RU2812810C2 - Method for exciting slot antenna with multi-loop conductor and device for its implementation - Google Patents

Method for exciting slot antenna with multi-loop conductor and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2812810C2
RU2812810C2 RU2021111964A RU2021111964A RU2812810C2 RU 2812810 C2 RU2812810 C2 RU 2812810C2 RU 2021111964 A RU2021111964 A RU 2021111964A RU 2021111964 A RU2021111964 A RU 2021111964A RU 2812810 C2 RU2812810 C2 RU 2812810C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slot
antenna
conductor
slot antenna
holes
Prior art date
Application number
RU2021111964A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021111964A (en
Inventor
Николай Иванович Войтович
Борис Викторович Жданов
Original Assignee
Николай Иванович Войтович
Борис Викторович Жданов
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Иванович Войтович, Борис Викторович Жданов filed Critical Николай Иванович Войтович
Publication of RU2021111964A publication Critical patent/RU2021111964A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2812810C2 publication Critical patent/RU2812810C2/en

Links

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention relates to a method for exciting a slot antenna and a device for its implementation and is used in antenna-feeder devices. The technical result is an expansion of the tuning range of the slot antenna and ease of adjustment of the matching of the slot antenna with the feeder. The result is achieved by the fact that the slot antenna is excited by a multi-loop conductor, while N are made in the conducting plate with the slot, where N≥1, holes on one side and M, where M≥1, holes on the other side relative to the longitudinal axis of the slot, the outer conductor of the coaxial feeder is galvanically connected to a plate with a slot in the area of one of the holes from a set of N holes, the central conductor and the dielectric of the feeder are inserted in series into N holes to form N-1 loops, then laid above or below the slot to form a loop, inserted sequentially into the M holes to form M-1 loops.
EFFECT: expansion of the tuning range of the slot antenna and ease of adjustment of the matching of the slot antenna with the feeder.
2 cl, 7 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Настоящий способ возбуждения щелевой антенны и устройство для его реализации относятся к области радиотехники, а именно к антенно-фидерным устройствам.The present method of exciting a slot antenna and the device for its implementation relate to the field of radio engineering, namely to antenna-feeder devices.

Уровень техникиState of the art

Известен способ возбуждения щелевой антенны [А.Л. Драбкин, В.Л. Зузенко, А.Г. Кислов "Антенно-фидерные устройства". М.: Советское радио. - 1974; рис. XI.8 на стр. 241], отрезком проводника, расположенным между длинными кромками щели. Питание отрезка проводника выполняют, например, коаксиальным кабелем, следующим образом: коаксиальный кабель укладывают на пластину со щелью, внешний проводник коаксиального кабеля гальванически соединяют с пластиной в первой точке на первой длинной кромке щели, центральный проводник коаксиального кабеля гальванически соединяют с первым концом упомянутого отрезка проводника, второй конец которого имеет гальванический контакт с пластиной во второй точке на второй длинной кромке щели. В качестве отрезка проводника, возбуждающего щелевую антенну, может быть использован центральный проводник кабеля после удаления с кабеля оболочки и внешнего проводника на участке между кромками щели. Для обеспечения согласования щелевой антенны с коаксиальным кабелем точки гальванического контакта внешнего проводника коаксиального кабеля с первой длинной кромкой щели и отрезка проводника со второй длинной кромкой щели, смещают из центра щели в сторону короткой кромки щели (Вторую точку гальванического контакта располагают напротив первой точки гальванического контакта).There is a known method for exciting a slot antenna [A.L. Drabkin, V.L. Zuzenko, A.G. Kislov "Antenna-feeder devices". M.: Soviet radio. - 1974; rice. XI.8 on page 241], a piece of conductor located between the long edges of the slit. The conductor section is powered, for example, by a coaxial cable, as follows: the coaxial cable is laid on a plate with a slot, the outer conductor of the coaxial cable is galvanically connected to the plate at a first point on the first long edge of the slot, the center conductor of the coaxial cable is galvanically connected to the first end of the said conductor section , the second end of which is in galvanic contact with the plate at a second point on the second long edge of the slot. The central conductor of the cable can be used as a section of conductor exciting the slot antenna after removing the sheath and outer conductor from the cable in the area between the edges of the slot. To ensure matching of the slot antenna with the coaxial cable, the points of galvanic contact of the outer conductor of the coaxial cable with the first long edge of the slot and the piece of conductor with the second long edge of the slot are shifted from the center of the slot towards the short edge of the slot (The second point of galvanic contact is located opposite the first point of galvanic contact) .

