RU57973U1 - Апертурно-запитываемая микрополосковая антенна с шировой диаграммой направленности - Google Patents
Апертурно-запитываемая микрополосковая антенна с шировой диаграммой направленности Download PDFInfo
- Publication number
- RU57973U1 RU57973U1 RU2006122999/22U RU2006122999U RU57973U1 RU 57973 U1 RU57973 U1 RU 57973U1 RU 2006122999/22 U RU2006122999/22 U RU 2006122999/22U RU 2006122999 U RU2006122999 U RU 2006122999U RU 57973 U1 RU57973 U1 RU 57973U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- conductor
- glass
- substrate
- microstrip line
- Prior art date
Links
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована в качестве самостоятельной антенны или элемента фазированной антенной решетки со сканированием луча в широком секторе углов, в частности, в качестве приемной антенны в аппаратуре пользователей космических навигационных систем (GPS, ГЛОНАСС/GPS). Технический результат заключается в повышении технологичности изготовления и повышении надежности антенны. Указанный технический результат достигается апертурно-запитываемой микрополосковой антенной с широкой диаграммой направленности, содержащей антенный элемент, выполненный в виде печатного проводника с подложкой, закрепленной на экранной плоскости, высокочастотный кабель, высокочастотный соединитель и питающую плату, при этом подложка антенного элемента выполнена стаканообразной формы из диэлектрического материала с экранной металлизированной внутренней полостью включая торец стакана, которая имеет «окно» в металлизации в виде щели, расположенной полностью под печатным проводником, печатный проводник расположен на вершине перевернутого диэлектрического стакана, питающая плата расположена на нижней поверхности подложки и представляет собой печатную плату с микрополосковой линией, которая имеет общую с антенным элементом земляную плоскость, в качестве которой служит металлизация внутренней полости стакана, а микрополосковая линия проходит под щелью перпендикулярно ей и пересекает ее в центре, высокочастотный кабель проходит в отверстие в экранной плоскости и внешний проводник высокочастотного кабеля подключен к металлизированному слою внутренней полости стакана, а внутренний проводник соединен с микрополосковой линией, второй конец кабеля соединен с высокочастотным соединителем и служит для подключения передающего или приемного устройства.
Description
Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована в качестве самостоятельной антенны или элемента фазированной антенной решетки со сканированием луча в широком секторе углов, в частности, в качестве приемной антенны в аппаратуре пользователей космических навигационных систем (GPS, ГЛОНАСС/GPS).
Заявляемая микрополосковая антенна (МПА) предназначена для приема и передачи радиосигналов и может быть широко использована во всенаправленных командных, телеметрических и связных радиолиниях, в частности в качестве приемной антенны в аппаратуре пользователей космических навигационной систем (GPS, ГЛОНАСС/GPS и т.п.). Также заявляемая микрополосковая антенна может быть использована в качестве элемента фазированной антенной решетки со сканированием луча в очень широком секторе углов.
Ширина диаграммы направленности микрополосковой антенны (МПА) определяется апертурой печатного проводника антенного элемента - с уменьшением апертуры ширина диаграммы направленности увеличивается. Уменьшение апертуры печатного проводника обычно достигают путем повышения значения диэлектрической проницаемости материала подложки МПА. Однако процесс увеличения диэлектрической проницаемости материала подложки не безграничен, т.к. в конечном счете приводит к падению эффективности излучения МПА.
Известна дисковая микрополосковая антенна, содержащая диэлектрическую подложку, на одной стороне которой расположен металлический экран, а на другой первый диск металлического излучателя, согласующий элемент, расположенный между металлическим излучателем и металлическим экраном, и коаксиальный фидер, при этом согласующий элемент выполнен в виде второго металлического диска и отрезка металлического проводника, который соединен с первым и вторым металлическими излучателями в двух точках, расположенных в их центрах симметрии (а.с. №1543483, кл. МПК Н 01 Q 1/38, опубликовано 15.02.90 г.).
Улучшение согласования и уменьшение габаритов антенны достигается путем подбора размеров второго диска, отрезка металлического проводника диска излучателя и диэлектрической подложки в соответствии с предложенными соотношениями. При этом введение второго диска приводит к уменьшению апертуры антенны и, как следствие, к небольшому расширению диаграммы направленности.
