RU2805682C1 - Dual-polarization l and x range broadband combined planar antenna with common phase center - Google Patents

Dual-polarization l and x range broadband combined planar antenna with common phase center Download PDF

Info

Publication number
RU2805682C1
RU2805682C1 RU2023107182A RU2023107182A RU2805682C1 RU 2805682 C1 RU2805682 C1 RU 2805682C1 RU 2023107182 A RU2023107182 A RU 2023107182A RU 2023107182 A RU2023107182 A RU 2023107182A RU 2805682 C1 RU2805682 C1 RU 2805682C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antenna
band
frequency
emitter
dual
Prior art date
Application number
RU2023107182A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Николаевич Кренев
Евгений Михайлович Ильин
Юрий Николаевич Кривов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2805682C1 publication Critical patent/RU2805682C1/en

Links

Abstract

FIELD: antennas.
SUBSTANCE: invention relates to small-sized planar antennas for airborne locators of unmanned aerial vehicles (UAVs), antenna systems for ground penetrating radars, dual-band frequency directional communication systems. A dual-polarization L and X-range broadband combined planar antenna with a common phase centre consists of two antennas, a low-frequency antenna operating in the L-band, and a high-frequency antenna operating in the X-band, with the high-frequency antenna located inside the low-frequency one. The design of the antenna allows the formation of fields with different types of polarization.
EFFECT: creation of a dual-polarization L and X range broadband combined planar antenna with a common phase centre aimed at reducing the weight and dimensions of the antenna system suitable for operating with ultrashort pulses.
3 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к планарным антеннам бортовых локаторов беспилотных летательных аппаратов (БЛА), антенным системам георадаров, двухчастотных систем направленной связи.The invention relates to planar antennas for on-board locators of unmanned aerial vehicles (UAVs), antenna systems for georadars, and dual-frequency directional communication systems.

Для антенн, размещаемых на БЛА, предъявляется ряд требований. Они должны иметь минимальные массогабаритные характеристики и должны быть не выступающими или мало выступающими для сохранения аэродинамических свойств объекта (носителя).There are a number of requirements for antennas placed on UAVs. They must have minimal weight and size characteristics and must be non-protruding or slightly protruding to preserve the aerodynamic properties of the object (carrier).

Одним из многочисленных отличий современных радиолокационных станций от их предшественниц является использование в антенной решетке независимых антенн с ортогональными линейными поляризациями и работающих в двух и трех частотных диапазонах со сверхкороткими импульсами (СКИ). Эти антенны позволяют станции излучать и принимать сигнал с произвольной поляризацией. Кроме того, использование двухчастотных антенн с разными поляризациями позволяет выяснить поляризационную структуру принимаемого сигнала и тем самым получить больше информации о цели в сравнении с классическими радиолокаторами. Рабочие частоты находятся в разных частотных диапазонах [Самарин О.Ф., Савостьянов В.Ю., Кудашев B.C., Ровкин М.Е., Алексеев А.С., Русское Д.А., Киселев С.В., Борзов А.Б. Многофункциональная интегрированная двухдиапазонная радиолокационная система для летательных аппаратов // Патент на изобретение: ФГБОУ ВО МГТУ им. Н.Э. Баумана, АО «НПФ «Микран». №2621714 от 01.06.2016 г.; Ильин Е.М., Полубехин А.И., Кривов Ю.Н. Многофункциональный бортовой радиолокационный комплекс // Патент на изобретение: ФГБОУ ВО МГТУ им. Н.Э. Баумана, №2670980 от 26.10.2018.; С.И. Бойчук, Д.Д. Габриэльян, В.И.Демченко, А.О. Жуков, А.Е. Коровкин, Д.Я. Раздоркин, А.В. Шипулин, Двухполяризационная зеркальная антенна радиолокационной системы обнаружения объектов // Вестник воздушно-космической обороны №1(17), 2018 г.]. Поляризационная информация используется для распознавания радиолокационных целей по поляризационному портрету, а также для повышения помехоустойчивости алгоритмов цифровой обработки сигналов. В двух и более диапазонной локации с когерентной меж диапазонной обработкой, при обеспечении совмещения фазовых центров антенных систем различных диапазонов, становится возможным реализация меж диапазонных суммарно-разностных и фазоразностных алгоритмов пеленгации и углового сопровождения, что существенно, в разы повысит информативность радиолокационных систем по сравнению с вариантом комплексирования информации после независимой обработки в разных частотных диапазонах.One of the many differences between modern radar stations and their predecessors is the use in the antenna array of independent antennas with orthogonal linear polarizations and operating in two and three frequency ranges with ultrashort pulses (USP). These antennas allow the station to emit and receive a signal with arbitrary polarization. In addition, the use of dual-frequency antennas with different polarizations makes it possible to determine the polarization structure of the received signal and thereby obtain more information about the target in comparison with classical radars. Operating frequencies are in different frequency ranges [Samarin O.F., Savostyanov V.Yu., Kudashev V.S., Rovkin M.E., Alekseev A.S., Russkoe D.A., Kiselev S.V., Borzov A. B. Multifunctional integrated dual-band radar system for aircraft // Patent for invention: Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education MSTU. N.E. Bauman, JSC NPF Mikran. No. 2621714 dated June 1, 2016; Ilyin E.M., Polubekhin A.I., Krivov Yu.N. Multifunctional airborne radar complex // Patent for invention: Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education MSTU named after. N.E. Bauman, No. 2670980 dated October 26, 2018; S.I. Boychuk, D.D. Gabrielyan, V.I. Demchenko, A.O. Zhukov, A.E. Korovkin, D.Ya. Razdorkin, A.V. Shipulin, Dual-polarization mirror antenna of a radar system for detecting objects // Bulletin of Aerospace Defense No. 1(17), 2018]. Polarization information is used to recognize radar targets by polarization portrait, as well as to increase the noise immunity of digital signal processing algorithms. In two or more band locations with coherent inter-band processing, while ensuring the alignment of the phase centers of antenna systems of different ranges, it becomes possible to implement inter-band total-difference and phase-difference algorithms for direction finding and angular tracking, which will significantly increase the information content of radar systems compared to option of integrating information after independent processing in different frequency ranges.

