RU86051U1

RU86051U1 - ANTENNA

Info

Publication number: RU86051U1
Application number: RU2008147324/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Павлович Хилов; Владимир Владимирович Хилов
Original assignee: Владимир Павлович Хилов; Владимир Владимирович Хилов
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2009-08-20

Abstract

1. Антенна, содержащая, по меньшей мере, одну двухуровневую структуру, состоящую из многоугольных элементов, соединенных друг с другом электрически, по меньшей мере, через одну точку контакта и электромагнитно через небольшой разрыв, обеспечивающий электромагнитное соединение, отличающаяся тем, что многоугольные элементы имеют разное число сторон. ! 2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что двухуровневая структура установлена в конфигурации несимметричного вибратора. ! 3. Антенна по п.2, отличающаяся тем, что двухуровневая структура установлена перпендикулярно плоскости противовеса. ! 4. Антенна по п.2, отличающаяся тем, что двухуровневая структура установлена под углом больше 0 или меньше 90º к плоскости противовеса. ! 5. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что двухуровневая структура установлена параллельно плоскости противовеса в конфигурации накладной антенны. ! 6. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что двухуровневая структура включена, по меньшей мере, в одно плечо антенны дипольной конструкции. ! 7. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что двухуровневая структура образует часть антенны копланарной конфигурации с плоскостью противовеса. ! 8. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что она может быть использована в качестве части антенной решетки. ! 9. Антенна по любому из пп.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, отличающаяся тем, что двухуровневая структура содержит многоугольные элементы различных форм. ! 10. Антенна по любому из пп.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, отличающаяся тем, что не все зоны или участки контакта между многоугольными элементами имеют одинаковую площадь или одинаковую протяженность.1. Antenna containing at least one two-level structure consisting of polygonal elements electrically connected to each other via at least one contact point and electromagnetically through a small gap providing an electromagnetic connection, characterized in that the polygonal elements have different number of parties. ! 2. The antenna according to claim 1, characterized in that the two-level structure is installed in the configuration of an asymmetric vibrator. ! 3. The antenna according to claim 2, characterized in that the two-level structure is mounted perpendicular to the counterweight plane. ! 4. The antenna according to claim 2, characterized in that the two-level structure is installed at an angle greater than 0 or less than 90º to the counterweight plane. ! 5. The antenna according to claim 1, characterized in that the two-level structure is installed parallel to the plane of the counterweight in the configuration of the patch antenna. ! 6. The antenna according to claim 1, characterized in that the two-level structure is included in at least one arm of the dipole antenna. ! 7. The antenna according to claim 1, characterized in that the two-level structure forms part of the coplanar configuration antenna with the counterweight plane. ! 8. The antenna according to claim 1, characterized in that it can be used as part of the antenna array. ! 9. The antenna according to any one of claims 1, or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, or 7, or 8, characterized in that the two-level structure contains polygonal elements of various shapes. ! 10. The antenna according to any one of paragraphs.1, or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, or 7, or 8, characterized in that not all zones or contact areas between the polygonal elements have the same area or the same length .

Description

Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к антеннам, образованных набором геометрических элементов Антенна может быть использована в области телекоммуникаций, в частности в телевидении, в радиовещании для приема телевизионных и радиовещательных сигналов.The utility model relates to radio engineering, namely to antennas formed by a set of geometric elements. The antenna can be used in the field of telecommunications, in particular in television, in broadcasting for receiving television and broadcasting signals.

Известны антенны, образованные набором геометрических элементов (многоугольников, многогранников), связанных электромагнитно и сгруппированных так, что в структуре антенны можно различать каждый из основных элементов, образующих ее.Antennas are known that are formed by a set of geometric elements (polygons, polyhedrons) that are connected electromagnetically and grouped so that each of the main elements that form it can be distinguished in the structure of the antenna.