Известна также антенна, которая содержит полый круговой цилиндр из диэлектрика, на внешнюю поверхность которого нанесен полосковый проводник в виде спирали, а внутренняя
поверхность металлизирована и заземлена, при этом полосковый проводник имеет постоянную ширину, а расстояние между витками равно половине этой ширины, питание при помощи коаксиального кабеля (патент США №4323900, кл. МПК Н 01 Q 1/38 от 06.04.82 г.). Однако это устройство сложное в технологическом плане и настройке.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является микрополосковая антенна с широкой диаграммой направленности, содержащая антенный элемент, выполненный в виде печатного проводника с подложкой, высокочастотный кабель с высокочастотным соединителем на конце и проводящий экран, отличающаяся тем, что подложка антенного элемента выполнена стаканообразной формы из диэлектрического материала с экранной металлизированной внутренней полостью, при этом печатный проводник, расположенный сверху диэлектрического стакана, соединен с высокочастотным кабелем через металлизированную внутреннюю полость подложки и отверстие проводящего экрана (патент РФ №2266591, опубл. 20.12.2005 г.).
Недостатком данной микрополосковой антенны является то, что в подложке обязательно должно быть отверстие для прохождения центральной жилы высокочастотного кабеля, что не всегда целесообразно, например в случае выполнения стакана (подложки) из керамики (по технологическим соображениям), необходимости герметичного исполнения антенны или больших температурных воздействиях на внешнюю поверхность антенны (также по технологическим соображениям).
Технический результат заключается в повышении технологичности изготовления антенны.
Указанный технический результат достигается апертурно-запитываемой микрополосковой антенной с широкой диаграммой направленности, содержащей антенный элемент, выполненный в виде печатного проводника с подложкой, закрепленной на экранной плоскости, высокочастотный кабель, высокочастотный соединитель и питающую плату, при этом подложка антенного элемента выполнена стаканообразной формы из диэлектрического материала с экранной металлизированной внутренней полостью включая торец стакана, которая имеет «окно» в металлизации в виде щели, расположенной полностью под печатным проводником, печатный проводник расположен на вершине перевернутого диэлектрического стакана, питающая плата расположена на нижней поверхности подложки и представляет собой печатную плату с микрополосковой линией, которая имеет общую с антенным элементом земляную плоскость, в качестве которой служит металлизация внутренней полости стакана, а
микрополосковая линия проходит под щелью перпендикулярно ей и пересекает ее в центре, высокочастотный кабель проходит в отверстие в экранной плоскости и внешний проводник высокочастотного кабеля подключен к металлизированному слою внутренней полости стакана, а внутренний проводник соединен с микрополосковой линией, второй конец кабеля соединен с высокочастотным соединителем и служит для подключения передающего или приемного устройства.
На фиг.1 приведена структурная электрическая схема апертурно-запитываемой микрополосковой антенны с широкой диаграммой направленности. Апертурно-запитываемая микрополосковая антенна с широкой диаграммой направленности содержит печатный проводник 1, диэлектрическую подложку 2 с металлизированной внутренней полостью 3, питающую плату 4, высокочастотный кабель 5 с высокочастотным соединителем 6 на конце и экранную плоскость 7. Печатный проводник 1 и диэлектрическая подложка 2 составляют антенный элемент, причем диэлектрическая подложка 2 выполнена в виде перевернутого стакана с металлизированной внутренней полостью включая торец стакана, которая имеет «окно» в металлизации в виде щели 8, расположенной полностью под печатным проводником 1. Сам печатный проводник 1 имеет размеры, превышающие размеры щели и расположен на внешней стороне вершины стакана, который закреплен на экранной плоскости 7.
