RU222599U1 - Multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning - Google Patents
Multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning Download PDFInfo
- Publication number
- RU222599U1 RU222599U1 RU2023132180U RU2023132180U RU222599U1 RU 222599 U1 RU222599 U1 RU 222599U1 RU 2023132180 U RU2023132180 U RU 2023132180U RU 2023132180 U RU2023132180 U RU 2023132180U RU 222599 U1 RU222599 U1 RU 222599U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dielectric
- mechanoelectric
- multilayer
- scanning
- phase
- Prior art date
Links
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 42
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 35
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к антенной технике, в частности к планарной низкопрофильной многослойной линзовой антенне с механоэлектрическим сканированием. Задачей полезной модели является создание простой низкопрофильной многослойной линзовой антенны с механоэлектрическим сканированием. Технический результат, обеспечиваемый при осуществлении заявленной полезной модели, заключается в снижении значений коэффициента отражения S11 и, как следствие, КСВН многослойной линзовой антенны с механоэлектрическим сканированием на границах рабочей полосы частот. Заявленная многослойная линзовая антенна с механоэлектрическим сканированием содержит согласующую пластину и две отклоняющие структуры с фазовым градиентом, которые являются фазокорректирующими линзами 3. Согласующая пластина выполнена в виде двухслойной просветляющей структуры, содержащей два слоя 1 и 2 различных диэлектрических материала с различными относительными диэлектрическими проницаемостями. Диэлектрические фазокорректирующие линзы выполнены в виде многослойных диэлектрических дисков, установленных с возможностью вращения. Каждый из многослойных диэлектрических дисков выполнен в виде пакета наложенных друг на друга со смещением диэлектрических слоев, состоящих из по крайней мере двух рядов клиновидных диэлектрических пластин. Заявленная полезная модель создана в рамках выполнения государственного задания от Министерства науки и высшего образования РФ в соответствии с договором с внешним финансированием ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет № FSRZ-2023-0008 от 13.01.2023 по теме «Развитие фундаментальных основ и технологий разработки систем персональной мобильной спутниковой связи». 3 з.п. ф-лы, 5 ил. The utility model relates to antenna technology, in particular to a planar low-profile multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning. The objective of the utility model is to create a simple low-profile multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning. The technical result achieved by implementing the claimed utility model is to reduce the values of the reflection coefficient S11 and, as a consequence, the VSWR of a multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning at the boundaries of the operating frequency band. The claimed multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning contains a matching plate and two deflecting structures with a phase gradient, which are phase-correcting lenses 3. The matching plate is made in the form of a two-layer antireflective structure containing two layers 1 and 2 of different dielectric materials with different relative dielectric constants. Dielectric phase-correcting lenses are made in the form of multilayer dielectric disks installed with the possibility of rotation. Each of the multilayer dielectric disks is made in the form of a stack of dielectric layers superimposed on each other with displacement, consisting of at least two rows of wedge-shaped dielectric plates. The declared utility model was created as part of the implementation of a state assignment from the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation in accordance with an agreement with external funding of the Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education Siberian Federal University No. FSRZ-2023-0008 dated January 13, 2023 on the topic “Development of fundamental principles and technologies for the development of personal mobile systems satellite communications". 3 salary f-ly, 5 ill.
Description
Полезная модель относится к антенной технике, в частности к планарной низкопрофильной многослойной линзовой антенне с механоэлектрическим сканированием.The utility model relates to antenna technology, in particular to a planar low-profile multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning.
Известна сканирующая линзовая антенна [JP 2001127537 A, МПК H01Q15/08; H01Q19/06; H01Q21/06; H01Q3/30, опубл. 11.05.2001], содержащая вращающуюся диэлектрическую линзу, выполненную в виде полусферы, покрытую согласующим слоем, фазовращатели и механизм вращения. Излучающая апертура данной антенны представляет собой плоскую антенную решетку, поверх которой устанавливается упомянутая диэлектрическая линза в виде полусферы.A scanning lens antenna is known [JP 2001127537 A, IPC H01Q15/08; H01Q19/06; H01Q21/06; H01Q3/30, publ. 05.11.2001], containing a rotating dielectric lens made in the form of a hemisphere, covered with a matching layer, phase shifters and a rotation mechanism. The radiating aperture of this antenna is a flat antenna array, on top of which the mentioned dielectric lens in the form of a hemisphere is installed.