Недостатки описанного выше способа возбуждения щелевой антенны и устройства его реализации:Disadvantages of the above-described method of exciting a slot antenna and the device for its implementation:

- узкий диапазон настройки щелевой антенны с коаксиальным кабелем; здесь и далее под диапазоном настройки антенны с фидером мы понимаем диапазон частот, в котором КСВН в фидере, питающем антенну, на частоте настройки не будет превышать допустимую величину КСВНдоп. Естественно стремление получить в фидере на частоте настройки режим бегущей волны (КСВН=1),- narrow tuning range of the slot antenna with coaxial cable; hereinafter, by the tuning range of an antenna with a feeder, we mean the frequency range in which the VSWR in the feeder feeding the antenna at the tuning frequency will not exceed the permissible VSWR value permissible . It is natural to strive to obtain a traveling wave mode (VSWR = 1) in the feeder at the tuning frequency,

- сложность в нахождении точки гальванического контакта внешнего проводника коаксиального кабеля с пластиной на первой кромке щели для обеспечения согласования щели с коаксиальным кабелем; упомянутая сложность обусловлена узкой полосой частот согласования,- difficulty in finding the point of galvanic contact of the outer conductor of the coaxial cable with the plate on the first edge of the slot to ensure alignment of the slot with the coaxial cable; the mentioned complexity is due to the narrow matching frequency band,

- в конструкции щелевой антенны отсутствует возможность компенсации реактивной составляющей входного сопротивления антенны,- in the design of the slot antenna there is no possibility of compensating the reactive component of the antenna input impedance,

- вследствие несимметричного возбуждения антенны появляется волна, распространяющаяся в линии, образованные внешним проводником коаксиального кабеля и пластиной; в результате наблюдается заметное излучение кабеля (антенный эффект фидера), при этом характеристики антенны существенным образом зависят от внешних эксплуатационных факторов.- due to asymmetric excitation of the antenna, a wave appears that propagates into the lines formed by the outer conductor of the coaxial cable and the plate; As a result, noticeable cable radiation is observed (feeder antenna effect), while the antenna characteristics significantly depend on external operational factors.

Наиболее близким к заявленному техническому решению - прототипом - является щелевая антенна по патенту RU 2574172 C1 (RU 2574172 C1, H01Q 13/12 (2006.01), «ЩЕЛЕВАЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ АНТЕННА», Патентообладатель: ФГБОУ ВПО "Южно-Уральский государственный университет" (Национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) (RU), Авторы: Войтович Н.И., Клыгач Д.С., Низаметдинов Д.И., Репин Η.Н.. Щелевая цилиндрическая антенна содержит проводящий цилиндрический корпус с продольной щелью с первой и второй длинными кромками и фидер, дополнительно содержит первый проводящий хомут, второй проводящий хомут и согласующий отрезок кабеля, при этом первый хомут расположен с образованием гальванического контакта на первой кромке щели, второй хомут расположен с образованием гальванического контакта на второй кромке щели, фидер проложен на поверхности цилиндра вдоль прямой линии, диаметрально противоположной продольной оси щели, с загибом в окрестности точки возбуждения щели, проложен через первый хомут с образованием внешним проводником фидера гальванического контакта с первым хомутом, согласующий отрезок кабеля проложен через второй хомут; центральный проводник фидера гальванически соединен с первым концом возбуждающего проводника, второй конец которого соединён с центральным проводником согласующего отрезка кабеля.The closest to the claimed technical solution - the prototype - is the slot antenna according to the patent RU 2574172 C1 (RU 2574172 C1, H01Q 13/12 (2006.01), "SLIT CYLINDRICAL ANTENNA", Patent holder: FSBEI HPE "South Ural State University" (National Research University) (FSBEI HPE "SUSU" (National Research University)) (RU), Authors: Voitovich N.I., Klygach D.S., Nizametdinov D.I., Repin N.N.. The slot cylindrical antenna contains a conducting cylindrical body with a longitudinal slot with first and second long edges and a feeder, additionally comprising a first conductive clamp, a second conductive clamp and a matching section of cable, wherein the first clamp is located to form a galvanic contact on the first edge of the slot, the second clamp is located to form a galvanic contact on the second edge of the slot , the feeder is laid on the surface of the cylinder along a straight line diametrically opposite to the longitudinal axis of the slot, with a bend in the vicinity of the point of excitation of the slot, laid through the first clamp with the outer conductor of the feeder forming a galvanic contact with the first clamp, a matching section of cable is laid through the second clamp; the central conductor of the feeder is galvanically connected to the first end of the exciting conductor, the second end of which is connected to the central conductor of the matching cable section.

