 14a1, 14б1, 14в1, 14г1 питает полоски четвертого слоя металлизации 12a1, 12б1, 12в1, 12г1. В соответствующих этим полосках щелях 11a1, 11б1, 11в1, 11г1 возбуждается поле линейной поляризации, которое с помощью возбудителей 8а, 8б, 8в, 8г преобразуется в поле круговой поляризации и с помощью пассивных элементов 9а, 9б, 9в, 9г излучается в свободное пространство.In the transmitting lattice from the inputs of the emitter to the strips 13a 1 , 13b 1 , 13c 1 , 13g 1 , an electromagnetic signal is supplied, which through the metallized holes 14a 1 , 14b 1 , 14c 1 , 14g 1 feeds the strips of the fourth metallization layer 12a 1 , 12b 1 , 12c 1 , 12d 1 . In the slots 11a 1 , 11b 1 , 11c 1 , 11d 1 corresponding to these strips, a linear polarization field is excited, which is converted into a circular polarization field with the help of exciters 8a, 8b, 8c, 8d and is emitted with the help of passive elements 9a, 9b, 9c, 9d into free space.

Круговая поляризация противоположного вращения (далее кроссполяризация) относительно основной излученной круговой поляризации, попадая на излучающие элементы излучателя, преобразуется в поле линейной поляризации, ортогональное тому, из которого сформировалась основная круговая поляризация. Через вторую щель 11а2, 11б2, 11в2, 11г2, сигнал, проходя через полоски 12а2, 12б2, 12в2, 12г2, поглощается в согласованной нагрузке, расположенной на шестом металлизированном слое (15а, 15б, 15в, 15г). Таким образом, в излучателе обеспечивается более низкий уровень кроссполяризации по сравнению с прототипом и с излучателем по первому варианту.Circular polarization of opposite rotation (hereinafter referred to as cross-polarization) relative to the main radiated circular polarization, falling on the emitting elements of the emitter, is converted into a linear polarization field orthogonal to that from which the main circular polarization was formed. Through the second slit 11a 2 , 11b 2 , 11c 2 , 11d 2 , the signal passing through strips 12a 2 , 12b 2 , 12c 2 , 12d 2 is absorbed in a matched load located on the sixth metallized layer (15a, 15b, 15c, 15d ). Thus, a lower level of cross-polarization is provided in the emitter in comparison with the prototype and with the emitter according to the first embodiment.

В приемной решетке сигнал круговой поляризации попадает на пассивные элементы излучателя 9а, 9б, 9в, 9г и преобразуется с помощью возбудителей 8а, 8б, 8в, 8г в линейную поляризацию. Через одну из щелей 11а1, 11б1, 11в1, 11г1, соответствующую сформировавшейся линейной поляризации сигнал попадает на полоски, соединенными с выходами излучателя.In the receiving lattice, the circular polarization signal hits the passive elements of the emitter 9a, 9b, 9c, 9d and is converted by the exciters 8a, 8b, 8c, 8d into linear polarization. Through one of the slots 11a 1 , 11b 1 , 11c 1 , 11d 1 , the signal corresponding to the formed linear polarization enters the strips connected to the outputs of the emitter.

В прототипе и заявленном излучателе (по обоим вариантам) для уменьшения уровня кроссполяризации при отклонении луча ФАР до 65 градусов от нормали излучающие элементы объединяются в группы из четырех излучающих элементов с последовательным поворотом относительно друг друга на 90 градусов (речь идет о повороте продольной оси симметрии возбудителя и пассивного элемента каждого из излучающих элементов при обходе четверки излучающих элементов по часовой или против часовой стрелки, см. фигуры 2а, 2б, 3а и 3б). При этом каждый излучающий элемент остается самостоятельной ячейкой ФАР. Такое расположение друг относительно друга четверки излучающих элементов приводит к дополнительному фазовому сдвигу, соответствующему углу поворота, что должен быть скомпенсирован фазовращателями антенной решетки каждого из четырех излучающих элементов в соответствии с таблицей 1.In the prototype and the declared emitter (according to both options), to reduce the level of cross-polarization when the HEADLIGHT beam deviates to 65 degrees from the normal, the emitting elements are combined into groups of four emitting elements with successive rotation relative to each other by 90 degrees (we are talking about the rotation of the longitudinal axis of symmetry of the exciter and a passive element of each of the radiating elements when traversing the four radiating elements clockwise or counterclockwise, see Figures 2a, 2b, 3a and 3b). In this case, each emitting element remains an independent HEADLIGHT cell. Such an arrangement of the four radiating elements relative to each other leads to an additional phase shift corresponding to the rotation angle, which must be compensated by the phase shifters of the antenna array of each of the four radiating elements in accordance with Table 1.