Вследствие такого расположения упомянутых конструктивных элементов, недостатком данной известной антенны является ее большой размер. Due to this arrangement of the mentioned structural elements, a disadvantage of this known antenna is its large size.
Известна линза [KR 1019930008832, МКП H01Q1/42; H01Q15/02, опубл. 15.09.1993], имеющая форму параболоида вращения, содержащая многослойную согласующую структуру, состоящую из диэлектрических слоев с различными диэлектрическими проницаемостями. A known lens [KR 1019930008832, MCP H01Q1/42; H01Q15/02, publ. 09.15.1993], having the shape of a paraboloid of revolution, containing a multilayer matching structure consisting of dielectric layers with different dielectric constants.
Недостатком этой известной конструкции также является большой размер диэлектрической линзы.A disadvantage of this known design is also the large size of the dielectric lens.
Известна дискретная диэлектрическая линза [CN 114552229, МПК H01Q15/00;H01Q15/24, опубл. 27.05.2022], включающая в себя противоотражающую структуру, состоящую из дискретных элементов, образующих выпуклую поверхность с одной стороны и плоскую с другой.A discrete dielectric lens is known [CN 114552229, IPC H01Q15/00; H01Q15/24, publ. 05/27/2022], which includes an anti-reflective structure consisting of discrete elements forming a convex surface on one side and a flat surface on the other.
Недостатком этой известной конструкции является технологическая сложность ее изготовления.The disadvantage of this known design is the technological complexity of its manufacture.
Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, к заявленной полезной модели является многослойная линзовая антенна с механоэлектрическим сканированием [A. V. Stankovsky et.al. A wide-angle mechanoelectrical steering antenna system based on multilayer dielectric wedge structure В: «2017 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW)» [онлайн] [найдено 2023-10-30] Найдено из https://ieeexplore.ieee.org/document/8103559], содержащая согласующую пластину и две отклоняющие структуры с фазовым градиентом, выполненные в виде многослойных диэлектрических дисков, установленных с возможностью вращения, при этом каждый из многослойных диэлектрических дисков выполнен в виде пакета наложенных друг на друга со смещением диэлектрических слоев, состоящих из, по крайней мере, двух рядов клиновидных диэлектрических пластин.The closest technical solution, adopted as a prototype, to the declared utility model is a multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning [A. V. Stankovsky et al. A wide-angle mechanoelectrical steering antenna system based on multilayer dielectric wedge structure In: “2017 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW)” [online] [found 2023-10-30] Found from https://ieeexplore.ieee.org /document/8103559], containing a matching plate and two deflecting structures with a phase gradient, made in the form of multilayer dielectric disks installed with the possibility of rotation, and each of the multilayer dielectric disks is made in the form of a package of dielectric layers superimposed on each other with displacement, consisting of at least two rows of wedge-shaped dielectric plates.
Использование только одной согласующей пластины в конструкции прототипа приводит к тому, что значение коэффициента отражения S11 и, как следствие, коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) уменьшаются в центральной части рабочей полосы частот, в то время как на границах этого диапазона наблюдается их резкое повышение. Таким образом, частотные зависимости коэффициента отражения S11 и КСВН данной антенны характеризуются резкими «всплесками» соответствующих значений на границах рабочей полосы частот, что является недостатком прототипа.The use of only one matching plate in the prototype design leads to the fact that the value of the reflection coefficient S11 and, as a consequence, the voltage standing wave ratio (VSWR) decreases in the central part of the operating frequency band, while at the boundaries of this range their sharp increase is observed . Thus, the frequency dependences of the reflection coefficient S11 and VSWR of this antenna are characterized by sharp “bursts” of the corresponding values at the boundaries of the operating frequency band, which is a disadvantage of the prototype.