Требование многодиапазонности локационных станций обусловлено тем, что в разных частотных диапазонах качество радиолокационной информации (РЛИ) зависит от вида объектов, их маскировки, погодных условий и т.п. РЛИ в разных частотных диапазонах существенно дополняют друг друга, особенно при решении большого разнообразия военных и хозяйственных задач.The requirement for multi-band location stations is due to the fact that in different frequency ranges the quality of radar information (RL) depends on the type of objects, their camouflage, weather conditions, etc. Radar images in different frequency ranges significantly complement each other, especially when solving a wide variety of military and economic problems.

В современных бортовых РЛС, антенные системы по габаритам составляют примерно 20-40%, а по массе - 15-30% от массогабаритных параметров бортовой РЛС в целом. Поэтому реализация перспективных технологий создания антенных систем дает большие возможности по снижению массы и габаритов РЛС в целом. Одной из таких технологий является создание и внедрение конформных антенных систем, логично вписанных в конструктив летательного аппарата [Е.М. Ильин, Ю.Н. Кривов, А.И. Полубехин, А.Н. Кренев, А.Г. Черевко Вестник СибГУТИ. №3 (43) 2018. Многофункциональный бортовой РЛК с конформной антенной системой для беспилотных летательных аппаратов малой дальности.]In modern airborne radars, antenna systems are approximately 20-40% in size, and 15-30% in weight, of the weight and size parameters of the airborne radar as a whole. Therefore, the implementation of promising technologies for creating antenna systems provides great opportunities to reduce the weight and dimensions of the radar as a whole. One of these technologies is the creation and implementation of conformal antenna systems that are logically integrated into the design of the aircraft [E.M. Ilyin, Yu.N. Krivov, A.I. Polubekhin, A.N. Krenev, A.G. Cherevko Bulletin of SibGUTI. No. 3 (43) 2018. Multifunctional airborne radar with a conformal antenna system for short-range unmanned aerial vehicles.]