Figure 00000005
Figure 00000005

Далее приведены результаты расчетов для группы из четырех излучающих элементов с последовательным поворотом относительно друг друга на 90 градусов в составе бесконечной решетки в ячейке Флоке для ФАР в Ка-диапазоне с шагом излучателей ~0.5λср, где λср - длина волны в свободном пространстве на средней частоте рабочего диапазона.Below are the results of calculations for a group of four emitting elements with sequential rotation relative to each other by 90 degrees as part of an infinite array in a Floquet cell for a PAA in the Ka-band with a step of emitters ~ 0.5λ sr , where λ sr is the wavelength in free space at the average frequency of the operating range.

На фигурах 14а, 14б, 14в приведены изменения коэффициента усиления (КУ) основной и кроссполяризации при сканировании на углы Theta=0-65 градусов (см. обозначение углов на фиг. 1) на средней частоте рабочего диапазона в плоскостях Phi=0, 45, 90 градусов для прототипа и изобретения по первому варианту исполнения (кривые 1 и 2 - кроссполяризация и основная поляризация для прототипа (кривые 3 и 4 - кроссполяризация и основная поляризация для изобретения по первому варианту исполнения).Figures 14a, 14b, 14c show the changes in the gain (CA) of the main and cross-polarization when scanning at angles Theta = 0-65 degrees (see the designation of the angles in Fig. 1) at the middle frequency of the operating range in the planes Phi = 0, 45, 90 degrees for the prototype and the invention according to the first embodiment (curves 1 and 2 - cross-polarization and basic polarization for the prototype (curves 3 and 4 - cross-polarization and basic polarization for the invention according to the first embodiment).

Из графиков видно, что в плоскостях сканирования Phi=0 и 90 градусов уровень кроссполяризации (разница между пунктирными и сплошными линиями) в секторе сканирования Theta=0-65 градусов уменьшается до минус 6-8 дБ при отклонении луча на 65 град для прототипа и изобретения по первому варианту исполнения и имеет одинаковый характер. Уровень КУ основной круговой поляризации для прототипа (кривая 2) и для изобретения по первому варианту исполнения (кривая 4) графически сливаются из-за разницы величин между ними в 0.1-0.3 дБ.It can be seen from the graphs that in the scanning planes Phi = 0 and 90 degrees, the level of cross-polarization (the difference between the dotted and solid lines) in the scanning sector Theta = 0-65 degrees decreases to minus 6-8 dB with a beam deflection of 65 degrees for the prototype and invention according to the first embodiment and has the same character. The CA level of the main circular polarization for the prototype (curve 2) and for the invention according to the first embodiment (curve 4) merge graphically due to the difference in values between them of 0.1-0.3 dB.

На фигурах 15а, 15б, 15в приведены изменения КУ основной и кроссполяризации при сканировании на углы Theta=0-65 градусов на средней частоте рабочего диапазона в плоскостях Phi=0, 45, 90 градусов для изобретения по первому и второму варианту исполнения (кривые 1 и 3 - кроссполяризация и основная поляризация для изобретения по первому варианту исполнения, кривые 2 и 4 - кроссполяризация и основная поляризация для изобретения по второму варианту исполнения).Figures 15a, 15b, 15c show the changes in the CU of the main and cross-polarization when scanning at angles Theta = 0-65 degrees at the average frequency of the working range in the planes Phi = 0, 45, 90 degrees for the invention according to the first and second embodiment (curves 1 and 3 - cross-polarization and basic polarization for the invention according to the first embodiment, curves 2 and 4 - cross-polarization and basic polarization for the invention according to the second embodiment).

