RU2524563C1 - Compact ultra-wideband antenna - Google Patents
Compact ultra-wideband antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2524563C1 RU2524563C1 RU2013105648/08A RU2013105648A RU2524563C1 RU 2524563 C1 RU2524563 C1 RU 2524563C1 RU 2013105648/08 A RU2013105648/08 A RU 2013105648/08A RU 2013105648 A RU2013105648 A RU 2013105648A RU 2524563 C1 RU2524563 C1 RU 2524563C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiating elements
- antenna
- dielectric layer
- cutouts
- additional
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
- H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
- H01Q9/285—Planar dipole
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/50—Feeding or matching arrangements for broad-band or multi-band operation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области телекоммуникаций, а более конкретно - к конструкции сверхширокополосных (СШП) дипольных антенн, предназначенных, преимущественно, для связи между датчиками и другими устройствами на поверхности или вблизи поверхности тела человека.The invention relates to the field of telecommunications, and more particularly to the design of ultra-wideband (UWB) dipole antennas, intended primarily for communication between sensors and other devices on or near the surface of a human body.
Стремительное развитие миниатюрных устройств, имеющих возможность беспроводной связи, выдвигает более жесткие требования к размеру электронных компонентов. Одним из самых больших элементов такой системы является антенна. В настоящее время появляются и становятся распространенными новые стандарты беспроводной связи, такие как IEEE 802.15.6. Они позволяет работать на достаточно высоких частотах (6-10 ГГц) и, таким образом, уменьшить физический размер антенны. Тем не менее, для ряда устройств, работающих в непосредственной близости от тела человека, ограничения на размер устройства являются существенным требованием. В этом случае необходимо принять дополнительные меры, чтобы уменьшить размеры антенн, используемых в таких устройствах. Кроме того, подобные миниатюрные устройства имеют автономное питание и серьезные ограничения по энергопотреблению. В данной ситуации необходимым шагом является поиск путей для минимизации потребления энергии каждого блока устройства.The rapid development of miniature devices with wireless connectivity puts forward more stringent requirements for the size of electronic components. One of the biggest elements of such a system is the antenna. New wireless standards, such as IEEE 802.15.6, are currently emerging and becoming common. They allow you to work at fairly high frequencies (6-10 GHz) and, thus, reduce the physical size of the antenna. However, for a number of devices operating in close proximity to the human body, restrictions on the size of the device are an essential requirement. In this case, additional measures must be taken to reduce the size of the antennas used in such devices. In addition, such miniature devices have autonomous power and serious restrictions on energy consumption. In this situation, the necessary step is to find ways to minimize the energy consumption of each unit of the device.
Известно, что ткани тела человека обладают сравнительно высокой диэлектрической проницаемостью и низкой проводимостью. В этих условиях любые электромагнитные волны, распространяющиеся вблизи поверхности тела человека, подвергаются серьезному ослаблению. Однако при определенных условиях электромагнитные волны могут распространяться вокруг криволинейных поверхностей объектов. Это явление называется поверхностными волнами и является разновидностью дифракции. При таком распространении электромагнитные волны подвергаются минимальному затуханию. Условиями для возникновения такого явления являются: вертикальная поляризация волны относительно поверхности объекта, большое значение диэлектрической проницаемости материала объекта, большой размер объекта по сравнению с длиной волны.It is known that tissues of the human body have a relatively high dielectric constant and low conductivity. Under these conditions, any electromagnetic waves propagating near the surface of the human body are seriously attenuated. However, under certain conditions, electromagnetic waves can propagate around the curved surfaces of objects. This phenomenon is called surface waves and is a type of diffraction. With this propagation, electromagnetic waves undergo minimal attenuation. The conditions for the occurrence of such a phenomenon are: vertical polarization of the wave relative to the surface of the object, the large value of the dielectric constant of the material of the object, the large size of the object compared to the wavelength.
Если антенны удовлетворяют этим условиям, то они могут передавать информацию по поверхности тела, находясь на разных сторонах тела и не имея прямого пути распространения. Это позволяет уменьшить энергопотребление приемопередающих радиомодулей устройств.If the antennas satisfy these conditions, then they can transmit information on the surface of the body, being on different sides of the body and without a direct path of propagation. This allows you to reduce the power consumption of transceiver radio modules of devices.