Задачей полезной модели является создание простой низкопрофильной многослойной линзовой антенны с механоэлектрическим сканированием.The objective of the utility model is to create a simple low-profile multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning.
Технический результат, обеспечиваемый при осуществлении заявленной полезной модели, заключается в снижении значений коэффициента отражения S11 и, как следствие, КСВН многослойной линзовой антенны с механоэлектрическим сканированием на границах рабочей полосы частот. The technical result achieved by implementing the claimed utility model is to reduce the values of the reflection coefficient S11 and, as a consequence, the VSWR of a multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning at the boundaries of the operating frequency band.
Технический результат достигается тем, что в многослойной линзовой антенне с механоэлектрическим сканированием, содержащей согласующую пластину и две отклоняющие структуры с фазовым градиентом, выполненные в виде многослойных диэлектрических дисков, установленных с возможностью вращения, при этом каждый из многослойных диэлектрических дисков выполнен в виде пакета наложенных друг на друга со смещением диэлектрических слоев, состоящих из, по крайней мере, двух рядов клиновидных диэлектрических пластин, согласно полезной модели упомянутые отклоняющие структуры с фазовым градиентом являются диэлектрическими фазокорректирующими линзами, а согласующая пластина выполнена в виде двухслойной просветляющей структуры, содержащей два слоя различных диэлектрических материалов с различными относительными диэлектрическими проницаемостями.The technical result is achieved by the fact that in a multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning, containing a matching plate and two deflecting structures with a phase gradient, made in the form of multilayer dielectric disks installed with the possibility of rotation, with each of the multilayer dielectric disks made in the form of a stack of superimposed each other on each other with displacement of dielectric layers consisting of at least two rows of wedge-shaped dielectric plates, according to the utility model, the said deflecting structures with a phase gradient are dielectric phase-correcting lenses, and the matching plate is made in the form of a two-layer antireflective structure containing two layers of different dielectric materials with different relative dielectric constants.
В частном варианте осуществления заявленной полезной модели упомянутые слои двухслойной просветляющей структуры имеют одинаковую толщину Tm, при этом общая толщина Tобщ согласующей пластины равна 2λ/5, где λ - длина волны.In a particular embodiment of the claimed utility model, the mentioned layers of the two-layer antireflection structure have the same thickness T m , while the total thickness T of the total matching plate is equal to 2λ/5, where λ is the wavelength.
В частном варианте осуществления заявленной полезной модели упомянутые слои двухслойной просветляющей структуры содержат первый и второй диэлектрические материалы с относительными диэлектрическими проницаемостями ε1 и ε2 соответственно, а упомянутые диэлектрические фазокорректирующие линзы содержат третий диэлектрический материал с относительной диэлектрической проницаемостью ε3, причем значение относительной диэлектрической проницаемости ε1 первого диэлектрического материала меньше значения ε2 второго диэлектрического материала, которое меньше значения относительной диэлектрической проницаемости ε3 третьего диэлектрического материала.In a particular embodiment of the claimed utility model, said layers of a two-layer antireflective structure contain first and second dielectric materials with relative dielectric constants ε 1 and ε 2 , respectively, and said dielectric phase-correcting lenses contain a third dielectric material with a relative dielectric constant ε 3 , and the value of the relative dielectric constant ε 1 of the first dielectric material is less than the ε 2 value of the second dielectric material, which is less than the relative dielectric constant ε 3 of the third dielectric material.
Причем, в частном варианте осуществления заявленной полезной модели значение относительной диэлектрической проницаемости ε1 первого диэлектрического материала, равное 1,4, меньше значения относительной диэлектрической проницаемости ε2 второго диэлектрического материала, равного 2,3, которое меньше значения относительной диэлектрической проницаемости ε3 третьего диэлектрического материала, равного 4.Moreover, in a particular embodiment of the claimed utility model, the value of the relative dielectric constant ε 1 of the first dielectric material, equal to 1.4, is less than the value of the relative dielectric constant ε 2 of the second dielectric material, equal to 2.3, which is less than the value of the relative dielectric constant ε 3 of the third dielectric material equal to 4.