Из графиков видно, что для второго варианта исполнения изобретения в плоскостях сканирования Phi=0 и 90 градусов уровень кроссполяризации в секторе сканирования Theta=0-65 градусов не превышает минус 13 дБ, в отличие от первого варианта исполнения изобретения, в котором уровень кроссполяризации уменьшается до минус 6-8 дБ при отклонении луча на 65 градусов. Уровень КУ основной круговой поляризации для изобретения по первому варианту исполнения (кривая 3) и для изобретения по второму варианту исполнения (кривая 4) графически сливаются из-за разницы величин между ними в 0.1-0.3 дБ.It can be seen from the graphs that for the second embodiment of the invention in the scanning planes Phi = 0 and 90 degrees, the level of cross-polarization in the scanning sector Theta = 0-65 degrees does not exceed minus 13 dB, in contrast to the first embodiment of the invention, in which the level of cross-polarization decreases to minus 6-8 dB with a beam deflection of 65 degrees. The CA level of the main circular polarization for the invention according to the first embodiment (curve 3) and for the invention according to the second embodiment (curve 4) merge graphically due to the difference in values between them of 0.1-0.3 dB.

На фигурах 16а, 16б, 16в представлены частотные зависимости КСВн для каждого излучающего элемента в излучателе в составе бесконечной решетки при сканировании на углы Theta=0-65 градусов в плоскостях Phi=0, 45, 90 градусов для прототипа (кривые 1,3, 5, 7 для первого, второго, третьего и четвертного излучающего элемента соответственно) и изобретения по первому варианту исполнения (кривые 2, 4, 6, 8 для первого, второго, третьего и четвертного излучающего элемента соответственно). Под первым излучающим элементом подразумевается излучающий элемент содержащий пассивный элемент 8а и возбудитель 9а, под вторым излучающим элементом подразумевается излучающий элемент содержащий пассивный элемент 8б и возбудитель 9б и так далее.Figures 16a, 16b, 16c show the frequency dependences of the VSWR for each radiating element in the radiator as part of an infinite array when scanning at angles Theta = 0-65 degrees in the planes Phi = 0, 45, 90 degrees for the prototype (curves 1, 3, 5 , 7 for the first, second, third and fourth radiating element, respectively) and the invention according to the first embodiment (curves 2, 4, 6, 8 for the first, second, third and fourth radiating element, respectively). The first radiating element is understood to mean a radiating element containing a passive element 8a and an exciter 9a, a second radiating element is meant a radiating element containing a passive element 8b and an exciter 9b, and so on.

Из графиков видно, что в прототипе КСВн излучающих элементов (пунктирные линии) может достигать 2.9 при отклонении луча на углы 65 градусов. КСВн излучающего элемента по первому варианту реализации (сплошные линии) не превышает 2.6 в секторе углов Theta=0-65 градусов.The graphs show that in the prototype the VSWR of the emitting elements (dashed lines) can reach 2.9 when the beam is deflected at angles of 65 degrees. The VSWR of the emitting element according to the first embodiment (solid lines) does not exceed 2.6 in the angle sector Theta = 0-65 degrees.

На фигурах 17а, 17б, 17в представлены частотные зависимости КСВн для каждого излучающего элемента в излучателе в составе бесконечной решетки при сканировании на углы Theta=0-65 градусов в плоскостях Phi=0, 45, 90 градусов для изобретения по первому (кривые 1, 3, 5, 7 для первого, второго, третьего и четвертного излучающего элемента соответственно) и второму варианту исполнения (кривые 2, 4, 6, 8 для первого, второго, третьего и четвертного излучающего элемента соответственно).Figures 17a, 17b, 17c show the frequency dependences of the VSWR for each radiating element in the radiator as part of an infinite array when scanning at angles Theta = 0-65 degrees in the planes Phi = 0, 45, 90 degrees for the invention according to the first (curves 1, 3 , 5, 7 for the first, second, third and fourth radiating element, respectively) and the second embodiment (curves 2, 4, 6, 8 for the first, second, third and fourth radiating element, respectively).