Из уровня техники известны различные подходы к решению вышеперечисленных проблем. В частности, из патента США №7973733 [1] известна конструкция антенны, разработанной для приема и передачи СШП сигналов в миниатюрных устройствах. В данной конструкции питающая линия расположена вдоль главной оси диполя, что делает две половины диполя не вполне симметричными. Это также приводит к невозможности создания изогнутых 3D симметричных структур на обоих концах половин диполя. Кроме того, в данной конструкции не предусмотрено дополнительных возможностей для уменьшения размера антенны, таких как, например, набор внутренних отверстий в излучателях и диэлектрическое покрытие верхней и нижней сторон. Эти недостатки не позволяют дополнительно снизить размер антенны и использовать эту антенну в очень маленьких устройствах.The prior art various approaches to solving the above problems. In particular, from the US patent No. 7973733 [1] the design of the antenna is known, designed to receive and transmit UWB signals in miniature devices. In this design, the supply line is located along the main axis of the dipole, which makes the two halves of the dipole not completely symmetrical. This also makes it impossible to create curved 3D symmetrical structures at both ends of the dipole halves. In addition, this design does not provide additional opportunities to reduce the size of the antenna, such as, for example, a set of internal holes in the emitters and the dielectric coating of the upper and lower sides. These disadvantages do not allow to further reduce the size of the antenna and use this antenna in very small devices.
Антенна, описанная в европейском патенте № ЕР 0301216 [2], была разработана для приема и передачи СШП сигналов. Однако эта конструкция, как и другие, основанные на таком подходе конструкции, имеет недостаточно малые размеры для ее размещения внутри миниатюрных устройств, таких, например, как слуховые аппараты. В [2] размер антенны для диапазона частот 2-18 ГГц составляет 54×44×3 мм;The antenna described in European patent No. EP 0301216 [2] was developed for receiving and transmitting UWB signals. However, this design, like other designs based on this approach, is not small enough to be placed inside miniature devices, such as, for example, hearing aids. In [2], the antenna size for the frequency range 2-18 GHz is 54 × 44 × 3 mm;
- вектор поляризации сигнала излучаемого антенной расположен вдоль ее размера 54 мм, и, следовательно, такая антенна не может использоваться на поверхности тела незаметно;- the polarization vector of the signal emitted by the antenna is located along its size of 54 mm, and therefore, such an antenna cannot be used on the surface of the body unnoticed;
- не предложены дополнительные меры, направленные на уменьшение габаритов, такие как применение зигзагообразных форм, дополнительных диэлектрических слоев и т.д.- no additional measures have been proposed to reduce the dimensions, such as the use of zigzag shapes, additional dielectric layers, etc.
Эти недостатки не позволяют использовать антенну, известную из [2], для возбуждения поверхностных волн и применения в беспроводных сетях вблизи поверхности тела человека.These shortcomings do not allow the use of the antenna, known from [2], for the excitation of surface waves and applications in wireless networks near the surface of the human body.
Антенна, описанная в европейском патенте № ЕР 0889543 [3], была разработана для приема и передачи СШП сигналов и имеет высокий коэффициент усиления и функцию отклонения диаграммы направленности. Недостатки известного из [3] решения и других, использующих аналогичный подход изобретений, заключаются в следующем:The antenna described in European patent No. EP 0889543 [3], was developed for the reception and transmission of UWB signals and has a high gain and the function of the deviation of the radiation pattern. The disadvantages of the known from [3] solutions and others using a similar approach of inventions are as follows:
- антенна имеет недостаточно малые размеры для ее размещения внутри миниатюрных устройств, таких, например, как слуховые аппараты;- the antenna is not small enough to be placed inside miniature devices, such as, for example, hearing aids;
- не предложены дополнительные меры, направленные на уменьшение габаритов, такие как, например, дополнительные диэлектрические слои.- no additional measures have been proposed to reduce the dimensions, such as, for example, additional dielectric layers.
Эти недостатки не позволяют использовать антенну, описанную в [3], для применения в беспроводных сетях вблизи поверхности тела человека с использованием эффекта распространения поверхностных волн.These disadvantages do not allow the use of the antenna described in [3] for use in wireless networks near the surface of the human body using the effect of the propagation of surface waves.