Питающая плата представляет собой печатную плату с микрополосковой линией 9, которая имеет общую с антенным элементом земляную плоскость, в качестве которой служит металлизация 3 внутренней полости стакана. Микрополосковая линия проходит под щелью перпендикулярно ей и пересекает ее в центре. Волновое сопротивление микрополосковой линии 9 выбирается равным волновому сопротивлению высокочастотного кабеля 5. Расположение щели 8 относительно печатного проводника 1, размеры щели и длина отрезка микрополосковой линии, выходящего за ширину щели находятся расчетным путем, в том числе и для случая работы антенны в режиме круговой поляризации. Высокочастотный кабель 5 одним концом электрически соединен с микрополосковой линией 9, причем внешний проводник кабеля припаян к металлизированному слою 3 внутренней полости стакана, а второй конец кабеля соединен с высокочастотным соединителем 6. При этом высокочастотный кабель проходит через металлизированную внутреннюю полость стакана и отверстие в экранной плоскости 7. Высокочастотный соединитель 6 служит для подключения передающего или приемного устройства. Экранная плоскость 7 электрически соединена с экранной металлизированной
внутренней полостью стакана и служит для создания однонаправленного излучения (приема) микрополосковой антенны.
Принцип работы микрополосковой антенны хорошо известен и состоит в том, что при подаче высокочастотного сигнала на вход антенны в ней возбуждаются высокочастотные колебания определенного типа, а излучение осуществляется за счет поля, «выступающего» из кромок антенны, а именно из зазоров между печатным проводником антенного элемента и экранной плоскостью. В качестве экранной плоскости обычно используется нижняя металлизированная поверхность диэлектрической подложки. Ширина диаграммы направленности (ДН) определяется апертурой печатного проводника 1 антенного элемента, которая в свою очередь для фиксированной рабочей частоты обратно пропорциональна величине диэлектрической проницаемости материала диэлектрической подложки. С увеличением диэлектрической проницаемости подложки апертура печатного проводника уменьшается, а ширина ДН увеличивается. Это свойство чаще всего используется для расширения ДН микрополосковых антенн. Однако уменьшение апертуры печатного проводника 1 в конце концов ведет к падению эффективности излучения микрополосковой антенны.
В заявляемой микрополосковая антенне расширение диаграммы направленности происходит за счет приподнимания антенного элемента, состоящего из печатного проводника 1 и металлизированной снизу диэлектрической подложки 2 над экранной плоскостью 7. Выполняется это путем формования диэлектрической подложки 2 с металлизированной нижней поверхностью 3 в виде перевернутого стакана, на вершине которого и располагается печатный проводник 1 произвольной формы. Приподнятый над проводящим экраном 7 антенный элемент эквивалентен действию двух излучателей: реального и мнимого, расположенного зеркально под экранной плоскостью 7. Суммарная ДН двух таких излучателей дает повышение уровня мощности, излучаемой в направлении углов, близких к экранной плоскости. Увеличение этой мощности приводит к расширению ДН микрополосковой антенны. Дополнительный эффект по расширению ДН дает наличие на боковой проводящей поверхности антенного элемента диэлектрического слоя. Степень расширения ДН зависит от высоты поднятия антенного элемента 1 над экранной плоскостью 5 и значения диэлектрической проницаемости материала подложки - чем выше это значение, тем шире ДН вследствие действия двух факторов: уменьшения размеров печатного проводника и «вытягивания» поля в сторону боковой проводящей поверхности стакана, покрытого диэлектриком.
Возбуждение заявляемой микрополосковой антенны осуществляется от микрополосковой линии 9 через щелевое «окно» 8 (апертуру), расположенное в металлизации 3 внутренней части
стакана под печатным проводником 1. Микрополосковая линия 9, пересекая щель 8 в перпендикулярном направлении (направление тока в линии при этом совпадает с направление электрических силовых линий в щели) возбуждает ее, а щель в свою очередь возбуждает антенный элемент. Щель при этом располагается таким образом, что она пересекает токи в металлизации 3 для рабочего типа колебаний антенного элемента.