Недостатки способа возбуждения и устройства его реализации упомянутой выше щелевой цилиндрической антенны:Disadvantages of the excitation method and the device for its implementation of the above-mentioned slot cylindrical antenna:

- узкий диапазон настройки щелевой антенны с коаксиальным кабелем,- narrow tuning range of the slot antenna with coaxial cable,

- упомянутое устройство возбуждения применимо лишь для возбуждения щели на замкнутой цилиндрической поверхности,- the mentioned excitation device is applicable only for exciting a slot on a closed cylindrical surface,

- настройка щелевой цилиндрической антенны в резонанс путём подрезания согласующего отрезка кабеля обуславливает смещение резонанса щелевой цилиндрической антенны в сторону низких частот, при необходимости перенастройки антенны в резонанс на частоте исходного диапазона, необходимо устанавливать в конструкцию щелевой цилиндрической антенны новый согласующий отрезок кабеля,- tuning a slotted cylindrical antenna to resonance by cutting the matching section of the cable causes a shift in the resonance of the slotted cylindrical antenna towards low frequencies; if it is necessary to reconfigure the antenna to resonance at the frequency of the original range, it is necessary to install a new matching section of cable into the design of the slotted cylindrical antenna,

- многократная настройка щелевой цилиндрической антенны в резонанс в диапазоне частот ведет к неэффективному использованию комплектующих из-за необходимости замены согласующего отрезка кабеля.- repeated tuning of a slotted cylindrical antenna to resonance in the frequency range leads to inefficient use of components due to the need to replace the matching cable section.

Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention

Технический результат предложенного способа возбуждения щелевой антенны и устройства его реализации заключается:The technical result of the proposed method of exciting a slot antenna and the device for its implementation is:

- в расширении диапазона настройки щелевой антенны,- expanding the tuning range of the slot antenna,

- в удобстве настройки согласования щелевой антенны с фидером.- in the convenience of setting up the coordination of the slot antenna with the feeder.

Технический результат достигается за счет введения в антенну дополнительно многопетлевого проводника и регулировки количества и геометрических размеров петель многопетлевого проводника.The technical result is achieved by introducing an additional multi-loop conductor into the antenna and adjusting the number and geometric dimensions of the loops of the multi-loop conductor.

Введение в состав щелевой антенны многопетлевого проводника позволяет решать следующие задачи:The introduction of a multi-loop conductor into the slot antenna makes it possible to solve the following problems:

- настройки по согласованию щелевой антенны с фидером в широком диапазоне частот,- settings for matching the slot antenna with the feeder in a wide frequency range,

- компенсация реактивной составляющей входного сопротивления щелевой антенны за счет изменения количества и размеров петель многопетлевого проводника,- compensation of the reactive component of the input impedance of a slot antenna by changing the number and size of loops of a multi-loop conductor,

- обеспечение передачи максимальной мощности СВЧ-сигнала за счет согласования щелевой антенны с фидером,- ensuring the transmission of maximum microwave signal power by matching the slot antenna with the feeder,

- обеспечивает возможность многократной настройки щелевой антенны в резонанс в рабочем диапазоне частот.- provides the ability to repeatedly tune the slot antenna to resonance in the operating frequency range.

Решение поставленных задач поясняется ниже чертежами.The solution to the problems is illustrated below with drawings.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг. 1 представлено сечение щелевой антенны, возбуждаемой трёхпетлевым проводником, плоскостью, перпендикулярной длинным кромкам щели. Щелевая антенна запитана коаксиальным кабелем.In fig. Figure 1 shows a cross-section of a slot antenna excited by a three-loop conductor, a plane perpendicular to the long edges of the slot. The slot antenna is powered by a coaxial cable.

На фиг. 1 введены следующие обозначения:In fig. 1 the following notations are introduced:

1 - щелевая антенна, возбуждаемая трёхпетлевым проводником,1 - slot antenna excited by a three-loop conductor,

2 - проводящая пластина,2 - conductive plate,

3 - щель,3 - slot,

4 - коаксиальный кабель,4 - coaxial cable,

5 - первый конец коаксиального кабеля,5 - first end of the coaxial cable,

6 - второй конец коаксиального кабеля,6 - second end of the coaxial cable,

7 - соединитель радиочастотный,7 - radio frequency connector,

8 - трёхпетлевой проводник,8 - three-loop conductor,

9 - отверстия в пластине с первой стороны относительно продольной оси щели,9 - holes in the plate on the first side relative to the longitudinal axis of the slot,

10 - отверстия в пластине со второй стороны относительно продольной оси щели,10 - holes in the plate on the second side relative to the longitudinal axis of the slot,

11 - внешний проводник коаксиального кабеля,11 - outer conductor of the coaxial cable,

12 - гальванический контакт внешнего проводника коаксиального кабеля с пластиной,12 - galvanic contact of the outer conductor of the coaxial cable with the plate,

13 - центральный проводник коаксиального кабеля,13 - central conductor of the coaxial cable,

14 - диэлектрик коаксиального кабеля.14 - dielectric of a coaxial cable.

На фиг. 2 представлена щелевая антенна, возбуждаемая многопетлевым проводником, в собранном виде.In fig. Figure 2 shows an assembled slot antenna excited by a multi-loop conductor.