На сегодняшний день существует ряд разработок в этой области:To date, there are a number of developments in this area:

Так, например, известна двухчастотная микрополосковая антенна круговой поляризации, содержащая металлический экран, два излучающих элемента в виде металлических пластин, расположенных одна над другой параллельно металлическому экрану и разделенных диэлектрическими подложками, и коаксиальную линию передачи с одной точкой возбуждения с прямоугольными пластинами. Возбуждение осуществляется коаксиальной линией передачи, внешний проводник которой, подсоединен к экрану, а центральная жила электрически соединена с верхним излучающим элементом. Нижний излучающий элемент возбуждается полем излучения верхнего излучающего элемента. Излучающие элементы имеют разные размеры, поэтому резонируют на разных частотах. [Патент №2495518 Чуфаров М.В., Аполлонов Н.Т., Бабушкин А.В., Львова Л.А. Двухдиапазонная микрополосковая антенна круговой поляризации // патент №2495518, опубликовано: 10.10.2013, бюл. №28.].For example, a dual-frequency microstrip circularly polarized antenna is known, containing a metal screen, two radiating elements in the form of metal plates located one above the other parallel to the metal screen and separated by dielectric substrates, and a coaxial transmission line with one excitation point with rectangular plates. Excitation is carried out by a coaxial transmission line, the outer conductor of which is connected to the screen, and the central core is electrically connected to the upper radiating element. The lower radiating element is excited by the radiation field of the upper radiating element. The radiating elements have different sizes, so they resonate at different frequencies. [Patent No. 2495518 Chufarov M.V., Apollonov N.T., Babushkin A.V., Lvova L.A. Dual-band microstrip antenna of circular polarization // patent No. 2495518, published: 10.10.2013, bulletin. No. 28.].

Недостатками данной конструкции являются узкая рабочая полоса, поскольку применяется материал ФЛАН-5 с высоким 8, это видно и на графике, невозможность управления поляризациями, так как имеется всего один вход, невозможность работы на приемопередатчики с разными частотами. Применение многослойной конструкции увеличивает вдвое толщину антенны и ее вес.The disadvantages of this design are a narrow operating band, since the FLAN-5 material with a high 8 is used, this can be seen in the graph, the inability to control polarizations, since there is only one input, and the inability to work with transceivers with different frequencies. The use of a multilayer structure doubles the thickness of the antenna and its weight.

Также известна совмещенная многовибраторная микрополосковая антенна, состоящая из объединенных в симметричные вибраторы пар плеч, выполненных в виде тонкого слоя металла, нанесенного на непроводящую подложку. При этом пары плеч имеют различные размеры, причем большие плечи имеют полую форму, а пары плеч меньшего размера могут быть целиком размещены внутри плеча симметричного вибратора большего размера. Для формирования однонаправленного излучения параллельно подложке может быть размещен проводящий экран-рефлектор, отдаленный от подложки на некоторое расстояние, подбираемое из условия минимизации коэффициента стоячей волны и уровня обратного излучения [Патент, №2571914 Кабетов Р.В., Каланчин Н.А. Совмещенная микрополосковая антенна // опубликовано: 27.12.2015, бюл. №36].A combined multivibrator microstrip antenna is also known, consisting of pairs of arms combined into symmetrical vibrators, made in the form of a thin layer of metal deposited on a non-conducting substrate. In this case, pairs of arms have different sizes, with large arms having a hollow shape, and pairs of smaller arms can be entirely placed inside the arm of a larger symmetrical vibrator. To generate unidirectional radiation, a conductive reflector screen can be placed parallel to the substrate, distant from the substrate at a certain distance, selected from the condition of minimizing the standing wave coefficient and the level of backward radiation [Patent, No. 2571914 Kabetov R.V., Kalanchin N.A. Combined microstrip antenna // published: 12/27/2015, bulletin. No. 36].

Недостатком данной конструкции является формирование электромагнитного поля только одной поляризации, а двухточечная схема возбуждения вибраторов подразумевает установку согласующих устройств со сдвигом фаз на 180 градусов и узкие полосы рабочих частот в обоих диапазонах. Это в свою очередь усложняет конструкцию антенны в части запитки, особенно в сантиметровом диапазоне длин волн.The disadvantage of this design is the formation of an electromagnetic field of only one polarization, and the two-point excitation circuit of the vibrators implies the installation of matching devices with a phase shift of 180 degrees and narrow operating frequency bands in both ranges. This in turn complicates the design of the antenna in terms of power supply, especially in the centimeter wavelength range.