Из графиков видно, что в случае изобретения по первому варианту исполнения (пунктирные линии) КСВн излучающих элементов может достигать 2.6 при отклонении луча на углы 65 градусов. КСВн в случае изобретения по второму варианту исполнения (сплошные линии) не превышает 2.1 в секторе углов Theta=0-65 градусов.It can be seen from the graphs that in the case of the invention according to the first embodiment (dashed lines), the VSWR of the emitting elements can reach 2.6 when the beam is deflected at angles of 65 degrees. VSWR in the case of the invention according to the second embodiment (solid lines) does not exceed 2.1 in the angle sector Theta = 0-65 degrees.

Claims (2)

1. Многослойный печатный излучатель круговой поляризации фазированной антенной решетки с широкоугольным сканированием, выполненный в виде многослойной платы, содержащей шесть слоев металлизации, разделенных слоями диэлектрика, при этом первый слой металлизации включает в себя пассивные элементы четырех излучающих элементов, второй слой металлизации включает в себя возбудители излучающих элементов, каждый из которых расположен под соответствующим пассивным элементом, центр каждого из которых, в свою очередь, электрически соединен с центром соответствующего возбудителя, каждый из упомянутых возбудителей и пассивных элементов выполнен в виде квадрата с отсеченными противолежащими углами, упомянутые возбудители и пассивные элементы расположены таким образом, что центр симметрии каждого из них находится в соответствующей вершине квадрата, а продольная ось симметрии всех возбудителей и соответствующих пассивных элементов параллельна или перпендикулярна проходящей через возбудитель диагонали квадрата, третий слой металлизации включает в себя четыре щели, каждая из которых расположена под соответствующим возбудителем и выполнена таким образом, что имеет две перпендикулярные друг другу оси симметрии, продольные оси симметрии которых образуют угол 45 градусов с продольной осью симметрии соответствующего возбудителя, четвертый слой металлизации включает в себя четыре полосковые линии, каждая из которых электромагнитно связана с соответствующей щелью и с четырьмя полосковыми линиями шестого металлизированного слоя, которые выполнены с возможностью соединения с помощью полосковой или коаксиальной линии с входом или выходом излучающего элемента, упомянутые возбудители и пассивные элементы расположены в окнах, в которых слой металлизации отсутствует, а слои металлизации вокруг них электрически соединены металлизированными отверстиями, расположенными вокруг каждого излучающего элемента, друг с другом, с третьим слоем металлизации и пятым слоем металлизации, являющимися заземляющими.1. Multilayer printed circularly polarized emitter of a phased array antenna with wide-angle scanning, made in the form of a multilayer board containing six metallization layers separated by dielectric layers, while the first metallization layer includes passive elements of four radiating elements, the second metallization layer includes exciters emitting elements, each of which is located under the corresponding passive element, the center of each of which, in turn, is electrically connected to the center of the corresponding exciter, each of the mentioned exciters and passive elements is made in the form of a square with cut off opposite corners, the said exciters and passive elements are located in such a way that the center of symmetry of each of them is at the corresponding vertex of the square, and the longitudinal axis of symmetry of all exciters and corresponding passive elements is parallel or perpendicular to the diagonal passing through the exciter square, the third metallization layer includes four slots, each of which is located under the corresponding exciter and is made in such a way that it has two symmetry axes perpendicular to each other, the longitudinal symmetry axes of which form an angle of 45 degrees with the longitudinal symmetry axis of the corresponding exciter, the fourth metallization layer includes four strip lines, each of which is electromagnetically connected with the corresponding slot and with four strip lines of the sixth metallized layer, which are made with the possibility of being connected by means of a strip or coaxial line with the input or output of the radiating element, the mentioned exciters and passive elements are located in the windows , in which there is no metallization layer, and the metallization layers around them are electrically connected by metallized holes located around each radiating element, with each other, with the third metallization layer and the fifth metallization layer, which are grounding ... 