На фиг. 3. представлена щелевая антенна, возбуждаемая многопетлевым проводником, в собранном виде, с фидером, расположенным на проводящей пластине параллельно продольной оси ОО щели.In fig. Fig. 3 shows a slot antenna excited by a multi-loop conductor, assembled, with a feeder located on a conducting plate parallel to the longitudinal axis of the OO slot.

На фиг. 4. представлено сечение, проходящее через ось коаксиального кабеля 4, питающего щелевую антенну, возбуждаемую многопетлевым проводником.In fig. 4. shows a cross-section passing through the axis of a coaxial cable 4 feeding a slot antenna excited by a multi-loop conductor.

На фиг. 5 представлены зависимости КСВН от частоты щелевой антенны, возбуждаемой многопетлевым проводником, по настоящему изобретению.In fig. 5 shows the VSWR as a function of the frequency of a slot antenna excited by a multi-loop conductor according to the present invention.

На фиг. 5 введены следующие обозначения:In fig. 5 the following notations are introduced:

15 - зависимость КСВН щелевой антенны, возбуждаемой многопетлевым проводником, от частоты для первой конфигурации многопетлевого проводника,15 - dependence of the VSWR of a slot antenna excited by a multi-loop conductor on frequency for the first configuration of a multi-loop conductor,

16 - зависимость КСВН щелевой антенны, возбуждаемой многопетлевым проводником, от частоты для второй конфигурации многопетлевого элемента,16 - dependence of the VSWR of a slot antenna excited by a multi-loop conductor on frequency for the second configuration of a multi-loop element,

17 - зависимость КСВН щелевой антенны, возбуждаемой многопетлевым проводником, от частоты для третьей конфигурации многопетлевого возбуждающего элемента,17 - dependence of the VSWR of a slot antenna excited by a multi-loop conductor on frequency for the third configuration of a multi-loop exciting element,

18 - зависимость КСВН щелевой антенны, возбуждаемой многопетлевым проводником, от частоты для четвертой конфигурации многопетлевого возбуждающего элемента,18 - dependence of the VSWR of a slot antenna excited by a multi-loop conductor on frequency for the fourth configuration of a multi-loop exciting element,

19 - зависимость КСВН щелевой антенны, возбуждаемой многопетлевым проводником, от частоты для пятой конфигурации многопетлевого возбуждающего элемента,19 - dependence of the VSWR of a slot antenna excited by a multi-loop conductor on frequency for the fifth configuration of a multi-loop exciting element,

20 - зависимость КСВН щелевой антенны, возбуждаемой многопетлевым проводником, от частоты для шестой конфигурации многопетлевого возбуждающего элемента,20 - dependence of the VSWR of a slot antenna excited by a multi-loop conductor on frequency for the sixth configuration of a multi-loop exciting element,

21 - огибающая семейства зависимостей КСВН щелевой антенны, возбуждаемой многопетлевым проводником, от частоты для совокупности конфигураций многопетлевого проводника.21 - envelope of the family of dependences of the VSWR of a slot antenna excited by a multi-loop conductor on frequency for a set of configurations of a multi-loop conductor.

На фиг. 6 представлены зависимости КСВН «классической» щелевой антенны в диапазоне частот.In fig. Figure 6 shows the VSWR dependences of a “classical” slot antenna in the frequency range.

На фиг. 6 введены следующие обозначения:In fig. 6 the following notations are introduced:

22 - зависимость КСВН «классической» щелевой антенны от частоты для первой позиции гальванического контакта внешнего проводника и центрального проводника на кромках щели антенны-прототипа,22 - dependence of the VSWR of a “classical” slot antenna on frequency for the first position of the galvanic contact of the outer conductor and the central conductor at the edges of the slot of the prototype antenna,

23 - зависимость КСВН «классической» щелевой антенны от частоты для второй позиции гальванического контакта внешнего проводника и центрального проводника на кромках щели антенны-прототипа,23 - dependence of the VSWR of a “classical” slot antenna on frequency for the second position of the galvanic contact of the outer conductor and the central conductor at the edges of the slot of the prototype antenna,

24 - зависимость КСВН «классической» щелевой антенны от частоты для третьей позиции гальванического контакта внешнего проводника и центрального проводника на кромках щели антенны-прототипа,24 - dependence of the VSWR of a “classical” slot antenna on frequency for the third position of the galvanic contact of the outer conductor and the central conductor at the edges of the slot of the prototype antenna,

25 - огибающая семейства зависимостей «классической» щелевой антенны от частоты для совокупности позиции контакта внешнего проводника и центрального проводника на кромках щели.25 - envelope of the family of dependences of the “classical” slot antenna on frequency for the set of contact positions of the outer conductor and the central conductor at the edges of the slot.