Известна микрополосковая антенна, реализуемая в патенте на полезную модель [№167296 Клионовски К.К., Широкополосная двухдиапазонная микрополосковая антенна // Патент на полезную модель, №167296.], представляющая собой диэлектрическую подложку, выполненную в форме плоского прямоугольного параллелепипеда или диска, с одной стороны которой, закреплен металлический экран, а с другой стороны - излучающий элемент в форме прямоугольника с угловыми круговыми вырезами, центры окружностей которых, расположены в вершинах прямоугольника. К излучателю подведены два осесимметрично расположенных коаксиальных кабеля, по которым подаются равные по амплитуде и противоположные по фазе сигналы. Технический результат заключается в возможности приема и передачи радиосигналов в одном диапазоне частот с полосой более 40% или в двухдиапазонах частот с полосой более 20% в каждом из диапазонов. В режиме передачи сигнала на каждый коаксиальный кабель, подключенный к излучателю, подается радиосигнал одинаковой амплитуды, но со сдвигом фазы 180 градусов в одном кабеле относительно другого.A known microstrip antenna is implemented in a patent for a utility model [No. 167296 Klionovski K.K., Wideband dual-band microstrip antenna // Patent for a utility model, No. 167296.], which is a dielectric substrate made in the form of a flat rectangular parallelepiped or disk, with on one side of which a metal screen is fixed, and on the other side there is a radiating element in the shape of a rectangle with angular circular cutouts, the centers of the circles of which are located at the vertices of the rectangle. Two axisymmetrically located coaxial cables are connected to the emitter, through which signals equal in amplitude and opposite in phase are supplied. The technical result consists in the possibility of receiving and transmitting radio signals in one frequency range with a bandwidth of more than 40% or in two frequency ranges with a bandwidth of more than 20% in each range. In signal transmission mode, each coaxial cable connected to the emitter is supplied with a radio signal of the same amplitude, but with a phase shift of 180 degrees in one cable relative to the other.

Такая конструкция антенны также имеет ряд существенных недостатков, а именно: антенна работает с волнами одной поляризации, возбуждение излучающих пластин требует делителя мощности и фазосдвигающего устройства. Разнос частот лежит в пределах одного частотного диапазона. Антенна может работать только на один приемопередатчик, т.к. имеет всего один вход.This antenna design also has a number of significant disadvantages, namely: the antenna operates with waves of the same polarization; excitation of the radiating plates requires a power divider and a phase-shifting device. The frequency spacing lies within the same frequency range. The antenna can only work for one transceiver, because... has only one entrance.

Наиболее близкой по техническому решению к описываемой антенне и взятой за прототип подходит антенна, конструкция которой, показана на стр. 610 в [Банков С.Е., Антенны спутниковых навигаторов. - М.: Издательство «Перо», 2014. - 693 с.; Modern Antenna Design, Second Edition, By Thomas A. Milligan Copyright, 2005 John Wiley & Sons, Inc.]The closest technical solution to the described antenna and taken as a prototype is the antenna whose design is shown on page 610 in [S.E. Banks, Antennas for satellite navigators. - M.: Pero Publishing House, 2014. - 693 pp.; Modern Antenna Design, Second Edition, By Thomas A. Milligan Copyright, 2005 John Wiley & Sons, Inc.]

Конструкция двухслойной, двухчастотной планарной антенны (ПА), состоит из двух ПА, расположенных одна над другой. Причем высокочастотная ПА, функционирующая в диапазоне (F2) располагается непосредственно на верхней поверхности низкочастотной ПА, работающей в диапазоне (F1). При этом верхний проводник низкочастотной антенны, одновременно является нижним проводником (экраном) высокочастотной антенны. Поскольку размеры низкочастотной ПА больше размеров высокочастотной, последняя не выступает за пределы антенны диапазона (F1). Для возбуждения двухчастотной антенны используется одноточечное подключение коаксиальной линии.The design of a two-layer, dual-frequency planar antenna (PA) consists of two PAs located one above the other. Moreover, the high-frequency PA operating in the range (F2) is located directly on the upper surface of the low-frequency PA operating in the range (F1). In this case, the upper conductor of the low-frequency antenna is also the lower conductor (screen) of the high-frequency antenna. Since the dimensions of the low-frequency PA are larger than the dimensions of the high-frequency PA, the latter does not protrude beyond the range antenna (F1). To drive a dual-frequency antenna, a single-point coaxial line connection is used.