2. Многослойный печатный излучатель круговой поляризации фазированной антенной решетки с широкоугольным сканированием, выполненный в виде многослойной платы, содержащей шесть слоев металлизации, разделенных слоями диэлектрика, при этом первый слой металлизации включает в себя пассивные элементы четырех излучающих элементов, второй слой металлизации включает в себя возбудители излучающих элементов, каждый из которых расположен под соответствующим пассивным элементом, центр каждого из которых, в свою очередь, электрически соединен с центром соответствующего возбудителя, каждый из упомянутых возбудителей и пассивных элементов выполнен в виде квадрата с отсеченными противолежащими углами, упомянутые возбудители и пассивные элементы расположены таким образом, что центр симметрии каждого из них находится в соответствующей вершине квадрата, а продольная ось симметрии всех возбудителей и соответствующих пассивных элементов параллельна или перпендикулярна проходящей через возбудитель диагонали квадрата, третий слой металлизации включает в себя пары щелей, расположенные под каждым из возбудителей, каждая щель выполнена таким образом, что имеет две перпендикулярные друг другу оси симметрии, продольные оси симметрии которых взаимно перпендикулярны и образуют угол 45 градусов с продольной осью симметрии соответствующего возбудителя, четвертый слой металлизации включает в себя четыре пары полосковых линий, каждая из которых электромагнитно связана с соответствующей щелью и с четырьмя парами полосковых линий шестого металлизированного слоя, одна линия из каждой из упомянутых пар полосковых линий шестого металлизированного слоя выполнена с возможностью соединения с помощью полосковой или коаксиальной линии с входом или выходом излучающего элемента, а другая подключена к соответствующей согласованной нагрузке, упомянутые возбудители и пассивные элементы расположены в окнах, в которых слой металлизации отсутствует, а слои металлизации вокруг них электрически соединены металлизированными отверстиями, расположенными вокруг каждого излучающего элемента, друг с другом, с третьим слоем металлизации и пятым слоем металлизации, являющимися заземляющими.2. A multilayer printed circularly polarized emitter of a phased array antenna with wide-angle scanning, made in the form of a multilayer board containing six metallization layers separated by dielectric layers, while the first metallization layer includes passive elements of four radiating elements, the second metallization layer includes exciters emitting elements, each of which is located under the corresponding passive element, the center of each of which, in turn, is electrically connected to the center of the corresponding exciter, each of the mentioned exciters and passive elements is made in the form of a square with cut off opposite corners, the said exciters and passive elements are located in such a way that the center of symmetry of each of them is at the corresponding vertex of the square, and the longitudinal axis of symmetry of all exciters and corresponding passive elements is parallel or perpendicular to the diagonal passing through the exciter square, the third metallization layer includes a pair of slots located under each of the exciters, each slot is made in such a way that it has two symmetry axes perpendicular to each other, the longitudinal symmetry axes of which are mutually perpendicular and form an angle of 45 degrees with the longitudinal symmetry axis of the corresponding exciter, the fourth metallization layer includes four pairs of strip lines, each of which is electromagnetically connected to the corresponding slot and to four pairs of strip lines of the sixth metallized layer, one line from each of the mentioned pairs of strip lines of the sixth metallized layer is made with the possibility of being connected using a strip or coaxial lines with the input or output of the radiating element, and the other is connected to the corresponding matched load, the mentioned exciters and passive elements are located in the windows in which the metallization layer is absent, and the metallization layers around them are electrically connected by metallized th holes located around each radiating element, with each other, with the third metallization layer and the fifth metallization layer, which are grounding.
RU2021111156A 2021-04-19 2021-04-19 Multilayer printed circular polarized phased antenna array with wide-angle scanning (options) RU2761777C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111156A RU2761777C1 (en) 2021-04-19 2021-04-19 Multilayer printed circular polarized phased antenna array with wide-angle scanning (options)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111156A RU2761777C1 (en) 2021-04-19 2021-04-19 Multilayer printed circular polarized phased antenna array with wide-angle scanning (options)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2761777C1 true RU2761777C1 (en) 2021-12-13