Так в патенте Испании ES-A-9800954 предложена мультитреугольная структура с геометрией, выполненной так, что антенны можно использовать в базовых станциях сотовой телефонной связи. Такая антенна состоит из трех треугольников, соединенных только в их вершинах. Это узко специализированная конструкция для конкретных условий применения.So in the Spanish patent ES-A-9800954 a multi-triangular structure with a geometry made so that the antennas can be used in base stations of a cellular telephone communication is proposed. Such an antenna consists of three triangles connected only at their vertices. It is a highly specialized design for specific applications.

Наиболее близкой является конструкция антенны по патенту RU №2253925, МПК H01Q 19/30, 2005 г., содержащая по меньшей мере одну многоуровневую структуру, образованную набором подобных геометрических элементов с одинаковым числом сторон или граней, электромагнитно связанных друг с другом. Такая антенна может одновременно работать на нескольких частотах и при этом имеет небольшие размеры.The closest is the antenna design according to patent RU No. 2253925, IPC H01Q 19/30, 2005, containing at least one multilevel structure formed by a set of similar geometric elements with the same number of sides or faces electromagnetically connected to each other. Such an antenna can simultaneously operate at several frequencies and at the same time has a small size.

Однако свойства таких антенн ограничены специфичной геометрической формой излучающего элемента и их подобием, поэтому не всегда возможно сконструировать практичные и экономичные варианты антенн, имеющие более широкие рабочие диапазоны частот в требуемых зонах радиочастотного спектра.However, the properties of such antennas are limited by the specific geometric shape of the radiating element and their similarity; therefore, it is not always possible to construct practical and economical versions of antennas having wider operating frequency ranges in the required areas of the radio frequency spectrum.

Полезной моделью решается задача создания практичной и экономичной антенны небольших размеров, позволяющей иметь (выбирать) рабочие диапазоны частот антенны произвольно, а не кратно (идентично или подобно) для нескольких частотных диапазонов, как в прототипе.A useful model solves the problem of creating a practical and economical antenna of small size, which allows you to have (select) the operating frequency ranges of the antenna arbitrarily, and not multiple (identical or similar) for several frequency ranges, as in the prototype.

Сущность технического решения заключается в том, что антенна, содержит по меньшей мере, одну двухуровневую структуру, состоящую из многоугольных элементов, имеющих разное число сторон, и соединенных друг с другом электрически (гальваническое соединение) и электромагнитно (через небольшой разрыв, обеспечивающий электромагнитную связь).The essence of the technical solution lies in the fact that the antenna contains at least one two-level structure consisting of polygonal elements having a different number of sides and connected to each other electrically (galvanic connection) and electromagnetically (through a small gap providing electromagnetic coupling) .

Двухуровневая структура антенны содержит многоугольные элементы различной формы.The two-level structure of the antenna contains polygonal elements of various shapes.

Не все зоны или участки контакта между многоугольными элементами имеют одинаковую площадь или одинаковую протяженность.Not all zones or contact areas between polygonal elements have the same area or the same extent.

Двухуровневая структура антенны может быть установлена в конфигурации несимметричного вибратора.The two-level structure of the antenna can be installed in a single-ended vibrator configuration.

Двухуровневая структура может быть установлена перпендикулярно плоскости противовеса или под углом в промежутке больше 0 и меньше 90 градусов (для возможности установки на различных плоскостях, например, в автомобилях).A two-level structure can be installed perpendicular to the counterweight plane or at an angle in the gap of more than 0 and less than 90 degrees (for installation on different planes, for example, in cars).

Двухуровневая структура установлена параллельно плоскости противовеса в конфигурации накладной антенны.A two-level structure is mounted parallel to the counterweight plane in the patch antenna configuration.

Двухуровневая структура может быть включена, по меньшей мере, в одно плечо антенны дипольной конструкции.A two-level structure may be included in at least one arm of the dipole antenna.