За счет того, что упомянутые отклоняющие структуры с фазовым градиентом являются диэлектрическими фазокорректирующими линзами, а согласующая пластина выполнена в виде двухслойной просветляющей структуры, содержащей два слоя различных диэлектрических материалов с различными относительными диэлектрическими проницаемостями, обеспечивается устранение резких «всплесков» значений коэффициента отражения S11 и, как следствие, КСВН многослойной линзовой антенны с механоэлектрическим сканированием на границах рабочей полосы частот.Due to the fact that the above-mentioned deflecting structures with a phase gradient are dielectric phase-correcting lenses, and the matching plate is made in the form of a two-layer antireflection structure containing two layers of different dielectric materials with different relative dielectric constants, it is ensured that sharp “spikes” in the values of the reflectance S11 and, as a consequence, the VSWR of a multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning at the boundaries of the operating frequency band.
Сущность заявленной полезной модели иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид структуры заявленной многослойной линзовой антенны с механоэлектрическим сканированием. На фиг. 2 показан вид сверху отдельной диэлектрической фазокорректирующей линзы. На фиг. 3 представлен общий вид отдельной диэлектрической фазокорректирующей линзы. На фиг. 4 представлены соответствующие частотные зависимости коэффициента отражения S11. На фиг. 5 показаны соответствующие частотные зависимости коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) многослойной линзовой антенны с механоэлектрическим сканированием: α - с использованием однослойной согласующей пластины; β - с использованием двухслойной согласующей пластины, содержащей первый и второй диэлектрические материалы с относительными диэлектрическими проницаемостями ε1 и ε2 соответственно.The essence of the claimed utility model is illustrated by drawings. In fig. 1 shows a general view of the structure of the claimed multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning. In fig. 2 shows a top view of a single dielectric phase-correcting lens. In fig. Figure 3 shows a general view of a separate dielectric phase-correcting lens. In fig. Figure 4 shows the corresponding frequency dependences of the reflection coefficient S11. In fig. Figure 5 shows the corresponding frequency dependences of the voltage standing wave ratio (VSWR) of a multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning: α - using a single-layer matching plate; β - using a two-layer matching plate containing first and second dielectric materials with relative dielectric constants ε 1 and ε 2 , respectively.
Заявленная многослойная линзовая антенна с механоэлектрическим сканированием содержит согласующую пластину и две отклоняющие структуры с фазовым градиентом, которые являются диэлектрическими фазокорректирующими линзами 3.The claimed multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning contains a matching plate and two deflecting structures with a phase gradient, which are dielectric phase-correcting lenses 3.
Согласующая пластина выполнена в виде двухслойной просветляющей структуры, содержащей два слоя 1 и 2 различных диэлектрических материалов с различными относительными диэлектрическими проницаемостями.The matching plate is made in the form of a two-layer antireflection structure containing two layers 1 and 2 of different dielectric materials with different relative dielectric constants.
В частном варианте осуществления заявленной полезной модели, как видно на фиг.1, упомянутые слои 1 и 2 двухслойной просветляющей структуры имеют одинаковую толщину Tm, при этом общая толщина Tобщ согласующей пластины равна 2λ/5, где λ - длина волны.In a particular embodiment of the claimed utility model, as can be seen in Fig. 1, the mentioned layers 1 and 2 of the two-layer antireflection structure have the same thickness Tm , while the total thickness T of the total matching plate is equal to 2λ/5, where λ is the wavelength.