К недостаткам данной конструкции относятся: узкая рабочая полоса антенн в обоих диапазонах, расположение антенн одна над другой увеличивают общую высоту антенны, невозможность работы с приемопередатчиками в двухдиапазонах одновременно и невозможность работы с ортогональными поляризациями.The disadvantages of this design include: a narrow operating band of antennas in both bands, the placement of antennas one above the other increases the overall height of the antenna, the inability to work with transceivers in dual bands simultaneously and the inability to work with orthogonal polarizations.

Задачей предлагаемого изобретения является создание широкополосной малогабаритной планарной двухдиапазонной антенны с управляемой поляризацией, пригодной для работы с СКИ, с рабочими частотами в L-диапазоне (f0=1250 МГц) и Х-диапазоне (f0=10 ГГц), каждый вход антенны подключается к своему приемопередатчику.The objective of the present invention is to create a broadband, small-sized planar dual-band antenna with controlled polarization, suitable for working with SRS, with operating frequencies in the L-band (f0=1250 MHz) and X-band (f0=10 GHz), each antenna input is connected to its own transceiver.

Техническим результатом является создание малогабаритной широкополосной планарной двухдиапазонной антенны с ортогональными поляризациями в обоих диапазонах с общим фазовым центром, направленное на уменьшение веса и габаритов антенной системы и пригодной для работы со сверхкороткими импульсами.The technical result is the creation of a small-sized broadband planar dual-band antenna with orthogonal polarizations in both bands with a common phase center, aimed at reducing the weight and dimensions of the antenna system and suitable for working with ultrashort pulses.

Двухдиапазонная планарная антенна двойной поляризации состоит из двух антенн, низкочастотной работающей в диапазоне L и высокочастотной работающей в диапазоне X, причем высокочастотная антенна расположена внутри низкочастотной.A dual-band, dual-polarization planar antenna consists of two antennas, a low-frequency L-band and a high-frequency X-band, with the high-frequency antenna located inside the low-frequency antenna.

Низкочастотная антенна содержит экран, на котором установлена диэлектрическая пластина с sr близким к единице, например, материал типа ПС-1-100 с εr=1,05 и отверстием в центре, на другой поверхности которой, расположена излучающая пластина квадратной формы также с отверстием в центре. Диаметр отверстия излучателя совпадает с диаметром отверстия диэлектрической пластины. Линейные размеры излучателя и диэлектрической пластины одинаковые и выбираются из соотношения , где - длина ребра излучателя. Высота ПА с электродинамической точки зрения ограничена неравенством:A low-frequency antenna contains a screen on which is mounted a dielectric plate with s r close to unity, for example, a PS-1-100 type material with ε r = 1.05 and a hole in the center, on the other surface of which there is a square-shaped radiating plate also with hole in the center. The diameter of the emitter hole coincides with the diameter of the hole of the dielectric plate. The linear dimensions of the emitter and dielectric plate are the same and are selected from the ratio , Where - length of the emitter edge. The height of the PA from an electrodynamic point of view is limited by the inequality:

h - высота подложки, ε - диэлектрическая проницаемость подложки. Для максимального уменьшения высоты антенны с сохранением рабочей полосы, толщина диэлектрика взята 0,08λ. Через диэлектрическую пластину к излучателю проходят два питающих штыря, имеющие гальванический контакт с излучающим элементом и центральными штырями СВЧ разъемов, например SMA, установленных с обратной стороны экрана.h is the height of the substrate, ε is the dielectric constant of the substrate. To minimize the height of the antenna while maintaining the working band, the dielectric thickness is taken to be 0.08λ. Two power pins pass through the dielectric plate to the emitter, having galvanic contact with the radiating element and the central pins of microwave connectors, for example SMA, installed on the back side of the screen.

Точки подключения штырей к полосковому излучателю расположены на одном расстоянии от центра квадратного излучателя под углом 90 градусов, причем расстояния от его центра соответствуют требованию согласования линий передачи с планарной антенной. Импеданс изменяется от нуля в центре до сопротивления на краю примерно так:The connection points of the pins to the strip emitter are located at the same distance from the center of the square emitter at an angle of 90 degrees, and the distances from its center correspond to the requirement of matching the transmission lines with the planar antenna. The impedance changes from zero at the center to resistance at the edge something like this:

где Ri - входное сопротивление, Re - входное сопротивление на краю и х - расстояние от центра излучателя, Я - высота подъема излучателя. Точку подачи СВЧ энергии при заданном входном сопротивлении можно найти из формулы:where R i is the input resistance, R e is the input resistance at the edge and x is the distance from the center of the emitter, I is the height of the emitter. The point at which microwave energy is supplied at a given input resistance can be found from the formula:

Каждый разъем с помощью фидера подключен к своему приемопередатчику L - диапазона. Наличие двух разъемов и двух фидеров позволяет возбуждать две ортогональные поляризации, а при создании фазового сдвига между ними, круговые и эллиптические поляризации. Фазовые сдвиги формируются схемами управления приемопередатчиков. Применение диэлектрического материала с низкой диэлектрической проницаемостью позволило увеличить рабочую полосу антенны и снизить потери в диэлектрике, что позволило увеличить рабочий диапазон и работать антеннам со сверх короткими импульсами, тем самым, повысить КПД антенны и сделать конструкцию жесткой и виброустойчивой, особенно это необходимо при использовании в БЛА.Each connector is connected via a feeder to its own L-band transceiver. The presence of two connectors and two feeders makes it possible to excite two orthogonal polarizations, and when creating a phase shift between them, circular and elliptical polarizations. Phase shifts are generated by the control circuits of the transceivers. The use of a dielectric material with low dielectric constant made it possible to increase the operating band of the antenna and reduce losses in the dielectric, which made it possible to increase the operating range and operate antennas with ultra-short pulses, thereby increasing the efficiency of the antenna and making the structure rigid and vibration-resistant, this is especially necessary when used in UAV.

Поскольку в центре экрана существует некоторая область, в которой отсутствуют электрические токи, в случае антенны L - диапазона эта область находится из соотношения D/λ=0,01÷0,28, где D - диаметр отверстия. Поэтому, если у излучателя удалить часть поверхности ограниченной диаметром D, то существенных изменений параметров антенны не происходит. Антенна X - диапазона устанавливается внутри низкочастотной антенны. В центре экрана низкочастотной антенны в отверстии диэлектрической пластины устанавливается вторая диэлектрическая пластина толщиной 0,13λ, поверх которой, установлен второй излучающий элемент Х-диапазона. Через диэлектрическую пластину к излучателю проходят два питающих штыря имеющие гальванический контакт с излучающим элементом и центральными штырями малогабаритных СВЧ разъемов, например SMP, установленных с обратной стороны экрана. Точки подключения (10) показаны на фиг. 2. Каждый разъем с помощью фидера подключен к своему приемопередатчику X - диапазона. Такая конструкция позволяет формировать поля с разными видами поляризации.Since there is a certain area in the center of the screen in which there are no electric currents, in the case of an L-band antenna this area is found from the ratio D/λ=0.01÷0.28, where D is the diameter of the hole. Therefore, if a part of the surface limited by diameter D is removed from the emitter, then no significant changes in the antenna parameters occur. The X-band antenna is installed inside the low-frequency antenna. In the center of the low-frequency antenna screen, in the hole of the dielectric plate, a second dielectric plate with a thickness of 0.13λ is installed, on top of which a second X-band radiating element is installed. Two power pins pass through the dielectric plate to the emitter and have galvanic contact with the radiating element and the central pins of small-sized microwave connectors, for example SMP, installed on the back of the screen. The connection points (10) are shown in Fig. 2. Each connector is connected to its own X-band transceiver using a feeder. This design allows the formation of fields with different types of polarization.

Описание чертежей:Description of drawings:

на Фиг. 1. Разрез совмещенной двухдиапазонной антенны:in Fig. 1. Section of a combined dual-band antenna:

1 - экран антенны L и X диапазона, 2 - диэлектрическая подложка антенны L диапазона, 3 - излучатель антенны L диапазона, 4 - отверстие в излучателе и диэлектрической подложке антенны L диапазона, 5 - питающие фидеры антенны L диапазона, 6 - диэлектриеская подложка антенны X диапазона, 7 - излучатель антенны X диапазона, 8 - питающие фидеры антенны X диапазона.1 - screen of the L and X band antennas, 2 - dielectric substrate of the L band antenna, 3 - emitter of the L band antenna, 4 - hole in the emitter and dielectric substrate of the L band antenna, 5 - supply feeders of the L band antenna, 6 - dielectric substrate of the X antenna range, 7 - X-band antenna emitter, 8 - X-band antenna feeders.