Двухуровневая структура образует часть антенны копланарной конфигурации с плоскостью противовеса.The two-level structure forms part of the coplanar configuration antenna with the counterweight plane.

Антенна может быть использована в качестве части антенной решетки.The antenna can be used as part of an antenna array.

При изготовлении антенны ее двухуровневая структура может быть выполнена из медного печатного листа на подложке из стекловолокна.In the manufacture of the antenna, its two-level structure can be made of a copper printed sheet on a fiberglass substrate.

Антенна может быть выполнена в варианте работы в переносном устройстве связи, в варианте работы на транспортном средстве.The antenna can be performed in an embodiment in a portable communication device, in an embodiment in a vehicle.

На фиг.1-2 изображен пример двухуровневую структуру, содержащую четырех- и девяти угольники; на фиг.3-7 - примеры сборки антенны в нескольких конфигурациях: несимметричный вибратор (фиг.3), диполь (фиг.4), накладка (фиг.5), копланарная антенна (фиг.6), решетка (фиг.7).Figure 1-2 shows an example of a two-level structure containing four and nine squares; figure 3-7 are examples of assembly of the antenna in several configurations: asymmetric vibrator (figure 3), dipole (figure 4), pad (figure 5), coplanar antenna (figure 6), lattice (figure 7) .

Антенна включает по меньшей мере один конструктивный элемент в виде двухуровневой структуры (фиг.1), образованной из многоугольных элементов с разным числом сторон: девятиугольника 1 и четырехугольника 2, соединенных друг с другом электромагнитно за счет близкого расположения и посредством прямого электрического контакта через проводники 3 между многоугольными элементами. При этом площадь зоны 4 и участка 5 электрического соединения между многоугольными элементами значительно меньше их периметра и площади, что позволяет легко различать элементы двухуровневой структуры геометрически и по отдельности.The antenna includes at least one structural element in the form of a two-level structure (Fig. 1), formed of polygonal elements with different numbers of sides: a hexagon 1 and a quadrangle 2, electromagnetically connected to each other due to their close proximity and through direct electrical contact through conductors 3 between polygonal elements. Moreover, the area of zone 4 and section 5 of the electrical connection between polygonal elements is much smaller than their perimeter and area, which makes it easy to distinguish elements of a two-level structure geometrically and separately.

На фиг.2 показан другой пример выполнения двухуровневой структуры, не ограничивающий полезную модель.Figure 2 shows another example of a two-level structure, not limiting the utility model.

На фиг.3 приведена компоновка двухуровневой антенны в конфигурации несимметричного вибратора, на фиг.4 - в конфигурации диполя (симметричного вибратора), на фиг.5 - в конфигурации накладки, на фиг.6 - в конфигурации копланарной антенны, на фиг.7 - в конфигурации антенной решетки.Figure 3 shows the layout of the two-level antenna in the configuration of an asymmetric vibrator, in figure 4 - in the configuration of the dipole (symmetric vibrator), in figure 5 - in the configuration of the lining, in Fig.6 - in the configuration of the coplanar antenna, in Fig.7 - in the configuration of the antenna array.

Как и прототип, такую двухуровневую структуру можно использовать практически в любой известной конфигурации антенн, в которых двухуровневая структура образует часть излучающего элемента, такого как плечо, противовес или оба в несимметричном вибраторе, одно плечо или оба в диполе, излучатель или микрополосковый элемент в микрополосковой, накладной или копланарной антенне, в антенне рупорного или уголкового типа.Like the prototype, such a two-level structure can be used in almost any known antenna configuration in which the two-level structure forms part of a radiating element, such as a shoulder, a counterweight, or both in an asymmetric vibrator, one shoulder or both in a dipole, a radiator or a microstrip element in a microstrip, overhead or coplanar antenna, in a horn or corner type antenna.

