RU2709031C1 - Unified antenna module - Google Patents

Unified antenna module Download PDF

Info

Publication number
RU2709031C1
RU2709031C1 RU2019109328A RU2019109328A RU2709031C1 RU 2709031 C1 RU2709031 C1 RU 2709031C1 RU 2019109328 A RU2019109328 A RU 2019109328A RU 2019109328 A RU2019109328 A RU 2019109328A RU 2709031 C1 RU2709031 C1 RU 2709031C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
emitters
antenna
low
frequency range
Prior art date
Application number
RU2019109328A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Алексеевич Орлов
Сергей Эврикович Скибин
Галина Анатольевна Сулимова
Андрей Петрович Маликов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное объединение Измерительной техники" (АО "НПО ИТ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственное объединение Измерительной техники" (АО "НПО ИТ") filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное объединение Измерительной техники" (АО "НПО ИТ")
Priority to RU2019109328A priority Critical patent/RU2709031C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2709031C1 publication Critical patent/RU2709031C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: antenna equipment.
SUBSTANCE: invention relates to antenna engineering and can be used as an independent dual-band and two-polarization antenna or as an element of an antenna array when constructing antenna systems of high efficiency, for example for telemetry of various objects. On flat metal screen high-frequency band radiators are installed in the form of square metal plates equipped with four blind slots, perpendicular to sides and located in their center, in-phase power is supplied in pairs to opposite slots, and the low-frequency band emitter is located above the high-frequency band radiators and is in form of a thin symmetrical vibrator, power supply to which is connected through a high-resistance quarter-wave transformer and a balancing conductor connected to one of the vibrator arms and the outer conductor of the input cable.
EFFECT: technical result consists in simplifying the design by reducing the number of emitters in both ranges, simplifying the design of the screen, increasing the gain in both bands, enlarging the band of operating frequencies.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве самостоятельной двухдиапазонной и двухполяризационной антенны или как элемент антенной решетки при построении антенных комплексов повышенной эффективности, например, для телеметрии различных объектов.The invention relates to antenna technology and can be used as an independent dual-band and bipolar antenna or as an element of the antenna array when constructing antenna complexes of increased efficiency, for example, for telemetry of various objects.

Известны в общем виде, без конкретизации конструктивных признаков, двухчастотные, (двухдиапазонные) совмещенные антенные решетки. (Л.И. Пономарев, В.Н. Степаненко. Сканирующие многочастотные совмещенные антенные решетки. Изд. «Радиотехника». Москва 2009 г., стр. 18, рис. 1.3а и др.) В известной антенне нет возможности работы на двух поляризациях, и, исходя из известных свойств примененных в ней излучателей, она недостаточно широкополосна.Known in general terms, without specifying design features, dual-frequency, (dual-band) combined antenna arrays. (LI Ponomarev, VN Stepanenko. Scanning multi-frequency combined antenna arrays. Publishing House "Radio Engineering". Moscow 2009, p. 18, Fig. 1.3a and others) In the known antenna there is no possibility of working on two polarization, and, based on the known properties of the emitters used in it, it is not broadband enough.

Известен антенный комплекс «Жемчуг-М» (БЫ1.000.002), в котором излучатели высокочастотного (дециметрового) диапазона выполнены в виде открытого конца шестиугольного волновода, а широкополосность в длинноволновом (метровом) диапазоне достигается увеличением толщины вибраторов этого диапазона. Антенна конструктивно и технологически очень сложна.The Zhemchug-M antenna complex (BY1.000.002) is known, in which emitters of the high-frequency (decimeter) range are made in the form of the open end of a hexagonal waveguide, and broadband in the long-wave (meter) range is achieved by increasing the thickness of the vibrators of this range. The antenna is structurally and technologically very complex.