В частном варианте осуществления заявленной полезной модели упомянутые слои 1 и 2 двухслойной просветляющей структуры соответственно содержат первый и второй диэлектрические материалы с соответствующими относительными диэлектрическими проницаемостями ε1 и ε2 (см. фиг. 1). Упомянутые диэлектрические фазокорректирующие линзы 3 содержат третий диэлектрический материал с относительной диэлектрической проницаемостью ε3. Причем значение относительной диэлектрической проницаемости ε1 первого диэлектрического материала меньше значения ε2 второго диэлектрического материала, которое меньше значения относительной диэлектрической проницаемости ε3 третьего диэлектрического материала.In a particular embodiment of the claimed utility model, said layers 1 and 2 of the two-layer antireflection structure respectively contain first and second dielectric materials with corresponding relative dielectric constants ε 1 and ε 2 (see Fig. 1). Said dielectric phase-correcting lenses 3 contain a third dielectric material with a relative dielectric constant ε 3 . Moreover, the value of the relative dielectric constant ε 1 of the first dielectric material is less than the value ε 2 of the second dielectric material, which is less than the value of the relative dielectric constant ε 3 of the third dielectric material.
Например, в частном варианте осуществления заявленной полезной модели значение относительной диэлектрической проницаемости ε1 первого диэлектрического материала, равное 1,4, меньше значения относительной диэлектрической проницаемости ε2 второго диэлектрического материала, равного 2,3, которое меньше значения относительной диэлектрической проницаемости ε3 третьего диэлектрического материала, равного 4.For example, in a particular embodiment of the claimed utility model, the value of the relative permittivity ε 1 of the first dielectric material, equal to 1.4, is less than the value of the relative permittivity ε 2 of the second dielectric material, equal to 2.3, which is less than the value of the relative permittivity ε 3 of the third dielectric material equal to 4.
Диэлектрические фазокорректирующие линзы 3 выполнены в виде многослойных диэлектрических дисков, установленных с возможностью вращения (на фиг. 1 не показано). Механизм вращения (на фиг. 1 не показано) может представлять собой любой тип известного двигателя, например, шаговый двигатель, сервопривод и др.Dielectric phase-correcting lenses 3 are made in the form of multilayer dielectric disks mounted with the possibility of rotation (not shown in Fig. 1). The rotation mechanism (not shown in Fig. 1) can be any type of known motor, for example, a stepper motor, a servo drive, etc.
Как видно на фиг. 2 и 3, каждый из многослойных диэлектрических дисков выполнен в виде пакета наложенных друг на друга со смещением диэлектрических слоев. Габариты такой структуры составляют x×y, где x - длина пакета, y - ширина пакета. Каждый диэлектрический слой в упомянутом пакете толщиной Тmin состоит из, по крайней мере, двух рядов клиновидных диэлектрических пластин, представляющих собой равнобедренный треугольник с основанием y1 и длиной х1. При этом в отдельном ряду в упомянутом пакете клиновидные диэлектрические пластины смещены относительно друг друга вдоль размера y на расстояние, равное размеру основания треугольника y1, а все четные ряды смещены относительно нечетных на величину y1/2.As can be seen in FIG. 2 and 3, each of the multilayer dielectric disks is made in the form of a stack of dielectric layers superimposed on each other with offset. The dimensions of such a structure are x×y, where x is the length of the package, y is the width of the package. Each dielectric layer in the said package with thickness T min consists of at least two rows of wedge-shaped dielectric plates, which are an isosceles triangle with base y 1 and length x 1 . Moreover, in a separate row in the mentioned package, wedge-shaped dielectric plates are shifted relative to each other along size y by a distance equal to the size of the base of the triangle y 1 , and all even rows are shifted relative to odd ones by an amount y 1 /2.
Представленная конфигурация позволяет изменять эффективную диэлектрическую проницаемость в многослойном диэлектрическом диске от максимального значения до минимального значения , как показано на фиг. 2. Таким образом, обеспечивается градиент значений эффективной диэлектрической проницаемости, который в свою очередь обуславливает наличие фазового градиента при падении фронта плоской электромагнитной волны на поверхность диэлектрических фазокорректирующих линз 3. Наличие фазового градиента в диэлектрических фазокорректирующих линзах 3 обуславливает возможность корректировки фазы плоской электромагнитной волны. The presented configuration makes it possible to change the effective dielectric constant in a multilayer dielectric disk from the maximum value to minimum value , as shown in Fig. 2. Thus, a gradient of effective dielectric constant values is provided, which in turn determines the presence of a phase gradient when the front of a plane electromagnetic wave is incident on the surface of dielectric phase-correcting lenses 3. The presence of a phase gradient in dielectric phase-correcting lenses 3 makes it possible to correct the phase of a plane electromagnetic wave.