Claims (1)
- Апертурно-запитываемая микрополосковая антенна с широкой диаграммой направленности, содержащая антенный элемент, выполненный в виде печатного проводника с подложкой, закрепленной на экранной плоскости, высокочастотный кабель, высокочастотный соединитель и питающую плату, при этом подложка антенного элемента выполнена стаканообразной формы из диэлектрического материала с экранной металлизированной внутренней полостью включая торец стакана, которая имеет "окно" в металлизации в виде щели, расположенной полностью под печатным проводником, печатный проводник расположен на вершине перевернутого диэлектрического стакана, питающая плата расположена на нижней поверхности подложки и представляет собой печатную плату с микрополосковой линией, которая имеет общую с антенным элементом земляную плоскость, в качестве которой служит металлизация внутренней полости стакана, а микрополосковая линия проходит под щелью перпендикулярно ей и пересекает ее в центре, высокочастотный кабель проходит в отверстие в экранной плоскости и внешний проводник высокочастотного кабеля подключен к металлизированному слою внутренней полости стакана, а внутренний проводник соединен с микрополосковой линией, второй конец кабеля соединен с высокочастотным соединителем и служит для подключения передающего или приемного устройства.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006122999/22U RU57973U8 (ru) | 2006-06-28 | 2006-06-28 | Апертурно-запитываемая микрополосковая антенна с широкой диаграммой направленности |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006122999/22U RU57973U8 (ru) | 2006-06-28 | 2006-06-28 | Апертурно-запитываемая микрополосковая антенна с широкой диаграммой направленности |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU57973U1 true RU57973U1 (ru) | 2006-10-27 |
RU57973U8 RU57973U8 (ru) | 2007-02-10 |
Family
ID=37439765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006122999/22U RU57973U8 (ru) | 2006-06-28 | 2006-06-28 | Апертурно-запитываемая микрополосковая антенна с широкой диаграммой направленности |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU57973U8 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2673059C2 (ru) * | 2014-01-15 | 2018-11-22 | Ханивелл Интернешнл Инк. | Система и способы конструирования подвешенной полоской структуры возбуждения антенны |
-
2006
- 2006-06-28 RU RU2006122999/22U patent/RU57973U8/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2673059C2 (ru) * | 2014-01-15 | 2018-11-22 | Ханивелл Интернешнл Инк. | Система и способы конструирования подвешенной полоской структуры возбуждения антенны |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU57973U8 (ru) | 2007-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7999753B2 (en) | Apparatus and methods for constructing antennas using vias as radiating elements formed in a substrate | |
US7696941B2 (en) | Printed circuit notch antenna | |
US6903687B1 (en) | Feed structure for antennas | |
CN105576353B (zh) | 一种螺旋天线 | |
US6759988B2 (en) | Miniaturized directional antenna | |
KR20050098880A (ko) | 미소 루프 안테나를 이용한 안테나 장치 및 그 안테나 장치를 사용한 무선 통신 장치 | |
US8878742B1 (en) | Dipole with an unbalanced microstrip feed | |
EP0740362A1 (en) | High gain broadband planar antenna | |
JP5213039B2 (ja) | 片面放射アンテナ | |
KR101044136B1 (ko) | 개방종단 폴디드 슬롯 안테나 | |
US8872704B2 (en) | Integrated antenna and method for operating integrated antenna device | |
RU57973U1 (ru) | Апертурно-запитываемая микрополосковая антенна с шировой диаграммой направленности | |
CN110197946A (zh) | 高增益微带天线 | |
WO2012171041A1 (en) | Multiple layer dielectric panel directional antenna | |
RU2314608C1 (ru) | Апертурно-запитываемая микрополосковая антенна с широкой диаграммой направленности | |
KR101039925B1 (ko) | 커패시티브 덮개 구조를 갖는 소형 정사각형 루프 안테나 | |
CN110265782A (zh) | 双耦合微带天线及天线阵列 | |
JPH07288420A (ja) | デュアルバンドアンテナ | |
RU2266591C1 (ru) | Микрополосковая антенна с широкой диаграммой направленности | |
US11901604B2 (en) | Antenna for facilitating remote reading of utility meters | |
EP4235964A2 (en) | Antenna for sending and/or receiving electromagnetic signals | |
US20220336949A1 (en) | Compact directional antenna, device comprising such an antenna | |
JP2003133838A (ja) | モノポールアンテナ | |
CN107069213B (zh) | 平面工艺的小型化宽带全向立体振子天线 | |
JP2001358530A (ja) | 円偏波マイクロストリップアンテナ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TH1K | Reissue of utility model (1st page) | ||
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20070629 |
|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20100629 |