Известен унифицированный антенный модуль (патент RU №2356136 HO1Q 01/38 от 20.05.2009 г.) (прототип). Он содержит металлический коробчатый экран с открытой верхней плоскостью, на нижней плоскости которого установлены излучатели дециметрового диапазона, выполненные в виде квадратных металлических пластин, установленных вплотную друг к другу с малым зазором между ними, а излучатели метрового диапазона выполнены в виде 4-х стержней, установленных параллельно нижней плоскости коробчатого экрана между его боковыми стенками выше излучателей дециметрового диапазона. Недостатками этого известного решения являются пониженные коэффициенты усиления в обоих диапазонах из-за использования коробчатой формы экрана, увеличенное затенение излучения дециметрового диапазона излучателями метрового диапазона, пониженный коэффициент усиления в дециметровом диапазоне из-за плотного расположения излучателей этого диапазона и их увеличенного затенения излучателями метрового диапазона, сложность из-за увеличенного количества излучателей обоих диапазонов.Known unified antenna module (patent RU No. 2356136 HO1Q 01/38 from 05/20/2009) (prototype). It contains a metal box screen with an open upper plane, on the lower plane of which there are decimeter-wave radiators made in the form of square metal plates installed close to each other with a small gap between them, and meter-sized radiators are made in the form of 4 rods installed parallel to the lower plane of the box screen between its side walls above the emitters of the decimeter range. The disadvantages of this known solution are the reduced gain in both ranges due to the use of a box-shaped screen, the increased shadowing of the decimeter range radiation by meter radiators, the reduced gain in the decimeter range due to the dense arrangement of the emitters of this range and their increased shadowing by meter band radiators, complexity due to the increased number of emitters of both ranges.

Технический эффект изобретения состоит в упрощении конструкции за счет снижения количества излучателей в обоих диапазонах, упрощения конструкции экрана, увеличении коэффициента усиления в обоих диапазонах, расширении полосы рабочих частот.The technical effect of the invention is to simplify the design by reducing the number of emitters in both ranges, simplifying the design of the screen, increasing the gain in both ranges, expanding the band of operating frequencies.

Технический эффект достигается тем, что в известном унифицированном антенном модуле, содержащем металлический экран, на котором установлены излучатели высокочастотного (например, дециметрового) диапазона в виде квадратных металлических пластин, соединенных отрезками коаксиального кабеля равной длины с входами многоканальных делителей (сумматоров) мощности, установленных на металлическом экране, и излучатели низкочастотного (например, метрового) диапазона, установленные над экраном выше излучателей высокочастотного диапазона, металлический экран выполнен в виде квадратной пластины со стороной около половины длины волны низкочастотного диапазона, квадратные пластины излучателей высокочастотного диапазона имеют размер стороны не менее 0,3 длины максимальной волны высокочастотного диапазона, они снабжены узкими пазами длиной до 0,4 стороны излучателя высокочастотного диапазона, расположенными в середине каждой стороны квадратной пластины перпендикулярно ей, к узким пазам через отрезки равной длины коаксиального кабеля, присоединен входной коаксиальный кабель, выведенный через центр квадратной пластины к металлическому экрану и присоединенный к одному из выходов делителя, расстояние между центрами излучателей высокочастотного диапазона составляет (0,4÷1,0) максимальной длины волны высокочастотного диапазона, излучатели низкочастотного диапазона выполнены в виде тонкого симметричного разрезного вибратора, к которому входной коаксиальный кабель присоединен через высокоомный четвертьволновой трансформатор и симметрирующее устройство в виде проводника длиной около четверти длины волны низкочастотного диапазона, присоединенного одним концом к плечу тонкого разрезного вибратора, к которому присоединен центральный проводник высокоомного четвертьволнового трансформатора, а другим концом к внешнему проводнику входного коаксиального кабеля и расположенного параллельно ему на расстоянии от него не менее 1/20 длины проводника.The technical effect is achieved by the fact that in the well-known unified antenna module containing a metal screen on which emitters of the high-frequency (for example, decimeter) range are mounted in the form of square metal plates connected by segments of coaxial cable of equal length with inputs of multi-channel power dividers (adders) installed on metal screen, and low-frequency (for example, meter) radiators mounted above the screen above high-frequency radiators, meta The front screen is made in the form of a square plate with a side about half the wavelength of the low-frequency range, square plates of high-frequency emitters have a side size of at least 0.3 of the maximum wavelength of the high-frequency range, they are equipped with narrow grooves up to 0.4 side of the high-frequency emitter located in the middle of each side of the square plate perpendicular to it, to the narrow grooves through segments of equal length of the coaxial cable, an input coaxial cable is connected, in driven through the center of the square plate to the metal screen and connected to one of the outputs of the divider, the distance between the centers of the high-frequency emitters is (0.4 ÷ 1.0) the maximum wavelength of the high-frequency range, the low-frequency emitters are made in the form of a thin symmetrical split vibrator, to to which the input coaxial cable is connected through a high-resistance quarter-wave transformer and a balancing device in the form of a conductor with a length of about a quarter of the wavelength astotnogo band attached by one end to the shoulder of a thin split vibrator, to which is connected a central high-resistance conductor quarterwave transformer and the other end to the outer conductor of the coaxial input cable and arranged parallel thereto at a distance therefrom at least 1/20 of the length of the conductor.