Как видно на фиг. 1, упомянутая согласующая пластина расположена под диэлектрическими фазокорректирующими линзами 3. Источник волны (на фиг. 1 не показано) расположен под согласующей пластиной с направлением излучения в сторону согласующей пластины и может представлять собой любую антенну или антенную решетку, формирующую плоский фазовый фронт электромагнитной волны.As can be seen in FIG. 1, the mentioned matching plate is located under dielectric phase-correcting lenses 3. The wave source (not shown in Fig. 1) is located under the matching plate with the radiation direction towards the matching plate and can be any antenna or antenna array that forms a flat phase front of an electromagnetic wave.
Заявленная многослойная линзовая антенна с механоэлектрическим сканированием работает следующим образом.The claimed multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning works as follows.
Плоская электромагнитная волна от источника (на фиг. 1 не показано) падает на поверхность согласующей пластины, выполненной в виде двухслойной просветляющей структуры, содержащей два слоя 1 и 2 различных диэлектрических материалов с различными относительными диэлектрическими проницаемостями. Электромагнитная волна отражается на границах раздела сред «свободное пространство» - «первый слой 1 согласующей пластины», «первый слой 1 согласующей пластины» - «второй слой 2 согласующей пластины» и «второй слой 2 согласующей пластины» - «диэлектрические фазокорректирующие линзы 3 с фазовым градиентом», отраженные волны складываются в противофазе. Прошедшая волна распространяется внутри отклоняющих структур с фазовым градиентом, которые являются диэлектрическими фазокорректирующими линзами 3.A plane electromagnetic wave from a source (not shown in Fig. 1) falls on the surface of a matching plate made in the form of a two-layer antireflection structure containing two layers 1 and 2 of different dielectric materials with different relative dielectric constants. The electromagnetic wave is reflected at the interface between the media “free space” - “first layer 1 of the matching plate”, “first layer 1 of the matching plate” - “second layer 2 of the matching plate” and “second layer 2 of the matching plate” - “dielectric phase-correcting lenses 3 s phase gradient”, the reflected waves add up in antiphase. The transmitted wave propagates inside deflecting structures with a phase gradient, which are dielectric phase-correcting lenses 3.
В результате прохождения электромагнитной волны через согласующую пластину, выполненную в виде двухслойной просветляющей структуры, содержащей два слоя 1 и 2 различных диэлектрических материалов с различными относительными диэлектрическими проницаемостями, значения коэффициента отражения S11 и, как следствие, КСВН заявленной многослойной линзовой антенны становится ниже во всей полосе рабочих частот, чем при падении такой же волны на поверхность однослойной согласующей пластины (см. фиг. 4 и 5 соответственно). As a result of the passage of an electromagnetic wave through a matching plate made in the form of a two-layer antireflection structure containing two layers 1 and 2 of different dielectric materials with different relative dielectric constants, the values of the reflection coefficient S11 and, as a consequence, the VSWR of the claimed multilayer lens antenna becomes lower throughout the entire band operating frequencies than when the same wave is incident on the surface of a single-layer matching plate (see Figs. 4 and 5, respectively).