Из патента США №8264418 [4] известна антенна, предназначенная для приема и передачи СВЧ-сигналов. Антенна [4] имеет в своей конструкции специальные управляемые ключи, необходимые для переключения рабочего диапазона частот. Недостатки известного из [4] решения и других, использующих аналогичный подход изобретений, заключаются в следующем:From US patent No. 8264418 [4] an antenna is known for receiving and transmitting microwave signals. The antenna [4] has in its design special controlled keys necessary for switching the operating frequency range. The disadvantages of the known from [4] solutions and others using a similar approach of inventions are as follows:
- антенна имеет недостаточно малые размеры для ее размещения внутри миниатюрных устройств, таких, например, как слуховые аппараты;- the antenna is not small enough to be placed inside miniature devices, such as, for example, hearing aids;
- не предложены дополнительные меры, направленные на уменьшение габаритов, такие как, например, дополнительные диэлектрические слои.- no additional measures have been proposed to reduce the dimensions, such as, for example, additional dielectric layers.
Эти недостатки не позволяют использовать антенну, описанную в [4], для применения в беспроводных сетях вблизи поверхности тела человека с использованием эффекта распространения поверхностных волн.These disadvantages do not allow the use of the antenna described in [4] for use in wireless networks near the surface of the human body using the effect of the propagation of surface waves.
В патентной заявке Республики Кореи № KR 20100013586 [5], которая по своим признакам наиболее близка к заявляемому изобретению, предложена антенна для приема и передачи СВЧ сигналов. Эта антенна имеет высокий коэффициент направленного действия и предназначена для связи на больших расстояниях. Недостатки известного из [5] решения и других, использующих аналогичный подход изобретений, заключаются в следующем:In the patent application of the Republic of Korea No. KR 20100013586 [5], which by its features is closest to the claimed invention, an antenna for receiving and transmitting microwave signals is proposed. This antenna has a high directional coefficient and is designed for communication over long distances. The disadvantages of the known from [5] solutions and others using the same approach of inventions are as follows:
- не предложены дополнительные меры, направленные на уменьшение габаритов, такие как применение зигзагообразных форм, дополнительных диэлектрических слоев.- no additional measures aimed at reducing the dimensions, such as the use of zigzag shapes, additional dielectric layers, have been proposed.
Эти недостатки не позволяют использовать антенну, известную из [5] для применения в беспроводных сетях вблизи поверхности тела человека с использованием эффекта распространения поверхностных волн.These shortcomings do not allow the use of an antenna known from [5] for use in wireless networks near the surface of a human body using the effect of the propagation of surface waves.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в том, чтобы разработать усовершенствованную конструкцию СВШ-антенны с меньшими по сравнению с прототипом [5] размерами, которая позволила бы создавать беспроводные каналы связи на поверхности или вблизи тела человека с малым ослаблением сигнала и обеспечивала бы существенное снижение требуемой мощности сигнала передатчика и чувствительности приемника.The problem to which the claimed invention is directed is to develop an improved design of the SVS antenna with a smaller size compared to the prototype [5], which would allow the creation of wireless communication channels on the surface or near the human body with a small signal attenuation and provided a significant reduction in the required transmitter signal strength and receiver sensitivity.