На чертежах изображено:The drawings show:

Фиг. 1 - вид сверху унифицированного антенного модуля.FIG. 1 is a top view of a unified antenna module.

Фиг. 2 - вид сбоку унифицированного антенного модуля.FIG. 2 is a side view of a unified antenna module.

Фиг. 3 - излучатель высокочастотного диапазона - вид сверху.FIG. 3 - high-frequency radiator - top view.

Фиг. 4 - излучатель низкочастотного диапазона - вид сбоку.FIG. 4 - low-frequency radiator - side view.

На чертежах обозначено:In the drawings indicated:

1 - металлический экран;1 - metal screen;

2 - излучатель высокочастотного диапазона;2 - a radiator of a high-frequency range;

3 - излучатель низкочастотного диапазона;3 - low-frequency emitter;

4 - квадратная металлическая пластина излучателя высокочастотного диапазона;4 - square metal plate of the radiator of the high-frequency range;

5 - узкие пазы;5 - narrow grooves;

6 - отрезки коаксиального кабеля равной длины;6 - segments of coaxial cable of equal length;

7 - входной коаксиальный кабель излучателя высокочастотного диапазона;7 - input coaxial cable emitter high-frequency range;

8 - плечо излучателя низкочастотного диапазона;8 - the shoulder of the low-frequency emitter;

9 - высокоомный четвертьволновой трансформатор;9 - high resistance quarter-wave transformer;

10 - входной коаксиальный кабель излучателя низкочастотного диапазона;10 - input coaxial cable of the low-frequency emitter;

11 - симметрирующий проводник.11 - a balancing conductor.

В тексте дано описание устройства антенного модуля для одной поляризации в каждом диапазоне. Построение антенного модуля для второй ортогональной поляризации, совмещенной в одном раскрыве с первой, выполняется аналогично. Взаимовлияние поляризаций друг на друга отсутствует.The text describes the device antenna module for one polarization in each range. The construction of the antenna module for the second orthogonal polarization, combined in one opening with the first, is performed similarly. The mutual influence of polarizations on each other is absent.

Унифицированный антенный модуль содержит металлический экран 1, на котором установлены излучатели высокочастотного диапазона 2 и излучатели низкочастотного диапазона 3.The unified antenna module contains a metal screen 1, on which radiators of the high-frequency range 2 and radiators of the low-frequency range 3 are installed.

Излучатели высокочастотного диапазона 2 могут быть установлены на металлической трубе, расположенной в его центре, или на изоляторах.High-frequency emitters 2 can be installed on a metal pipe located in its center, or on insulators.

Излучатели низкочастотного диапазона 3 могут быть установлены на двух металлических стойках, расположенных около их середины или на изоляционных стойках. Крепежные элементы на фигурах условно не показаны.Low-frequency emitters 3 can be installed on two metal racks located near their middle or on insulating racks. The fasteners in the figures are not shown conditionally.

