RU203479U1 - Модернизированная сверхширокополосная антенна Вивальди - Google Patents
Модернизированная сверхширокополосная антенна Вивальди Download PDFInfo
- Publication number
- RU203479U1 RU203479U1 RU2020141960U RU2020141960U RU203479U1 RU 203479 U1 RU203479 U1 RU 203479U1 RU 2020141960 U RU2020141960 U RU 2020141960U RU 2020141960 U RU2020141960 U RU 2020141960U RU 203479 U1 RU203479 U1 RU 203479U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- vivaldi
- overlapping
- ultra
- slotted
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области радиотехники, а именно к сверхширокополосным антеннам, и может найти применение в составе фазированных антенных решеток систем связи, радиолокации, радиомониторинга. Технический результат, на решение которого направлена предлагаемая полезная модель, - снижение массы и габаритов антенного устройства. В модернизированной сверхширокополосной антенне Вивальди, состоящей из диэлектрической подложки, не менее двух проводящих слоев, расширяющейся несимметричной щелевой линии передачи без перекрытия, переходящей в щелевой раскрыв, переход к несимметричной щелевой линии без перекрытия выполнен синусоидальной формы. 4 ил.
Description
Полезная модель относится к области радиотехники, а именно к сверхширокополосным антеннам, и может найти применение в составе фазированных антенных решеток систем связи, радиолокации, радиомониторинга.
Известна антенная решетка (J. T. Logan, R. W. Kindt, M. N. Vouvakis, "A 1.2-12 GHz Sliced Notch Antenna Array," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 66, no. 4, pp. 1818-1826, April 2018) из модифицированных печатных излучателей Вивальди. Описанные излучатели выполнены не модульными, каждый ряд антенной решетки изготовлен из цельного листа диэлектрика с двусторонней металлизацией. Возбуждение излучателей осуществляется через переходы микрополосковая линия - щелевая линия.
Признаками, совпадающими с заявляемым техническим решением, являются: излучатель Вивальди; полоса рабочих частот, превышающая декаду.
Недостатком данного технического решения является большая электрическая длина излучателей антенной решетки, составляющая ~3λ на верхней границе рабочего диапазона частот.
Известна сверхширокополосная антенная решетка (M. W. Elsallal, J. C. Mather, "An ultra-thin, decade (10:1) Bandwidth, modular “BAVA” array with low cross-polarization," 2011 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation (APSURSI), Spokane, WA, 2011, pp. 1980-1983), содержащая элементарные излучатели, представляющие собой разновидность балансных антиподальных антенн Вивальди. Описанные излучатели содержат три металлизированных слоя, два из которых располагаются на внешних поверхностях диэлектрической подложки, а третий - внутри диэлектрика на равном удалении от внешних слоев.
Признаками, совпадающими с заявляемым техническим решением, являются: излучатель Вивальди; полоса рабочих частот, превышающая декаду.
Недостатком данного технического решения является узкий сектор сканирования антенной решетки из описанных элементов в широкой полосе частот.
Известен сверхширокополосный излучатель антенной решетки (R. W. Kindt and W. R. Pickles, "Ultrawideband All-Metal Flared-Notch Array Radiator," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 58, no. 11, pp. 3568-3575), который принят за прототип, как наиболее близкий по технической сущности к заявляемому объекту.
Цельнометаллическая антенна Вивальди, предназначенная для работы в составе линейных и плоских антенных решеток, содержит сужающуюся вдоль главной оси щелевую линию, которая простирается от широкого конца, представленного раскрывом антенны, до изогнутого участка постоянной ширины, который оканчивается щелевой полостью прямоугольной формы.
Признаками, совпадающими с заявляемым техническим решением, являются: антенна Вивальди; изогнутая линия передачи; полоса рабочих частот, превышающая декаду.
Недостатками данного технического решения являются: большая электрическая длина, составляющая ~3λ на верхней границе рабочего диапазона частот, и значительная масса цельнометаллических элементов антенной решетки.
Технический результат, на решение которого направлена предлагаемая полезная модель, - снижение массогабаритных параметров антенного устройства.
Технический результат достигается тем, что в антенне переход к несимметричной щелевой линии без перекрытия, переходящей в щелевой раскрыв, выполнен в форме синусоиды.