В частном варианте осуществления заявленной полезной модели упомянутые слои 1 и 2 двухслойной просветляющей структуры содержат первый и второй диэлектрические материалы с относительными диэлектрическими проницаемостями ε1 и ε2 соответственно, а упомянутые диэлектрические фазокорректирующие линзы 3 содержат третий диэлектрический материал с относительной диэлектрической проницаемостью ε3. Причем значение относительной диэлектрической проницаемости ε1 первого диэлектрического материала меньше значения ε2 второго диэлектрического материала, которое меньше значения относительной диэлектрической проницаемости ε3 третьего диэлектрического материала. Например, значение относительной диэлектрической проницаемости ε1 первого диэлектрического материала, равное 1,4, меньше значения относительной диэлектрической проницаемости ε2 второго диэлектрического материала, равного 2,3, которое значения относительной диэлектрической проницаемости ε3 третьего диэлектрического материала, равного 4.In a particular embodiment of the claimed utility model, said layers 1 and 2 of a two-layer antireflection structure contain first and second dielectric materials with relative dielectric constants ε 1 and ε 2 , respectively, and said dielectric phase-correcting lenses 3 contain a third dielectric material with relative dielectric constant ε 3 . Moreover, the value of the relative dielectric constant ε 1 of the first dielectric material is less than the value ε 2 of the second dielectric material, which is less than the value of the relative dielectric constant ε 3 of the third dielectric material. For example, a first dielectric material's relative permittivity ε 1 value of 1.4 is less than a second dielectric material's relative permittivity ε 2 value of 2.3, which is a third dielectric material's relative permittivity ε 3 value of 4.
Волна, прошедшая через согласующую пластину, приобретает линейный фазовый набег при прохождении одной из диэлектрических фазокорректирующих линз 3, а затем такой же фазовый набег при прохождении другой диэлектрической фазокорректирующей линзы 3.A wave passing through the matching plate acquires a linear phase shift when passing through one of the dielectric phase-correcting lenses 3, and then the same phase shift when passing through another dielectric phase-correcting lens 3.
Диэлектрические фазокорректирующие линзы 3 выполнены таким образом, что при прохождении через одну из таких линз плоская электромагнитная волна приобретает линейно изменяющуюся вдоль размера x фазовую задержку, в результате чего плоский фазовый фронт отклоняется под некоторым углом по отношению к плоскости фазокорректирующей линзы.Dielectric phase-correcting lenses 3 are designed in such a way that when passing through one of such lenses, a plane electromagnetic wave acquires a phase delay that varies linearly along the dimension x, as a result of which the plane phase front deviates at a certain angle relative to the plane of the phase-correction lens.
При повороте диэлектрических фазокорректирующих линз 3 посредством механизма вращения (на фиг. 1 не показано) в зависимости от их азимутального положения изменяется положение плоскостей фазового набега, за счет чего и достигается сканирование в заявленной антенне.When rotating the dielectric phase-correcting lenses 3 through a rotation mechanism (not shown in Fig. 1), depending on their azimuthal position, the position of the phase shift planes changes, due to which scanning in the claimed antenna is achieved.
Как видно на фиг. 4, при использовании однослойной согласующей пластины в полосе частот 10,7÷12,7 ГГц коэффициент отражения S11 заявленной многослойной линзовой антенны составил не более -10 дБ (см. линию α), а при использовании двухслойной согласующей пластины, содержащей два слоя 1 и 2 различных диэлектрических материала с различными относительными диэлектрическими проницаемостями ε1 и ε2, - не более -15 дБ (см. линию β).As can be seen in FIG. 4, when using a single-layer matching plate in the frequency band 10.7÷12.7 GHz, the reflection coefficient S11 of the claimed multilayer lens antenna was no more than -10 dB (see line α), and when using a two-layer matching plate containing two layers 1 and 2 different dielectric materials with different relative dielectric constants ε 1 and ε 2 , - no more than -15 dB (see line β).
Как видно на фиг. 5, при использовании однослойной согласующей пластины в полосе частот 10,7÷12,7 ГГц КСВН заявленной многослойной линзовой антенны составил не более 1,85 (см. линию α), а при использовании двухслойной согласующей пластины, содержащей два слоя 1 и 2 различных диэлектрических материала с различными относительными диэлектрическими проницаемостями ε1 и ε2, - не более 1,5 (см. линию β).As can be seen in FIG. 5, when using a single-layer matching plate in the frequency band 10.7÷12.7 GHz, the VSWR of the claimed multilayer lens antenna was no more than 1.85 (see line α), and when using a two-layer matching plate containing two layers 1 and 2 different dielectric materials with different relative dielectric constants ε 1 and ε 2 - no more than 1.5 (see line β).