Технический результат достигается за счет создания усовершенствованной компактной сверхширокополосной антенны для организации радиоканала вблизи поверхности тела человека между устройствами, не имеющими линии прямой видимости, состоящей из двух симметричных излучающих элементов, расположенных с одной стороны диэлектрического слоя, дифференциальной полосковой линии питания, размещенной на обеих сторонах указанного диэлектрического слоя, отличающейся тем, что:The technical result is achieved by creating an improved compact ultra-wideband antenna for organizing a radio channel near the surface of the human body between devices that do not have a line of sight, consisting of two symmetric radiating elements located on one side of the dielectric layer, a differential stripe power line located on both sides of the specified dielectric layer, characterized in that:
к указанному диэлектрическому слою с верхней и нижней стороны плотно прилегают соответственно дополнительные верхний и нижний диэлектрические слои, иadditional upper and lower dielectric layers are tightly adhering to said dielectric layer from the upper and lower sides, respectively, and
две соединительные пластины с межслойными соединениями, выполненные с возможностью создания электрического контакта между концами указанных излучающих элементов, размещены на внешних поверхностях указанных верхнего и нижнего диэлектрических слоев; причемtwo connecting plates with interlayer connections, configured to create electrical contact between the ends of these radiating elements, are placed on the outer surfaces of these upper and lower dielectric layers; moreover
указанные симметричные излучающие элементы имеют вырезы на концах, а также вырезы внутри таким образом, что указанные излучающие элементы имеют U-образную форму, иsaid symmetrical radiating elements have cutouts at the ends, as well as cutouts inside so that said radiating elements are U-shaped, and
по внутреннему и внешнему периметру указанных излучающих элементов выполнены дополнительные вырезы.additional cutouts are made along the inner and outer perimeters of said radiating elements.
Заявляемая СШП-антенна предназначена для осуществления радиосвязи вблизи поверхности тела человека. Она состоит из двух идентичных симметричных излучающих элементов U-образной формы, и она запитана с помощью дифференциальной полосковой линии в центре. Кроме того, каждый из излучающих элементов имеет небольшую пластину для электрического соединения на его концах. Эти пластины размещены на внешних слоях антенны и подключаются с помощью межслойных соединений. Два излучающих элемента антенны выполнены на одной стороне среднего диэлектрического слоя и имеют эллиптическую форму. В обоих излучающих элементах сделаны эллиптические отверстия в центре таким образом, что излучающие элементы имеют U-образную форму. Кроме того, отверстия сделаны на внешнем периметре излучающих элементов. Дифференциальная полосковая линия питания выполнена на обеих сторонах среднего диалектического слоя и подключена к точке запитки антенны. Помимо этого средний диэлектрический слой помещается между двумя плотно прилегающими к нему диэлектрическими слоями.The inventive UWB antenna is intended for radio communications near the surface of the human body. It consists of two identical symmetrical radiating elements of a U-shape, and it is powered by a differential strip line in the center. In addition, each of the radiating elements has a small plate for electrical connection at its ends. These plates are placed on the outer layers of the antenna and are connected using interlayer connections. Two radiating elements of the antenna are made on one side of the middle dielectric layer and have an elliptical shape. In both radiating elements, elliptical holes are made in the center so that the radiating elements are U-shaped. In addition, holes are made on the outer perimeter of the radiating elements. The differential strip power line is made on both sides of the middle dialectic layer and is connected to the antenna feed point. In addition, the middle dielectric layer is placed between two tightly adjacent dielectric layers.
Дифференциальная полосковая линия питания подходит к точке запитки антенны перпендикулярно к главной плоскости симметрии антенны. Ширина линии может варьироваться или может иметь переменную ширину для лучшего согласования антенны.The differential strip power line approaches the antenna feed point perpendicular to the main plane of symmetry of the antenna. The line width may vary or may have a variable width for better antenna matching.
Заявляемая антенна способна передавать данные с использованием СШП-сигналов различных типов, таких, например, как ультракороткие импульсы, сигналы с линейной частотной модуляцией, различные типы шумоподобных сигналов. Кроме того, она может работать как на поверхности тела, так и в свободном пространстве. Это позволяет использовать единственную антенну для передачи по телу и от тела одновременно.The inventive antenna is capable of transmitting data using UWB signals of various types, such as, for example, ultrashort pulses, linear frequency modulated signals, various types of noise-like signals. In addition, it can work both on the surface of the body and in free space. This allows the use of a single antenna for transmission over and from the body at the same time.