Для достижения технического результата в модернизированной сверхширокополосной антенне Вивальди, содержащей: диэлектрическую подложку, не менее двух проводящих слоев, расширяющуюся несимметричную щелевую линию передачи без перекрытия, переходящую в щелевой раскрыв, переход к несимметричной щелевой линии без перекрытия выполнен синусоидальной формы.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фиг. 1. На фиг. 1 изображена модернизированная антиподальная антенна Вивальди, состоящая из диэлектрической подложки 1 с металлизированными слоями 2 и 3 на противоположно расположенных внешних поверхностях. Устройство работает следующим образом (рассмотрен режим передачи): электромагнитная энергия из ВЧ-разъема 4 поступает на вход микрополоскового симметрирующего трансформатора 5 и возбуждает в нем квази-ТЕМ волну. Выход симметрирующего трансформатора 5 представляет собой несимметричную щелевую линию передачи с перекрытием 6. Электромагнитная волна, распространяясь вдоль линии передачи 6, поступает в переход к несимметричной щелевой линии без перекрытия 7, причем переход 7 выполнен синусоидальной формы. Далее, волна, распространяясь вдоль плавно расширяющейся и переходящей в раскрыв 8 несимметричной щелевой линии без перекрытия, трансформируется в волну свободного пространства.
За счет синусоидального исполнения перехода 7 увеличивается электрическая длина пути, который проходит электромагнитная волна, трансформируясь на пути от линии передачи 6 к раскрыву 8. Таким образом, в антенне осуществляется более плавная трансформация волны, распространяющейся в диэлектрике и у его поверхности, в волну свободного пространства. Следствием из этого является смещение нижней границы рабочей полосы частот антенны в область более низких частот. Этим расширением частотного диапазона в области низких частот можно пожертвовать ради укорочения длины излучателей, поскольку соотношение длины излучателя Вивальди к его ширине (при работе в качестве элемента антенной решетки) находится в прямой зависимости от ширины рабочей полосы частот антенной решетки. Таким образом, становится возможна разработка излучателей Вивальди меньшей длины и, соответственно, массы, для антенных решеток, работающих в том же частотном диапазоне, что и известные аналоги из полноразмерных излучателей. При этом антенные решетки из модифицированных сверхширокополосных элементов Вивальди обладают высоким коэффициентом усиления и позволяют осуществлять электрическое сканирование луча в широком диапазоне углов, так же, как и известные аналоги из полноразмерных излучателей.
На фиг. 2 показана реализация перехода синусоидальной формы на примере балансной антиподальной антенны Вивальди. Изображенная реализация модернизированной сверхширокополосной антенны Вивальди состоит из: диэлектрической пластины 1 с металлизированными слоями 2, 3 и 4, причем слои 3 и 4 параллельны друг другу и находятся на внешних поверхностях диэлектрика, в то время как слой 2, называемый сигнальным, располагается внутри диэлектрической пластины 1; перехода 5 от полосковой линии передачи к балансной щелевой линии с перекрытием; синусоидального перехода 6 от балансной щелевой линии с перекрытием к несимметричной щелевой линии без перекрытия, плавно переходящей в раскрыв 7.
В качестве примера на фиг. 3 приведены расчетные зависимости КСВН от частоты для модернизированной сверхширокополосной антенны Вивальди 2 и антиподальной антенны Вивальди 1, не имеющей синусоидального перехода, при работе в составе антенной решетки. Длина модернизированных сверхширокополосных антенн Вивальди в примере составляет 284 мм, в то время как длина антиподальных антенн без синусоидального перехода - 400 мм.
На фиг. 4 приведены расчетные значения коэффициента усиления антенных решеток, одна из которых состоит из модернизированных сверхширокополосных антенн Вивальди 2 (длина элементов 284 мм), а другая из элементов Вивальди 1, не имеющих перехода в форме синусоиды (длина элементов составляет 400 мм).
Настоящая полезная модель может быть использована при создании высокоэффективных сверхширокополосных фазированных антенных решеток с уменьшенной высотой профиля для различных областей техники, например, радиолокации, радиомониторинга и связи.
Предлагаемая конструкция антенны Вивальди позволяет сократить количество СВЧ-материала, необходимого для производства излучателей антенной решетки, не менее чем на 29%. Попутно упрощается конструкция несущих элементов антенной решетки за счет снижения массы как самих излучателей, так и вспомогательных частей (межэлементные соединительные столбики).
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 16-19-10537).