Для производства двухуровневых антенн можно использовать существующие технологии печати проводящего материала на жестких и гибких диэлектрических подложках. Для изготовления антенны в виде несимметричного вибратора, диполя, накладной антенны может быть использована металлическая опора, структура устанавливается на стандартный высокочастотный разъем, который в случае несимметричного вибратора или накладки соединяют в свою очередь противовесом: металлической плитой или коробкой. В случае с диполем две идентичные двухуровневые структуры образуют два плеча антенны. В случае рупорной или уголковой структуры двухуровневый элемент или его набор могут образовывать стенки рупора или стороны уголковой антенны.For the production of two-level antennas, existing technologies for printing conductive material on rigid and flexible dielectric substrates can be used. To manufacture the antenna in the form of an asymmetric vibrator, dipole, patch antenna, a metal support can be used, the structure is installed on a standard high-frequency connector, which in the case of an asymmetric vibrator or patch is connected in turn with a counterweight: a metal plate or box. In the case of a dipole, two identical two-level structures form two antenna arms. In the case of a horn or corner structure, a two-level element or its set can form the walls of a horn or the sides of a corner antenna.

Двухуровневая антенна может быть использована в системах, работающих в телекоммуникационных стандартах систем связи, в теле и радиовещании.A two-level antenna can be used in systems operating in telecommunication standards of communication systems, in television and radio broadcasting.

Для защиты излучающего элемента и соединительной схемы от воздействий окружающей среды и придания привлекательного внешнего вида антенны накрывают диэлектрическим обтекателем, прозрачным для электромагнитного излучения.To protect the radiating element and the connecting circuit from environmental influences and to give an attractive appearance, the antennas are covered with a dielectric fairing, transparent to electromagnetic radiation.

При работе антенны падающая электромагнитная волна возбуждает многоугольные элементы 1-2, сигнале которых поступает на входные цепи приемника (на рисунках не показаны). Для работы в диапазоне волн теле и радиовещания антенна выполнена в виде диполя с двухуровневой структурой плеч (фиг.4). Настройка антенны на телевизионные диапазоны рабочих частот 2-го метрового (170-230 МГц) и дециметрового (450-960 МГц) осуществляется выбором геометрических размеров многоугольных элементов 1 и 2, величиной зазора 4 электромагнитной связи между ними, расположением и диаметром (шириной) тонких проводников 3, обеспечивающих гальваническое соединение многоугольных элементов 1 и 2 в точках 5.When the antenna is operating, an incident electromagnetic wave excites polygonal elements 1-2, the signal of which is fed to the input circuits of the receiver (not shown in the figures). To work in the wavelength range of the body and broadcasting, the antenna is made in the form of a dipole with a two-level structure of the shoulders (figure 4). The antenna is tuned to the television operating ranges of the 2nd meter (170-230 MHz) and decimeter (450-960 MHz) by selecting the geometric dimensions of the polygonal elements 1 and 2, the magnitude of the gap 4 of the electromagnetic coupling between them, the location and diameter (width) of thin conductors 3, providing galvanic connection of polygonal elements 1 and 2 at points 5.

При габаритных размерах дипольной структуры 415×280 мм антенна обеспечивает качественный прием телевизионных сигналов без применения малошумяших усилителей в зонах уверенного приема. При этом типичные значения коэффициента усиления антенны при работе в пассивном режиме (без применения активных схем усиления сигналов) составляет порядка 1-2 дБ в диапазоне частот 170-230 МГц и 3-6 дБ в диапазоне частот 450-960 МГц при сохранении максимума диаграммы направленности в направлении, перпендикулярном плоскости расположения двухуровневой структуры.With the overall dimensions of the dipole structure 415 × 280 mm, the antenna provides high-quality reception of television signals without the use of low-noise amplifiers in areas of reliable reception. In this case, the typical values of the antenna gain when operating in the passive mode (without the use of active signal amplification schemes) is about 1-2 dB in the frequency range 170-230 MHz and 3-6 dB in the frequency range 450-960 MHz while maintaining the maximum radiation pattern in the direction perpendicular to the plane of the two-level structure.