Заявляемая антенна относится к типу СШП-диполей. В процессе практической реализации изобретения были сделаны некоторые дополнительные доработки, направленные на уменьшение размеров антенны. Прежде всего, антенна имеет два симметричных излучающих элемента, выполненных в форме буквы U. Кроме того, несколько полукруговых вырезов было сделано на внутреннем и внешнем периметрах этих U-образных излучающих элементов, чтобы дополнительно увеличить пути токов и уменьшить размеры. Также для электрического соединения концов каждого излучающего элемента антенны были применены специальные соединительные пластины. Эти пластины были размещены на некотором расстоянии от излучающих элементов антенны, чтобы дополнительно увеличить пути токов. Кроме среднего диэлектрического слоя с размещенными на нем излучающими элементами, антенна была покрыта дополнительными диэлектрическими слоями с верхней и нижней стороны. Благодаря таким усовершенствованиям размеры антенны удалось значительно уменьшить. Обычно самый большой размер антенны - диагональ - составляет около λ/3 … λ/4, где λ - длина волны. Размеры заявляемой антенны могут быть дополнительно уменьшены путем подбора большого значения диэлектрической проницаемости дополнительных диэлектрических слоев. Такие компактные антенны могут быть применены в беспроводной связи между миниатюрными устройствами. Например, при наименьшей рабочей частоте антенны 6,8 ГГц размер может быть уменьшен до 7,1×10,1×1,1 мм.The inventive antenna refers to the type of UWB dipoles. In the process of practical implementation of the invention, some additional improvements were made, aimed at reducing the size of the antenna. First of all, the antenna has two symmetrical radiating elements made in the shape of the letter U. In addition, several semicircular cutouts were made on the inner and outer perimeters of these U-shaped radiating elements to further increase the current paths and reduce the size. Also, for the electrical connection of the ends of each radiating element of the antenna, special connecting plates were used. These plates were placed at some distance from the radiating elements of the antenna in order to further increase the current paths. In addition to the middle dielectric layer with the radiating elements placed on it, the antenna was covered with additional dielectric layers on the upper and lower sides. Thanks to such improvements, the dimensions of the antenna have been significantly reduced. Usually the largest antenna size - the diagonal - is about λ / 3 ... λ / 4, where λ is the wavelength. The size of the claimed antenna can be further reduced by selecting a large value of the dielectric constant of the additional dielectric layers. Such compact antennas can be used in wireless communication between miniature devices. For example, at the lowest operating frequency of the antenna 6.8 GHz, the size can be reduced to 7.1 × 10.1 × 1.1 mm.
Так как антенны имеют дипольную конструкцию, они не нуждаются в дополнительных металлических элементах для нормального функционирования, таких как, например, металлические заземления от других плат и т.д. Это одно из основных преимуществ заявляемой антенны по сравнению с антеннами типа монополь.Since the antennas have a dipole design, they do not need additional metal elements for normal operation, such as, for example, metal grounding from other boards, etc. This is one of the main advantages of the claimed antenna compared to monopol antennas.
Для лучшего понимания заявляемого изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами.For a better understanding of the claimed invention the following is a detailed description with the corresponding drawings.
На Фиг.1 показана конструкция заявляемой антенны 100. На Фиг.1 помечены: 101 - два излучающих элемента антенны, 102 - верхняя соединительная пластина, 103 - нижняя соединительная пластина, 105 - микрополосковая дифференциальная линия питания, 106 - внутренние отверстия в излучающих элементах антенны, 107 - внешние отверстия в излучающих элементах антенны, 109 - нижний слой диэлектрика, 108 -средний слой диэлектрика, 110 - верхний слой диэлектрика, 104 - межслойные соединители между соединительными пластинами и излучающими элементами антенны.Figure 1 shows the design of the
На Фиг.2 показаны боковые проекции заявляемой антенны 100.Figure 2 shows the side projection of the claimed
На Фиг. 2, вид 2.1, показан разрез в плоскости ZX; на Фиг.2, вид 2.2, - в плоскости XY, на Фиг.2, вид 2.3, - в плоскости YZ. На Фиг.2, вид 3, помечена точка 111 запитки антенны 100.In FIG. 2, view 2.1, shows a section in the ZX plane; figure 2, view 2.2, in the XY plane, figure 2, view 2.3, in the YZ plane. In figure 2, view 3, the
На Фиг.3 показана частотная зависимость коэффициента отражения S11 антенны при установке вблизи поверхности тела. Данные приведены в диапазоне частот 5-10 ГГц. Согласование антенны, измеренное по уровню S11<-6 дБ, находится в диапазоне 6,8-10 ГГц, а также на более высоких частотах.Figure 3 shows the frequency dependence of the reflection coefficient S11 of the antenna when installed near the surface of the body. The data are given in the frequency range of 5-10 GHz. Antenna matching, measured at S11 <-6 dB, is in the range of 6.8-10 GHz, as well as at higher frequencies.