Излучатель высокочастотного диапазона 2 выполнен в виде квадратной металлической пластины 4, в которой выполнены узкие пазы 5. К ним через отрезки коаксиального кабеля 6 равной длины подведено по входному коаксиальному кабелю 7 питающее напряжение. Излучатель высокочастотного диапазона 2 установлен над экраном 1 на высоте до четверти длины рабочей волны высокочастотного диапазона. При указанных размерах излучателя высокочастотного диапазона 2 и расстояниях между ними достигается увеличение коэффициента усиления антенного модуля при уменьшении количества излучателей высокочастотного диапазона. Многоканальный делитель (сумматор) и кабели, соединяющие его с излучателями высокочастотного диапазона 2 (на фигурах условно не показаны).The emitter of the high-frequency range 2 is made in the form of a square metal plate 4, in which narrow grooves are made 5. To them, supply voltage is supplied through segments of coaxial cable 6 of equal length through the input coaxial cable 7. The emitter of the high-frequency range 2 is installed above the screen 1 at a height of up to a quarter of the working wavelength of the high-frequency range. With the indicated dimensions of the emitter of the high-frequency range 2 and the distances between them, an increase in the gain of the antenna module is achieved with a decrease in the number of emitters of the high-frequency range. Multichannel divider (adder) and cables connecting it to the emitters of high-frequency range 2 (not shown conditionally in the figures).

Излучатель низкочастотного диапазона 3 содержит два плеча 8, к которым подключен высокоомный четвертьволновой трансформатор 9 и входной коаксиальный кабель 10, а так же симметрирующий проводник 11. При размере экрана 1 около половины длины волны низкочастотного диапазона на его площади достаточно иметь один излучатель низкочастотного диапазона 3, чтобы получить полный коэффициент усиления в низкочастотном диапазоне, соответствующий площади экрана 1, что уменьшает затенение и рассеяние энергии высокочастотного диапазона излучателем низкочастотного диапазона 3. Дополнительно снижение затенения достигается использованием тонкого вибратора, а расширение его рабочего диапазона обеспечивается введением высокоомного четвертьволнового трансформатора 9. Проводник 11 симметрирует коаксиальный трансформатор 9 и входной кабель 10 для их присоединения к симметричному излучателю 3.The low-frequency emitter 3 contains two arms 8, to which a high-resistance quarter-wave transformer 9 and an input coaxial cable 10 are connected, as well as a balancing conductor 11. With a screen size of 1 about half the wavelength of the low-frequency range, it is sufficient to have one low-frequency emitter 3 in its area, to obtain the full gain in the low-frequency range, corresponding to the area of the screen 1, which reduces the shading and energy dissipation of the high-frequency range by the low emitter frequency band 3. Further reduction in shading is achieved using a thin vibrator, and the expansion of its operating range achieved by introducing high-resistivity quarterwave transformer 9. The conductor 11 coaxial balun transformer 9 and the input cable 10 for joining them to the symmetrical radiator 3.

Claims (1)