на Фиг. 2. Изображена совмещенная двухдиапазонная антенна, вид сверху: 1 - экран, 2 - диэлектрик, 3 - излучатель L диапазона, отверстие в антенне L диапазона, запитывающие штыри, 6 - диэлектрик антенны X диапазона, 7 - излучатель X диапазона, 7 - запитывающие штыри.in Fig. 2. Shown is a combined dual-band antenna, top view: 1 - screen, 2 - dielectric, 3 - L-band emitter, hole in the L-band antenna, power pins, 6 - X-band antenna dielectric, 7 - X-band emitter, 7 - power pins .

на Фиг. 3. Показано КСВ антенны L диапазона в зависимости от частоты.in Fig. 3. The SWR of the L band antenna is shown depending on the frequency.

на Фиг. 4. Показано КСВ антенны X диапазона в зависимости от частотыin Fig. 4. Shown is the SWR of the X band antenna depending on the frequency

на Фиг. 5. Показан график диаграммы направленности антенны L -диапазона.in Fig. 5. A graph of the radiation pattern of an L-band antenna is shown.

на Фиг. 6. Показан график диаграммы направленности антенны X -диапазона.in Fig. 6. A graph of the X-band antenna radiation pattern is shown.

на Фиг. 7. Макет антенны, вид сверху,in Fig. 7. Antenna layout, top view,

на Фиг. 8. Макет антенны вид сзади.in Fig. 8. Antenna layout, rear view.

Claims (6)

1. Двухполяризационная L и X диапазона комбинированная планарная антенна с общим фазовым центром, состоящая из двух антенн, низкочастотной, содержащей экран, на котором установлена диэлектрическая пластина с отверстием в центре, на другой поверхности которой расположена излучающая пластина квадратной формы также с отверстием в центре, работающей в диапазоне L, где через диэлектрическую пластину к излучателю проходят два питающих штыря, имеющие гальванический контакт с излучающим элементом и центральными штырями СВЧ разъемов, установленных с обратной стороны экрана, и каждый разъем с помощью фидера подключен к своему приемопередатчику L диапазона, при этом размеры сторон излучателя и толщина диэлектрической пластины низкочастотной антенны выбираются из соотношения:1. Dual-polarization L and X band combined planar antenna with a common phase center, consisting of two antennas, low-frequency, containing a screen on which a dielectric plate with a hole in the center is mounted, on the other surface of which there is a square-shaped radiating plate also with a hole in the center, operating in the L band, where two power pins pass through the dielectric plate to the emitter, having galvanic contact with the radiating element and the central pins of the microwave connectors installed on the back side of the screen, and each connector is connected to its L band transceiver using a feeder, with dimensions sides of the emitter and the thickness of the dielectric plate of the low-frequency antenna are selected from the ratio: где - длина ребра излучателя, D - диаметр отверстия в излучателе L диапазона, h - высота диэлектрической пластины,Where - length of the emitter edge, D - diameter of the hole in the L range emitter, h - height of the dielectric plate, и высокочастотной антенны, работающей в X диапазоне, которая установлена в центре экрана антенны L диапазона, также содержащей диэлектрическую пластину, поверх которой установлен второй излучающий элемент X диапазона, и через диэлектрическую пластину к излучателю проходят два питающих штыря, имеющие гальванический контакт с излучающим элементом и центральными штырями малогабаритных СВЧ разъемов, установленных с обратной стороны экрана, при этом каждый разъем с помощью фидера подключен к своему приемопередатчику X диапазона, причем высокочастотная антенна расположена внутри низкочастотной.and a high-frequency antenna operating in the X band, which is installed in the center of the screen of the L band antenna, also containing a dielectric plate, on top of which a second X-band radiating element is installed, and two power pins pass through the dielectric plate to the emitter, having galvanic contact with the radiating element and the central pins of small-sized microwave connectors installed on the back of the screen, with each connector connected to its own X-band transceiver using a feeder, with the high-frequency antenna located inside the low-frequency one. 2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что используется диэлектрик с низкой диэлектрической проницаемостью для увеличения широкополосности. 2. The antenna according to claim 1, characterized in that a dielectric with a low dielectric constant is used to increase broadband. 3. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что точки подключения проводников к планарному излучателю расположены на одном расстоянии от центра квадратного излучателя под углом 90°.3. The antenna according to claim 1, characterized in that the connection points of the conductors to the planar emitter are located at the same distance from the center of the square emitter at an angle of 90°.
RU2023107182A 2023-03-23 Dual-polarization l and x range broadband combined planar antenna with common phase center RU2805682C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2805682C1 true RU2805682C1 (en) 2023-10-23