Заявляемая СШП-антенна 100 (Фиг.1) может быть использована в составе миниатюрных устройств для передачи и приема СШП- радиосигналов, в сетях связи работающих в непосредственной близости от поверхности тела. Для повышения производительности в таких сетях поляризация излучаемого сигнала должна быть ортогональной к поверхности тела. По этой причине наилучшим положением антенны является вертикальное, с осью Z, расположенной ортогонально поверхности тела. Заявляемая антенна 100 может быть изготовлена из любого материала для многослойных печатных плат, таких как FR-4 и др.The inventive UWB antenna 100 (Figure 1) can be used as part of miniature devices for transmitting and receiving UWB radio signals in communication networks operating in close proximity to the surface of the body. To improve performance in such networks, the polarization of the emitted signal should be orthogonal to the surface of the body. For this reason, the best position for the antenna is vertical, with the Z axis located orthogonal to the surface of the body. The
Поскольку СШП-антенна 100 выполнена в виде плоского диполя, то для правильной работы эта антенна не требует никакого дополнительного слоя металлизации от других плат и т.д. Антенна 100 имеет два идентичных излучающих элемента 101, расположенных зеркально друг к другу. Оба излучающих элемента 101 имеют внешний и внутренний периметры эллиптической формы. Форма периметра излучающих элементов 101 также может иметь другую простую геометрическую форму, такую как многоугольник или круг. Кроме того, концы излучающих элементов 101 вырезаются так, что принимают U-образную форму.Since the
Концы каждого излучающего элемента 101 электрически связаны с внешними соединительными пластинами 102 и 103 при помощи межслойных металлизированных отверстий 104. Эти соединительные пластины 102 и 103 могут иметь форму прямоугольника. Кроме того, они могут иметь другую простую геометрическую форму, такую как многоугольник или эллипс.The ends of each radiating
Антенна 100 питается через дифференциальную полосковую линию 105, проложенную от границы антенны 100 к точке подачи сигнала к ней. Линия 105 питания перпендикулярна к главной плоскости симметрии YZ антенны 100 и проходит вдоль оси Х к геометрическому центру антенны 100. Ширину линии 105 питания можно менять, чтобы согласовывать антенный вход на сопротивление 50 Ом.The
По внутреннему и внешнему периметрам излучающих элементов 101 выполнены полукруглые вырезы 106 и 107, соответственно. Данные вырезы 106 и 107 являются частями круга, но также они могут иметь другую простую геометрическую форму, такую как многоугольник или эллипс. Число вырезов 106 выбирается произвольно, при условии, что оно ≥2. Число вырезов 107 также составляет не менее двух (≥2).On the inner and outer perimeters of the radiating
Излучающие элементы 101 размещены на одной стороне среднего диэлектрического слоя 108. Кроме того, по обе стороны указанного среднего диэлектрического слоя 108 размещается линия 105 питания. Каждая из сторон среднего диэлектрического слоя 108 плотно прилегает к дополнительным диэлектрическим слоям 109 и 110. На внешних сторонах этих дополнительных слоев 109 и 110 расположены соединительные пластины 103 и 102. Толщина всех слоев диэлектрика 108, 109, 110 может быть выбрана различной для подстройки антенны 100. Антенна 100 может быть размещена в свободном пространстве внутри корпуса устройства или она может быть вынесена за пределы корпуса.The radiating
На Фиг.2 (вид 2.3) показана точка запитки 111 антенны 100. Фиг.3 иллюстрирует рабочий диапазон частот заявляемой антенны на примере частотной зависимости коэффициента отражения. На нем рабочая полоса частот может быть оценена в области, где параметр S11<-6 дБ. В этом случае полоса частот на Фиг.3 будет 6,8-10 ГГц. В представленной зависимости наилучшее согласование на частоте ~7,7 ГГц.Figure 2 (view 2.3) shows the
Предложенная антенна может быть использована для беспроводной связи между устройствами, расположенными рядом с телом, а также между устройствами, находящимися на теле и вне тела. Наличие прямого пути распространения сигнала вдоль тела не требуется, поскольку благодаря вертикальной поляризации радиосигнала, излучаемого антенной, он может распространяться вдоль изогнутой поверхности тела с малым затуханием по сравнению с распространением внутри тела. Из-за небольшого размера антенны она может быть использована в диапазоне частот, требуемом стандартом IEEE 802.15.6 для беспроводных сетей, работающих вблизи поверхности тела. Устройство, содержащее предложенную антенну, может быть небольшого размера, например, слуховой аппарат, телефон, МР3-плеер и т.д.The proposed antenna can be used for wireless communication between devices located next to the body, as well as between devices located on the body and outside the body. The presence of a direct signal propagation path along the body is not required, since due to the vertical polarization of the radio signal emitted by the antenna, it can propagate along the curved surface of the body with low attenuation compared to propagation inside the body. Due to the small size of the antenna, it can be used in the frequency range required by the IEEE 802.15.6 standard for wireless networks operating near the surface of the body. A device containing the proposed antenna may be small in size, for example, a hearing aid, telephone, MP3 player, etc.