Степень согласования антенны со стандартной линией передачи 75 Ом без применения дополнительных согласующих схем характеризуется типичными значениями КСВН (коэффициент стоячей волны) не более 2-3. В более узких рабочих диапазонах частот достаточно легко можно обеспечить уровень КСВН менее 1.5, что важно при использовании данных антенн в качестве передающих.The degree of matching the antenna with a standard transmission line of 75 Ohms without the use of additional matching circuits is characterized by typical values of VSWR (standing wave coefficient) of not more than 2-3. In narrower operating frequency ranges, it is quite easy to provide an VSWR level of less than 1.5, which is important when using these antennas as transmitting ones.

Данный конкретный пример реализации заявленного устройства показывает, что по отношению к прототипу оно обеспечивает более широкие полосы рабочих частот при двух диапазонном режиме работы антенны. Полосы рабочих частот в диапазонах работы антенны имеют перекрытие более 1.35-2 (в прототипе не более 1.1). При этом разнос рабочих частот при двух диапазонном режиме работы антенны в заявленном устройстве может быть реализован менее 2 и более 5, при 2 в прототипе в случае сохранения двухуровневой структуры.This specific example of the implementation of the claimed device shows that in relation to the prototype, it provides a wider band of operating frequencies with two-band operation of the antenna. The operating frequency bands in the antenna operating ranges have an overlap of more than 1.35-2 (in the prototype, no more than 1.1). In this case, the separation of the operating frequencies for two-band operation of the antenna in the claimed device can be implemented less than 2 and more than 5, with 2 in the prototype in the case of maintaining a two-level structure.

Таким образом, особенностями предложенной антенны является двухуровневая геометрия многоугольных элементов разного класса (с разным числом сторон), связанных между собой и электромагнитно и электрически и сгруппированные с образованием большой структуры. При этом диапазонные характеристики, обусловленные геометрией элементов, могут быть произвольными, не связанными с подобием многоугольных элементов, с большим коэффициентом перекрытия по полосе частот, сохраняя компактность антенны и эффективную площадь активного вибратора, то есть коэффициент усиления антенны.Thus, the features of the proposed antenna is a two-level geometry of polygonal elements of a different class (with a different number of sides), interconnected both electromagnetically and electrically and grouped to form a large structure. In this case, the range characteristics due to the geometry of the elements can be arbitrary, not related to the similarity of polygonal elements, with a large overlap coefficient in the frequency band, while maintaining the compactness of the antenna and the effective area of the active vibrator, i.e. the antenna gain.

Claims

1. Antenna containing at least one two-level structure consisting of polygonal elements electrically connected to each other via at least one contact point and electromagnetically through a small gap providing an electromagnetic connection, characterized in that the polygonal elements have different number of parties.

2. The antenna according to claim 1, characterized in that the two-level structure is installed in the configuration of an asymmetric vibrator.

3. The antenna according to claim 2, characterized in that the two-level structure is mounted perpendicular to the counterweight plane.

4. The antenna according to claim 2, characterized in that the two-level structure is installed at an angle greater than 0 or less than 90º to the counterweight plane.

5. The antenna according to claim 1, characterized in that the two-level structure is installed parallel to the plane of the counterweight in the configuration of the patch antenna.

6. The antenna according to claim 1, characterized in that the two-level structure is included in at least one arm of the dipole antenna.

7. The antenna according to claim 1, characterized in that the two-level structure forms part of the coplanar configuration antenna with the counterweight plane.

8. The antenna according to claim 1, characterized in that it can be used as part of the antenna array.

9. The antenna according to any one of claims 1, or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, or 7, or 8, characterized in that the two-level structure contains polygonal elements of various shapes.

10. The antenna according to any one of paragraphs.1, or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, or 7, or 8, characterized in that not all zones or contact areas between the polygonal elements have the same area or the same length .