На фиг. 7 представлены для сравнения диапазоны настройки по КСВН щелевой антенны, возбуждаемой многопетлевым проводником, по настоящему изобретению и «классической» щелевой антенны.In fig. 7 shows for comparison the VSWR tuning ranges of a slot antenna excited by a multi-loop conductor according to the present invention and a “classical” slot antenna.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Обратимся к фиг. 1, на которой представлено сечение щелевой антенны, с трёхпетлевым проводником в плоскости, перпендикулярной длинным кромкам щели, по настоящему изобретению. Антенна 1 содержит проводящую пластину 2 со щелью 3, фидер 4 с первым 5 и вторым 6 концами, соединитель радиочастотный 7, многопетлевой проводник 8. На проводящей пластине 2 выполнены в общем случае N отверстий 9 с первой стороны (на фиг. 1 N=2) и Μ отверстий 10 со второй стороны (на фиг. 1 М=2) относительно продольной оси щели 3 соответственно. Внешний проводник 11 фидера 4 имеет гальванический контакт 12 с проводящей пластиной 2. Второй конец 6 фидера 4 заделан в соединитель радиочастотный 7.Referring to FIG. 1, which is a cross-section of a slot antenna, with a three-loop conductor in a plane perpendicular to the long edges of the slot, according to the present invention. Antenna 1 contains a conductive plate 2 with a slot 3, a feeder 4 with the first 5 and second 6 ends, a radio frequency connector 7, a multi-loop conductor 8. On the conductive plate 2, in general, N holes 9 are made on the first side (in Fig. 1 N=2 ) and M of the holes 10 on the second side (in Fig. 1 M=2) relative to the longitudinal axis of the slot 3, respectively. The outer conductor 11 of feeder 4 has a galvanic contact 12 with the conductive plate 2. The second end 6 of feeder 4 is embedded in a radio frequency connector 7.

В качестве проводящей пластины 2 со щелью 3 может быть использован лист из такого материала как алюминий, медь, латунь, фольгированный гетинакс и другие листовые проводящие материалы.A sheet of material such as aluminum, copper, brass, foil-coated getinax and other sheet conductive materials can be used as a conductive plate 2 with a slot 3.

В качестве фидера 4 может быть использован серийный коаксиальный кабель.A serial coaxial cable can be used as feeder 4.

Изготовление щелевой антенны 1 по настоящему изобретению удобно тем, что фидер 4 и многопетлевой проводник 8 могут быть выполнены из одного и того же коаксиального кабеля. На участке от соединителя радиочастотного 7 до входа в первое из N отверстий кабель служит в качестве фидера. На участке от входа в первое из N отверстий и до конца многопетлевого проводника оболочка и внешний проводник удалены. Центральный проводник и диэлектрик, освобождённые от оболочки и внешнего проводника коаксиального кабеля, формируют многопетлевой проводник, возбуждающий щелевую антенну.Manufacturing the slot antenna 1 according to the present invention is convenient in that the feeder 4 and the multi-loop conductor 8 can be made of the same coaxial cable. In the section from the radio frequency connector 7 to the entrance to the first of the N holes, the cable serves as a feeder. In the area from the entrance to the first of N holes to the end of the multi-loop conductor, the sheath and outer conductor are removed. The central conductor and dielectric, freed from the sheath and outer conductor of the coaxial cable, form a multi-loop conductor that excites the slot antenna.

Для образования гальванического контакта 12 внешнего проводника 11 фидера 4 с проводящей пластиной 2 может быть использован, например, оловянно-свинцовый припой. Предварительно поверхность проводящей пластины 2 покрывают хорошо проводящим слоем, например, слоем сплава олово-висмут.To form galvanic contact 12 of the outer conductor 11 of the feeder 4 with the conductive plate 2, for example, tin-lead solder can be used. Previously, the surface of the conductive plate 2 is coated with a highly conductive layer, for example, a layer of a tin-bismuth alloy.

В качестве соединителя радиочастотного 7 может быть использован серийный соединитель радиочастотный, коаксиальный.As a radio frequency connector 7, a serial radio frequency coaxial connector can be used.

В проводящей пластине 2 выполняют щель 3, N отверстий 9, где N≥1, с одной стороны относительно продольной оси щели 3 и М, где М≥1, отверстий 10 с другой её стороны. Внешний проводник фидера 11 на его первом конце 5 гальванически соединяют с пластиной 2 со щелью 3 в области первого отверстия из совокупности N отверстий 9. Центральный проводник 13 фидера с диэлектриком последовательно вводят в N отверстий 9, с образованием N-1 петель, прокладывают его над (под) щелью 3, с образованием петли, вводят последовательно в Μ отверстий 10 на другой стороне относительно продольной оси щели 3 с образованием М-1 петель.In the conductive plate 2 there is a slot 3, N holes 9, where N≥1, on one side relative to the longitudinal axis of the slot 3 and M, where M≥1, holes 10 on its other side. The outer conductor of the feeder 11 at its first end 5 is galvanically connected to the plate 2 with a slot 3 in the area of the first hole from a set of N holes 9. The central conductor 13 of the feeder with a dielectric is sequentially inserted into the N holes 9, forming N-1 loops, laid over (under) the slot 3, with the formation of a loop, is introduced sequentially into the M holes 10 on the other side relative to the longitudinal axis of the slot 3 with the formation of M-1 loops.