Claims (6)
- к указанному диэлектрическому слою с верхней и нижней стороны плотно прилегают соответственно дополнительные верхний и нижний диэлектрические слои, и
- две соединительные пластины с межслойными соединениями, выполненные с возможностью создания электрического контакта между концами указанных излучающих элементов, размещены на внешних поверхностях указанных верхнего и нижнего диэлектрических слоев; причем
- указанные симметричные излучающие элементы имеют вырезы на концах, а также вырезы внутри таким образом, что указанные излучающие элементы имеют U-образную форму, и
- по внутреннему и внешнему периметру указанных излучающих элементов выполнены дополнительные вырезы.1. A compact ultra-wideband antenna for organizing a radio channel near the surface of the human body between devices that do not have a line of sight, consisting of two symmetric radiating elements located on one side of the dielectric layer, and a differential stripe power line located on both sides of the specified dielectric layer, characterized in that:
- additional upper and lower dielectric layers are tightly adhering to said dielectric layer from the upper and lower sides, respectively, and
- two connecting plates with interlayer connections, made with the possibility of creating electrical contact between the ends of these radiating elements, placed on the outer surfaces of these upper and lower dielectric layers; moreover
- these symmetrical radiating elements have cutouts at the ends, as well as cutouts inside so that these radiating elements have a U-shape, and
- along the inner and outer perimeter of these radiating elements made additional cutouts.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013105648/08A RU2524563C1 (en) | 2013-02-11 | 2013-02-11 | Compact ultra-wideband antenna |
| KR1020130111662A KR102059329B1 (en) | 2013-02-11 | 2013-09-17 | Ultra wideband dipole antenna |
| US14/177,603 US9722315B2 (en) | 2013-02-11 | 2014-02-11 | Ultra-wideband (UWB) dipole antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013105648/08A RU2524563C1 (en) | 2013-02-11 | 2013-02-11 | Compact ultra-wideband antenna |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2524563C1 true RU2524563C1 (en) | 2014-07-27 |
Family
ID=51265400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013105648/08A RU2524563C1 (en) | 2013-02-11 | 2013-02-11 | Compact ultra-wideband antenna |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102059329B1 (en) |
| RU (1) | RU2524563C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2676232C1 (en) * | 2015-07-31 | 2018-12-26 | Денсо Корпорейшн | Small-sized antenna and computing device |
| RU202590U1 (en) * | 2020-11-11 | 2021-02-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Cross-notch Millimeter-Wave Microstrip Printed Antenna |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11923625B2 (en) | 2019-06-10 | 2024-03-05 | Atcodi Co., Ltd | Patch antenna and array antenna comprising same |
| KR102474119B1 (en) * | 2020-07-14 | 2022-12-05 | 울산과학기술원 | Biosensor to sense biometric information using electromagnetic wave through superstrate |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0301216A2 (en) * | 1987-07-29 | 1989-02-01 | Ball Corporation | Broadband notch antenna |
| EP0889543A1 (en) * | 1997-06-30 | 1999-01-07 | Sony International (Europe) GmbH | Wide band printed dipole antenna for microwave and mm-wave applications |
| US7973733B2 (en) * | 2003-04-25 | 2011-07-05 | Qualcomm Incorporated | Electromagnetically coupled end-fed elliptical dipole for ultra-wide band systems |
| RU2439756C2 (en) * | 2010-03-15 | 2012-01-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" | Antenna |