Таким образом, значения коэффициента отражения S11 и, как следствие, КСВН заявленной многослойной линзовой антенны становятся ниже во всей полосе рабочих частот.Thus, the values of the reflection coefficient S11 and, as a consequence, the VSWR of the claimed multilayer lens antenna become lower over the entire operating frequency band.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU222599U1 true RU222599U1 (en) | 2024-01-11 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005094069A (en) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Ntn Corp | Dielectric resin lens antenna |
| CN1682402B (en) * | 2002-08-20 | 2010-09-29 | 爱罗莎特股份有限公司 | Communication system with broadband antenna |
| RU2523967C1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-07-27 | Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд," | Controlled lens antenna system |
| RU2765609C1 (en) * | 2021-02-09 | 2022-02-01 | Акционерное общество НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ" | Vibrator antenna with phase correcting dielectric lens |
| US11476577B2 (en) * | 2019-06-18 | 2022-10-18 | University Of Massachusetts | Ultrawideband parallel plate lens multi-beamformer apparatus and method |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1682402B (en) * | 2002-08-20 | 2010-09-29 | 爱罗莎特股份有限公司 | Communication system with broadband antenna |
| JP2005094069A (en) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Ntn Corp | Dielectric resin lens antenna |
| RU2523967C1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-07-27 | Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд," | Controlled lens antenna system |
| US11476577B2 (en) * | 2019-06-18 | 2022-10-18 | University Of Massachusetts | Ultrawideband parallel plate lens multi-beamformer apparatus and method |
| RU2765609C1 (en) * | 2021-02-09 | 2022-02-01 | Акционерное общество НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ" | Vibrator antenna with phase correcting dielectric lens |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| A.V. Stankovsky et.al. "A wide-angle mechanoelectrical steering antenna system based on multilayer dielectric wedge structure", 2017, "Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves". * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8350777B2 (en) | Metamaterial radome/isolator | |
| US8743000B2 (en) | Phase element comprising a stack of alternating conductive patterns and dielectric layers providing phase shift through capacitive and inductive couplings | |
| JP6267219B2 (en) | A flat two-sided device with an equivalent radar cross-section that is adapted (maximized or minimized) | |
| WO2000076026A1 (en) | Printed circuit technology multilayer planar reflector and method for the design thereof | |
| US3771160A (en) | Radio aerial | |
| US6919854B2 (en) | Variable inclination continuous transverse stub array | |
| CN110444895B (en) | Broadband reflection array antenna based on single-layer embedded slotted ring unit | |
| CN112909578B (en) | Low-profile broadband all-metal transmission array antenna | |
| JPWO2022163813A5 (en) | ||
| US20180212331A1 (en) | Electromagnetic bandgap checkerboard designs for radar cross section reduction | |
| US4021812A (en) | Layered dielectric filter for sidelobe suppression | |
| Elsharkawy et al. | A Reflectarray with octagonal unit cells for 5-G applications | |
| RU222599U1 (en) | Multilayer lens antenna with mechanoelectric scanning | |
| CN108767489B (en) | Transmission type Cassegrain antenna based on super surface | |
| CN110854538B (en) | Microwave metamaterial | |
| KR101760812B1 (en) | Dual-Band Offset Cassegrain Sub-Reflector and Antenna using thereof | |
| US4495506A (en) | Image spatial filter | |
| Huang et al. | Realization of low-RCS parabolic reflector antenna using curved 3-D frequency-selective structure | |
| CN110311228B (en) | 2.5D ultra-wideband frequency selection surface structure applied to ultra-wideband antenna | |
| CA2712165A1 (en) | A phase element for introducing a phase shift pattern into an electromagnetic wave | |
| Kalaagi et al. | Design of dual polarized retrodirective metasurfaces | |
| Tang et al. | A high gain microstrip antenna integrated with the novel FSS | |
| Zeng et al. | Wideband rcs enhancement based on phase gradient metasurface | |
| CN116435761B (en) | Dual circular polarization reflective array antenna and independent control method for radiation beam thereof | |
| US4604629A (en) | Axial conductance angular filter |