Фидер 4 может быть подведен к антенне ортогонально к поверхности платы 2, как это показано на фиг. 2. Такой вариант удобен тогда, когда щелевая антенна используется с отражателем, т.е. является односторонней щелевой антенной. Фидер 4 может быть расположен на поверхности пластины 2, как это показано на фиг. 3 и фиг. 4. Этот вариант удобен при использовании двусторонней щели в экране.Feeder 4 can be connected to the antenna orthogonally to the surface of board 2, as shown in FIG. 2. This option is convenient when a slot antenna is used with a reflector, i.e. is a one-way slot antenna. The feeder 4 may be located on the surface of the plate 2, as shown in FIG. 3 and fig. 4. This option is convenient when using a double-sided slot in the screen.

Принцип работыPrinciple of operation

Щелевая антенна, возбуждаемая многопетлевым проводником, работает следующим образом. В режиме передачи по коаксиальному кабелю подводится электромагнитная энергия к многопетлевому проводнику. В результате протекания электрического тока по многопетлевому проводнику в непосредственной окрестности проводника возникает магнитное поле, под действием которого между длинными кромками щели возникает электрическое поле, порождающее поверхностные электрические токи на поверхности пластины. Поверхностные токи являются вторичными источниками электромагнитного поля в окружающем пространстве.A slot antenna excited by a multi-loop conductor operates as follows. In coaxial cable transmission mode, electromagnetic energy is supplied to a multi-loop conductor. As a result of the flow of electric current through a multi-loop conductor, a magnetic field arises in the immediate vicinity of the conductor, under the influence of which an electric field arises between the long edges of the slot, generating surface electric currents on the surface of the plate. Surface currents are secondary sources of the electromagnetic field in the surrounding space.

За счет изменения количества или геометрических размеров петель многопетлевого проводника появляется возможность настройки щелевой антенны в резонанс в широком диапазоне частот.By changing the number or geometric dimensions of loops of a multi-loop conductor, it becomes possible to tune a slot antenna to resonance in a wide frequency range.

Пример щелевой антенны, возбуждаемой многопетлевым проводникомExample of a slot antenna excited by a multi-loop conductor

Выполнено моделирование характеристик образца щелевой антенны, возбуждаемой многопетлевым проводником, как показано на фиг. 2. Изготовлен макет щелевой антенны, возбуждаемой трёхпетлевым проводником.The characteristics of a sample slot antenna excited by a multi-loop conductor were simulated, as shown in Fig. 2. A prototype of a slot antenna excited by a three-loop conductor was made.

Макет щелевой антенны, возбуждаемой трёхпетлевым проводником, содержит пластину из алюминиевого сплава АМГ6 размером 195×110 мм, в центре которой выполнена щель 180×10 мм. Толщина пластины 2 мм. На пластине выполнены четыре отверстия. Центры отверстий расположены на прямой линии, проходящей через центр антенны перпендикулярно к продольной оси щели. Центры первых отверстий, лежащих по разные стороны от продольной оси щели, расположены на расстоянии 20 мм от оси щели. Вторые отверстия отстоят от первых отверстий на расстоянии 15 мм. К одному из вторых отверстий (для определённости, назовём его правым) подведён ортогонально к пластине коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Оплётка кабеля расчёсана и распаяна на пластину припоем ПОС 61. С части коаксиального кабеля за пределами второго отверстия с правой стороны удалены оболочка и оплётка. Центральный проводник в диэлектрике пропущен через первое правое отверстие с образованием первой петли, проложен под щелью с образованием второй петли, пропущен через первое левое отверстие в пластине, а затем пропущен через второе отверстие с образованием третьей петли. Высота петель могла регулироваться в пределах от 2 мм до 20 мм.The prototype of a slot antenna excited by a three-loop conductor contains a plate made of aluminum alloy AMG6 measuring 195 × 110 mm, in the center of which there is a slit 180 × 10 mm. Plate thickness 2 mm. There are four holes on the plate. The centers of the holes are located on a straight line passing through the center of the antenna perpendicular to the longitudinal axis of the slot. The centers of the first holes, lying on opposite sides of the longitudinal axis of the slot, are located at a distance of 20 mm from the axis of the slot. The second holes are spaced 15 mm from the first holes. A coaxial cable with a characteristic impedance of 50 Ohms is connected to one of the second holes (for definiteness, let's call it the right one) orthogonally to the plate. The cable braid is combed and soldered onto the plate using POS 61 solder. The sheath and braid are removed from the part of the coaxial cable outside the second hole on the right side. The center conductor in the dielectric is passed through the first right hole to form a first loop, passed under the slot to form a second loop, passed through the first left hole in the plate, and then passed through the second hole to form a third loop. The height of the loops could be adjusted from 2 mm to 20 mm.