Claims (1)
- Модернизированная сверхширокополосная антенна Вивальди, состоящая из диэлектрической подложки, не менее двух проводящих слоев, расширяющейся несимметричной щелевой линии передачи без перекрытия, переходящей в щелевой раскрыв, отличающаяся тем, что переход к несимметричной щелевой линии без перекрытия выполнен синусоидальной формы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020141960U RU203479U1 (ru) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Модернизированная сверхширокополосная антенна Вивальди |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020141960U RU203479U1 (ru) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Модернизированная сверхширокополосная антенна Вивальди |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU203479U1 true RU203479U1 (ru) | 2021-04-07 |
Family
ID=75356315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020141960U RU203479U1 (ru) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Модернизированная сверхширокополосная антенна Вивальди |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU203479U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2773254C1 (ru) * | 2021-06-22 | 2022-06-01 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Модифицированная антенна Вивальди |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5278575A (en) * | 1991-09-26 | 1994-01-11 | Hughes Aircraft Company | Broadband microstrip to slotline transition |
DE3941125C2 (de) * | 1989-12-13 | 2001-02-22 | Daimlerchrysler Aerospace Ag | Planare Breitband-Antenne |
RU2206156C1 (ru) * | 2002-01-03 | 2003-06-10 | Орлов Александр Борисович | Вибраторная антенна |
RU2258279C1 (ru) * | 2004-02-16 | 2005-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" | Щелевая линия |
RU2409880C1 (ru) * | 2009-12-28 | 2011-01-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма Микран" | Антенна |
RU150246U1 (ru) * | 2014-02-03 | 2015-02-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) | Антенная решетка |
-
2020
- 2020-12-18 RU RU2020141960U patent/RU203479U1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3941125C2 (de) * | 1989-12-13 | 2001-02-22 | Daimlerchrysler Aerospace Ag | Planare Breitband-Antenne |
US5278575A (en) * | 1991-09-26 | 1994-01-11 | Hughes Aircraft Company | Broadband microstrip to slotline transition |
RU2206156C1 (ru) * | 2002-01-03 | 2003-06-10 | Орлов Александр Борисович | Вибраторная антенна |
RU2258279C1 (ru) * | 2004-02-16 | 2005-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" | Щелевая линия |
RU2409880C1 (ru) * | 2009-12-28 | 2011-01-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма Микран" | Антенна |
RU150246U1 (ru) * | 2014-02-03 | 2015-02-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) | Антенная решетка |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2773254C1 (ru) * | 2021-06-22 | 2022-06-01 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Модифицированная антенна Вивальди |
RU2805575C1 (ru) * | 2023-02-14 | 2023-10-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Конформная антенная решетка Вивальди |
RU226747U1 (ru) * | 2023-03-02 | 2024-06-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дагестанский государственный технический университет" | Двухсторонняя антенна вивальди |
RU2824863C1 (ru) * | 2024-04-16 | 2024-08-14 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Сверхширокополосная антенна Вивальди кардиоидной формы |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhai et al. | Wideband substrate integrated printed log-periodic dipole array antenna | |
CN111555023B (zh) | 非对称双人工表面等离激元的和差波束天线 | |
CN107706545B (zh) | 一种具有宽角扫描功能的cts阵列天线*** | |
Yin et al. | Frequency scanning single-ridge serpentine dual-slot-waveguide array antenna | |
Wang et al. | Low sidelobe leaky wave antenna based on gap waveguide technology | |
Guo et al. | Design of an air-filled slot antenna and array for millimeter-wave applications | |
Dixit et al. | A Constant Gain and Miniaturized Antipodal Vivaldi Antenna for 5G Communication Applications. | |
RU203479U1 (ru) | Модернизированная сверхширокополосная антенна Вивальди | |
Abolarinwa et al. | A 30GHz Microstrip Square Patch Antenna Array for 5G Network | |
Liu et al. | A new kind of circularly polarized leaky-wave antenna based on corrugated substrate integrated waveguide | |
CN212182535U (zh) | 一种新型蝶形开槽宽带太赫兹天线 | |
Huang et al. | A 140-GHz high-gain broadband tapered box-horn array antenna | |
Mathur et al. | Waveguide fed microstrip antenna array using i-shaped slots at ka-band | |
Zhai et al. | Printed quasi-Yagi antenna fed by half mode substrate integrated waveguide | |
Obiadi Ifeanyi et al. | Comparative Analysis of Microstrip Antenna Arrays with Diverse Feeding Techniques | |
Li et al. | A circularly polarized substrate integrated waveguide slot array antenna with enhanced scanning range | |
Chen et al. | A low sidelobe ultrawideband 1D monopulse antenna array for direction finding | |
Upadhayay et al. | Dual port ASA for frequency switchable active antenna | |
Gigoyan et al. | Tapered dielectric image-line antenna array for millimeter-wave applications | |
Choi et al. | Corrugated Tapered Slot Antenna with Band-stop Characteristic | |
Ali et al. | Ka-Band Long Slot Antenna using Printed Ridge Gap Waveguide Technology | |
Lu et al. | A broadband and high gain yagi antenna with complex parabolic boundary reflector | |
CN211743398U (zh) | 一种柔性的六边形超宽带天线 | |
Kampouridou et al. | Novel Bull's Eye Antenna at Ku Band With Enhanced Gain Bandwidth | |
Mathur et al. | Non-Radiating Edge Coupled Rectangular Microstrip Antenna array |