Family

ID=79175058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021111156A RU2761777C1 (en) 2021-04-19 2021-04-19 Multilayer printed circular polarized phased antenna array with wide-angle scanning (options)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2761777C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1602148B1 (en) * 2003-03-03 2008-01-23 Robert Bosch GmbH Slot antenna array using ltcc technology
RU113424U1 (en) * 2011-05-20 2012-02-10 Закрытое акционерное общество "Научно-технический Центр Радио антенны и электронная техника" (ЗАО "НТЦ РАННЭТ") ACTIVE PHASED ANTENNA ARRAY FOR TELECOMMUNICATION TERMINAL
WO2012093392A1 (en) * 2011-01-05 2012-07-12 Beam Networks Ltd. Circularly and linearly polarized planar phased array antennae and network systems employing such
RU121962U1 (en) * 2012-05-30 2012-11-10 Александр Михайлович Баранов REFLECTIVE ANTENNA ON MULTILAYERED PCB
RU135457U1 (en) * 2013-07-30 2013-12-10 Закрытое акционерное общество "Научно-технический Центр Радио антенны и электронная техника" (ЗАО "НТЦ РАННЭТ") ACTIVE PHASED ANTENNA ARRAY
RU2603530C2 (en) * 2011-07-29 2016-11-27 Зе Боинг Компани Wide-band linked-ring antenna element for phased arrays
CN109713437A (en) * 2018-12-05 2019-05-03 北京遥测技术研究所 A kind of wide-band high gain circular polarization microstrip antenna

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1602148B1 (en) * 2003-03-03 2008-01-23 Robert Bosch GmbH Slot antenna array using ltcc technology
WO2012093392A1 (en) * 2011-01-05 2012-07-12 Beam Networks Ltd. Circularly and linearly polarized planar phased array antennae and network systems employing such
RU113424U1 (en) * 2011-05-20 2012-02-10 Закрытое акционерное общество "Научно-технический Центр Радио антенны и электронная техника" (ЗАО "НТЦ РАННЭТ") ACTIVE PHASED ANTENNA ARRAY FOR TELECOMMUNICATION TERMINAL
RU2603530C2 (en) * 2011-07-29 2016-11-27 Зе Боинг Компани Wide-band linked-ring antenna element for phased arrays
RU121962U1 (en) * 2012-05-30 2012-11-10 Александр Михайлович Баранов REFLECTIVE ANTENNA ON MULTILAYERED PCB
RU135457U1 (en) * 2013-07-30 2013-12-10 Закрытое акционерное общество "Научно-технический Центр Радио антенны и электронная техника" (ЗАО "НТЦ РАННЭТ") ACTIVE PHASED ANTENNA ARRAY
CN109713437A (en) * 2018-12-05 2019-05-03 北京遥测技术研究所 A kind of wide-band high gain circular polarization microstrip antenna

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4440266B2 (en) Broadband phased array radiator
US6759980B2 (en) Phased array antennas incorporating voltage-tunable phase shifters
EP2248222B1 (en) Circularly polarised array antenna
US4916457A (en) Printed-circuit crossed-slot antenna
US6624787B2 (en) Slot coupled, polarized, egg-crate radiator
US7079082B2 (en) Coplanar waveguide continuous transverse stub (CPW-CTS) antenna for wireless communications
US6166692A (en) Planar single feed circularly polarized microstrip antenna with enhanced bandwidth
US10978812B2 (en) Single layer shared aperture dual band antenna
WO2014081543A1 (en) Dual linear and circularly polarized patch radiator
US20140104135A1 (en) Radiating element for an active array antenna consisting of elementary tiles
RU2761777C1 (en) Multilayer printed circular polarized phased antenna array with wide-angle scanning (options)
US5317324A (en) Printed antenna
CN117080757A (en) Design method of left-right circular polarization switchable microstrip array antenna
Oueslati et al. Wideband low-profile aperture antenna for 5G-applications comprising of a slotted waveguide array and an integrated corporate feed
CN111987446B (en) Dual-polarized short backfire antenna applied to millimeter wave frequency band
EP1417733B1 (en) Phased array antennas incorporating voltage-tunable phase shifters
Guntupalli et al. Multi-dimensional scanning multi-beam array antenna fed by integrated waveguide Butler matrix
Omam et al. High Gain $4\times 4$ SIW Passive Phased Array Antenna
Bai et al. An S/X dual-band shared-aperture phased array antenna
US20230361469A1 (en) Wideband microstrip antenna array based antenna system for ghz communications
RU2802167C1 (en) Bipolar collinear antenna
RU2820493C1 (en) PHASED ANTENNA ARRAY FOR SATELLITE COMMUNICATION IN Ku-BAND
US20230395981A1 (en) Multilayer printed antenna arrangements
Zhao et al. A cross dipole antenna array in LTCC for satellite communication
Hoang et al. Realization of broadband Butler matrix-based beamforming network using reconfigurable synthesized transmission lines