На фиг. 6 приведены расчётные зависимости КСВН от частоты для шести вариантов высот (конфигураций) петель. Как видно из рассмотрения графиков на фиг. 5, изменением высоты петель можно смещать полосу согласования антенны с фидером в широком диапазоне частот.In fig. Figure 6 shows the calculated dependences of VSWR on frequency for six variants of loop heights (configurations). As can be seen from examining the graphs in Fig. 5, by changing the height of the loops, you can shift the matching band of the antenna with the feeder in a wide frequency range.

На фиг. 6 представлены результаты моделирования согласования щелевой антенны с фидером при традиционном возбуждении антенны отрезком проводника, расположенным между длинными кромками щели.In fig. Figure 6 presents the results of modeling the matching of a slot antenna with a feeder with traditional excitation of the antenna by a piece of conductor located between the long edges of the slot.

На фиг. 7 для сравнения приведены огибающие минимумов зависимости КСВН от частоты. Как видно из рассмотрения графиков на фиг. 7, полоса настройки щелевой антенны, возбуждаемой многопетлевым проводником, существенно шире полосы настройки щелевой антенны, возбуждаемой отрезком проводника между длинными кромками щели. Так, например, на уровне КСВН=1,15 диапазоны настройки отличаются в 8 раз.In fig. For comparison, Fig. 7 shows the envelopes of the minima of the dependence of VSWR on frequency. As can be seen from examining the graphs in Fig. 7, the tuning band of a slot antenna excited by a multi-loop conductor is significantly wider than the tuning band of a slot antenna excited by a section of conductor between the long edges of the slot. So, for example, at the VSWR level = 1.15, the tuning ranges differ by 8 times.

Эксперименты, проведённые на макете щелевой антенны, возбуждаемой многопетлевым проводником, показали, что диапазон настройки антенны с фидером по согласованию на уровне КСВН=1,1 составляет 400 МГц при средней частоте диапазона настройки, равной 1000 МГц. Таким образом, полоса настройки щелевой антенны, возбуждаемой многопетлевым проводником, на порядок превышает величину полосы настройки щелевой антенны, возбуждаемой отрезком проводника, расположенным между длинными кромками щели.Experiments carried out on a mock-up of a slot antenna excited by a multi-loop conductor showed that the tuning range of the antenna with the feeder, as agreed upon at the VSWR level = 1.1, is 400 MHz with an average frequency of the tuning range equal to 1000 MHz. Thus, the tuning bandwidth of a slot antenna excited by a multi-loop conductor is an order of magnitude greater than the tuning bandwidth of a slot antenna excited by a section of conductor located between the long edges of the slot.

ПрименениеApplication

Щелевая антенна, возбуждаемая многопетлевым проводником, может использоваться как самостоятельная передающая, приёмная или приёмопередающая антенна, а также являться излучающим элементом антенной решётки, облучателем апертурных антенн, возбудителем коробчатых антенн.A slot antenna excited by a multi-loop conductor can be used as an independent transmitting, receiving or transceiver antenna, as well as being a radiating element of an antenna array, a feeder for aperture antennas, and an exciter for box antennas.

Должно быть ясным, что в качестве фидера щелевой антенны, возбуждаемой многопетлевым проводником, может служить не только коаксиальный кабель, но и любая другая линия передачи электромагнитной энергии, содержащая проводники: симметричная полосковая линия, несимметричная полосковая линия, микрополосковая линия передачи. Многопетлевой проводник может быть выполнен из проводника с иными формами поперечного сечения: квадратного, прямоугольного, эллиптического, сечения не канонической формы. В качестве диэлектрика может использоваться любой диэлектрический материал: полиэтилен, фторопласт и другие.It should be clear that not only a coaxial cable, but also any other electromagnetic energy transmission line containing conductors can serve as the feeder of a slot antenna excited by a multi-loop conductor: a symmetrical strip line, an asymmetric strip line, a microstrip transmission line. A multi-loop conductor can be made of a conductor with other cross-sectional shapes: square, rectangular, elliptical, or a non-canonical cross-section. Any dielectric material can be used as a dielectric: polyethylene, fluoroplastic and others.