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2621714C1 (en) * 2016-07-01 2017-06-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Multifunctional integrated dual-band radar system for aircraft
CN105811102B (en) * 2016-05-23 2018-06-12 中国电子科技集团公司第五十四研究所 A kind of miniaturization low section broadband double-circle polarization microstrip antenna
RU2670980C1 (en) * 2017-12-28 2018-10-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Multifunctional on-board radar complex
WO2021105961A1 (en) * 2019-11-30 2021-06-03 Indian Institute of Technology Kharagpur Wideband electromagnetically coupled microstrip patch antenna for 60 ghz millimeter wave phased array
WO2021181318A1 (en) * 2020-03-12 2021-09-16 Molex Cvs Grand Blanc, Llc Stacked patch antenna
CN114883793A (en) * 2022-04-24 2022-08-09 西安交通大学 Broadband and high-power-capacity patch antenna based on capacitive coupling feed

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105811102B (en) * 2016-05-23 2018-06-12 中国电子科技集团公司第五十四研究所 A kind of miniaturization low section broadband double-circle polarization microstrip antenna
RU2621714C1 (en) * 2016-07-01 2017-06-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Multifunctional integrated dual-band radar system for aircraft
RU2670980C1 (en) * 2017-12-28 2018-10-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Multifunctional on-board radar complex
WO2021105961A1 (en) * 2019-11-30 2021-06-03 Indian Institute of Technology Kharagpur Wideband electromagnetically coupled microstrip patch antenna for 60 ghz millimeter wave phased array
WO2021181318A1 (en) * 2020-03-12 2021-09-16 Molex Cvs Grand Blanc, Llc Stacked patch antenna
CN114883793A (en) * 2022-04-24 2022-08-09 西安交通大学 Broadband and high-power-capacity patch antenna based on capacitive coupling feed

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chen, Ying; Vaughan, Rodney G. Dual-Polarized L-Band and Single-Polarized X-Band Shared-Aperture SAR Array. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Volume: 66, Issue: 7, July 2018, pp. 3391-3400. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9825373B1 (en) Monopatch antenna
US9520655B2 (en) Dual-polarized radiating patch antenna
US5940036A (en) Broadband circularly polarized dielectric resonator antenna
Wang et al. A wideband conformal end-fire antenna array mounted on a large conducting cylinder
US10978812B2 (en) Single layer shared aperture dual band antenna
CN109860994B (en) Planar microstrip patch antenna with broadband end-fire circular polarization characteristic
US6335710B1 (en) Tuneable spiral antenna
Wahab et al. Small antenna using transmission line uniform for X-band navigation radar
Song et al. Novel mmWave Wireless Power Transfer Systems Using Broadband Circularly Polarized Rectennas and Leaky Wave Transmitters
Shukla et al. Single feed stacked circularly polarized patch antenna for dual band NavIC receiver of launch vehicles
Srivastava et al. Microstrip patch antenna: A survey
Ahn et al. A dual‐polarized cylindrical conformal array antenna suitable for unmanned aerial vehicles
RU2805682C1 (en) Dual-polarization l and x range broadband combined planar antenna with common phase center
CN105305051A (en) Elliptical circular polarization microstrip antenna
Knott Design of a printed dipole antenna array for a passive radar system
Volkov et al. Enhanced directivity of low-profile wideband antenna based on artificial magnetic conductor
CN105305050A (en) Circular cut-arc microstrip antenna
Sadiq et al. Null-filled shaped beam horizontally polarized omnidirectional antenna
Park et al. Compact Holographic Antenna using Pillbox Feeding Structure
Real et al. Phased array antennas for mmWave frequency spectrum for 5G communication
Li et al. Left-Hand Circularly Polarized Phased Array with High Gain for Mobile Satellite Communications
RU211959U1 (en) REDUCED P-BAND ANTENNA
RU199496U1 (en) MODEL OF A FULL POLARIZED ANTENNA SYSTEM
JPH08316726A (en) Electric field/magnetic field microstrip antenna
RU173890U1 (en) ANTENNA MODULE