| US8264418B2 (en) * | 2009-08-14 | 2012-09-11 | Htc Corporation | Planar antenna with isotropic radiation pattern |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7327318B2 (en) * | 2006-02-28 | 2008-02-05 | Mti Wireless Edge, Ltd. | Ultra wide band flat antenna |
| KR101119267B1 (en) * | 2010-04-13 | 2012-03-16 | 고려대학교 산학협력단 | Dielectric resonant antenna using matching substrate |
-
2013
- 2013-02-11 RU RU2013105648/08A patent/RU2524563C1/en active
- 2013-09-17 KR KR1020130111662A patent/KR102059329B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0301216A2 (en) * | 1987-07-29 | 1989-02-01 | Ball Corporation | Broadband notch antenna |
| EP0889543A1 (en) * | 1997-06-30 | 1999-01-07 | Sony International (Europe) GmbH | Wide band printed dipole antenna for microwave and mm-wave applications |
| US7973733B2 (en) * | 2003-04-25 | 2011-07-05 | Qualcomm Incorporated | Electromagnetically coupled end-fed elliptical dipole for ultra-wide band systems |
| US8264418B2 (en) * | 2009-08-14 | 2012-09-11 | Htc Corporation | Planar antenna with isotropic radiation pattern |
| RU2439756C2 (en) * | 2010-03-15 | 2012-01-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" | Antenna |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2676232C1 (en) * | 2015-07-31 | 2018-12-26 | Денсо Корпорейшн | Small-sized antenna and computing device |
| RU202590U1 (en) * | 2020-11-11 | 2021-02-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Cross-notch Millimeter-Wave Microstrip Printed Antenna |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140101657A (en) | 2014-08-20 |
| KR102059329B1 (en) | 2019-12-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2018334731B2 (en) | Feed network of base station antenna, base station antenna and base station | |
| Zada et al. | Integration of sub-6-GHz and mm-wave bands with a large frequency ratio for future 5G MIMO applications | |
| Dong et al. | Development of ultrawideband antenna with multiple band-notched characteristics using half mode substrate integrated waveguide cavity technology | |
| US10622716B1 (en) | Balanced antenna | |
| EP4145624A1 (en) | Antenna and electronic device | |
| US11984645B2 (en) | Antenna element and electronic device | |
| RU2524563C1 (en) | Compact ultra-wideband antenna | |
| KR20130076130A (en) | Patch antenna for imporving sar and frond/back ratio | |
| KR101714921B1 (en) | Multi Band Metamaterial Absorber | |
| Al-Husseini et al. | A simple dual-port antenna system for cognitive radio applications | |
| CN111146592A (en) | Antenna structure and terminal | |
| CN114122697B (en) | Ceramic chip antenna for ultra-wideband system | |
| Singh et al. | Compact printed diversity antenna for LTE700/GSM1700/1800/UMTS/Wi-Fi/Bluetooth/LTE2300/2500 applications for slim mobile handsets | |
| US9054428B2 (en) | Antenna and wireless communication unit | |
| EP3145028B1 (en) | Signal radiation device in transmission device | |
| CN103390803B (en) | SIW (substrate integrated waveguide)-based retrodirective array antenna with polarization reversing function | |
| US10903569B2 (en) | Reconfigurable radial waveguides with switchable artificial magnetic conductors | |
| EP3471203B1 (en) | Antenna and mobile terminal | |
| Li et al. | A pattern‐reconfigurable antenna design for body area networks communications | |
| CN214203965U (en) | Electronic device | |
| Sharma et al. | Analysis of MIMO antennas with parasitic elements for wireless applications | |
| JP5785007B2 (en) | ANTENNA DEVICE AND COMMUNICATION DEVICE | |
| CN112993547A (en) | Electronic equipment and manufacturing method of antenna structure thereof | |
| Mouffok et al. | Wideband collocated antennas for radiation pattern diversity applications | |
| Malik et al. | Transient response of dual-band-notched ultra-wideband antenna |