Claims (2)

1. Способ возбуждения щелевой антенны многопетлевым проводником, отличающийся тем, что щелевую антенну возбуждают многопетлевым проводником, размещенным в плоскости, перпендикулярной плоскости щели.1. A method for exciting a slot antenna with a multi-loop conductor, characterized in that the slot antenna is excited with a multi-loop conductor placed in a plane perpendicular to the plane of the slot. 2. Щелевая антенна, содержащая проводящую пластину со щелью, коаксиальный фидер с внешним проводником и центральным проводником в диэлектрике, отличающаяся тем, что в проводящей пластине со щелью выполнены N, где N≥1, отверстий с одной стороны относительно продольной оси щели на прямой линии, пересекающейся с осью щели, М, где М≥1, отверстий с другой ее стороны на продолжении упомянутой прямой линии, внешний проводник коаксиального фидера соединен гальванически с пластиной со щелью в области одного из отверстий из совокупности N отверстий, центральный проводник фидера в диэлектрике расположен в плоскости, проходящей через упомянутую прямую перпендикулярно плоскости со щелью, введен последовательно в N отверстий с образованием N-1 петель, далее проложен над или под щелью с образованием петли и далее введен последовательно в М отверстий с образованием М-1 петель.2. A slot antenna containing a conducting plate with a slot, a coaxial feeder with an outer conductor and a central conductor in a dielectric, characterized in that the conductive plate with a slot has N, where N≥1, holes on one side relative to the longitudinal axis of the slot in a straight line , intersecting with the axis of the slot, M, where M≥1, holes on its other side on the continuation of the mentioned straight line, the outer conductor of the coaxial feeder is galvanically connected to the plate with the slot in the area of one of the holes from a set of N holes, the central conductor of the feeder is located in the dielectric in a plane passing through the said straight line perpendicular to the plane with the slot, inserted sequentially into N holes to form N-1 loops, then laid above or below the slot to form a loop, and then inserted sequentially into M holes to form M-1 loops.
RU2021111964A 2021-04-26 Method for exciting slot antenna with multi-loop conductor and device for its implementation RU2812810C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021111964A RU2021111964A (en) 2022-10-26
RU2812810C2 true RU2812810C2 (en) 2024-02-02

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU862280A1 (en) * 1977-12-19 1981-09-07 Военная Ордена Ленина Краснознаменная Академия Связи Им.С.М.Буденного Short wave slot aerial
US6759985B2 (en) * 1999-12-22 2004-07-06 Commissariat A L'energie Atomique Anisotropic composite antenna
WO2005038977A1 (en) * 2003-10-15 2005-04-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Resonator
RU2419928C1 (en) * 2010-05-12 2011-05-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" Stripped slot antenna
RU2422955C1 (en) * 2010-06-01 2011-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" Stripline slit antenna (versions)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU862280A1 (en) * 1977-12-19 1981-09-07 Военная Ордена Ленина Краснознаменная Академия Связи Им.С.М.Буденного Short wave slot aerial
US6759985B2 (en) * 1999-12-22 2004-07-06 Commissariat A L'energie Atomique Anisotropic composite antenna
WO2005038977A1 (en) * 2003-10-15 2005-04-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Resonator
RU2419928C1 (en) * 2010-05-12 2011-05-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" Stripped slot antenna
RU2422955C1 (en) * 2010-06-01 2011-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" Stripline slit antenna (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2176656C (en) Broadband circularly polarized dielectric resonator antenna
US7245268B2 (en) Quadrifilar helical antenna
TW447171B (en) Broadband miniaturized slow-wave antenna
US20060232474A1 (en) Antenna system
KR101059047B1 (en) Metamaterial Omni-directional Circularly Polarized Antenna
KR20000011121A (en) Planar antenna device
KR20070037694A (en) Antenna, radio device, method of designing antenna, and method of measuring operating frequency of antenna
US11075461B2 (en) Horn antenna
KR20070077464A (en) Circular waveguide antenna and circular waveguide array antenna
US20070080866A1 (en) Antenna
JP2009188895A (en) Antenna device
WO2008032886A1 (en) Antenna for wireless communication and method of fabricating the same
CN111682312B (en) Asymmetrically cut patch antenna along E plane
Iwasaki A circularly polarized rectangular microstrip antenna using single-fed proximity-coupled method
RU2812810C2 (en) Method for exciting slot antenna with multi-loop conductor and device for its implementation
EP4080676A1 (en) Electromagnetic band-gap structure
RU116695U1 (en) ULTRA-BAND ANTENNA
RU2110120C1 (en) Dipole with shunt and coaxial feeder
WO2006011723A1 (en) Quadrifilar helical antenna
RU2488925C1 (en) Ultra-wideband antenna
RU2269187C2 (en) Slit antenna
RU2507648C2 (en) Hybrid slit antenna
US7586455B2 (en) Method and apparatus for antenna systems
Olokede et al. A multifunctional antenna with a small form factor: Designing a novel series-fed compact triangular microstrip ring resonator antenna array
RU2574172C1 (en) Cylindrical slit antenna