Унифицированный антенный модуль, содержащий металлический экран, на котором установлены излучатели высокочастотного диапазона в виде квадратных металлических пластин, соединенных отрезками коаксиального кабеля равной длины с входами многоканального делителя (сумматора) мощности, установленного на металлическом экране, и излучатели низкочастотного диапазона, установленные над металлическим экраном выше излучателей высокочастотного диапазона, отличающийся тем, что металлический экран выполнен в виде квадратной пластины со стороной около половины длины волны низкочастотного диапазона, квадратные металлические пластины излучателей высокочастотного диапазона имеют размер стороны не менее 0,3 длины максимальной волны высокочастотного диапазона, снабжены узкими пазами длиной до 0,4 длины стороны квадратной металлической пластины высокочастотного диапазона, расположенными в середине каждой стороны квадратной металлической пластины перпендикулярно ей, к двум противоположным узким пазам через отрезки коаксиального кабеля равной длины присоединен входной коаксиальный кабель, выведенный через центр квадратной металлической пластины к металлическому экрану и присоединенный к одному из выходов делителя (сумматора), расстояние между центрами излучателей высокочастотного диапазона составляет (0,4÷1,0) максимальной длины волны высокочастотного диапазона, а излучатели низкочастотного диапазона выполнены в виде тонкого симметричного разрезного вибратора, к которому входной коаксиальный кабель присоединен через высокоомный четвертьволновой трансформатор и симметрирующее устройство в виде проводника длиной около четверти длины волны низкочастотного диапазона, присоединенного одним концом к плечу тонкого разрезного симметрирующего вибратора, к которому присоединен центральный проводник высокоомного четвертьволнового трансформатора, а другим концом к внешнему проводнику входного коаксиального кабеля и расположенного параллельно ему на расстоянии не менее 1/20 длины проводника.A unified antenna module containing a metal screen on which high-frequency emitters are installed in the form of square metal plates connected by segments of a coaxial cable of equal length to the inputs of a multi-channel power divider (adder) mounted on a metal screen, and low-frequency emitters mounted above the metal screen above high-frequency emitters, characterized in that the metal screen is made in the form of a square plate from the side about half the wavelength of the low-frequency range, the square metal plates of the high-frequency emitters have a side size of at least 0.3 of the maximum wavelength of the high-frequency range, are provided with narrow grooves up to 0.4 side lengths of the square metal plate of the high-frequency range, located in the middle of each side of the square a metal plate perpendicular to it, an input coaxial is connected to two opposite narrow grooves through segments of a coaxial cable of equal length A cable led through the center of a square metal plate to a metal screen and connected to one of the outputs of the divider (adder), the distance between the centers of the high-frequency emitters is (0.4 ÷ 1.0) the maximum wavelength of the high-frequency range, and the low-frequency emitters are made in the form of a thin symmetrical split vibrator, to which the input coaxial cable is connected through a high-resistance quarter-wave transformer and a balancing device in the form of a conductor and about a quarter of the wavelength of the low-frequency range, connected at one end to the shoulder of a thin split balancing vibrator to which the central conductor of the high-impedance quarter-wave transformer is connected, and the other end to the outer conductor of the input coaxial cable and located at least 1/20 of the length of the conductor parallel to it .
RU2019109328A 2019-03-29 2019-03-29 Unified antenna module RU2709031C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019109328A RU2709031C1 (en) 2019-03-29 2019-03-29 Unified antenna module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019109328A RU2709031C1 (en) 2019-03-29 2019-03-29 Unified antenna module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2709031C1 true RU2709031C1 (en) 2019-12-13

Family

ID=69006523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019109328A RU2709031C1 (en) 2019-03-29 2019-03-29 Unified antenna module

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2709031C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2777699C1 (en) * 2021-11-18 2022-08-08 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие Антэкс" Dual-band bipolarization antenna module

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2016444C1 (en) * 1990-06-19 1994-07-15 Андронов Борис Михайлович Flat aerial
RU2083035C1 (en) * 1995-06-05 1997-06-27 Александр Данилович Христич High-frequency planar-array antenna
RU2099832C1 (en) * 1997-03-14 1997-12-20 Сестрорецкий Борис Васильевич Double-input planar slot antenna
WO2004047219A2 (en) * 2002-11-14 2004-06-03 The Penn State Research Foundation Actively reconfigurable pixelized antenna systems
RU2356136C1 (en) * 2008-05-07 2009-05-20 Закрытое акционерное общество "Научное производственное предприятие "ТЕСТМАШ-СЕРВИС" (ЗАО "НПП "ТЕСТМАШ-СЕРВИС") Unified antenna module

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2016444C1 (en) * 1990-06-19 1994-07-15 Андронов Борис Михайлович Flat aerial
RU2083035C1 (en) * 1995-06-05 1997-06-27 Александр Данилович Христич High-frequency planar-array antenna
RU2099832C1 (en) * 1997-03-14 1997-12-20 Сестрорецкий Борис Васильевич Double-input planar slot antenna
WO2004047219A2 (en) * 2002-11-14 2004-06-03 The Penn State Research Foundation Actively reconfigurable pixelized antenna systems
RU2356136C1 (en) * 2008-05-07 2009-05-20 Закрытое акционерное общество "Научное производственное предприятие "ТЕСТМАШ-СЕРВИС" (ЗАО "НПП "ТЕСТМАШ-СЕРВИС") Unified antenna module

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2777699C1 (en) * 2021-11-18 2022-08-08 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие Антэкс" Dual-band bipolarization antenna module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7372424B2 (en) High power, polarization-diverse cloverleaf phased array
US10790592B2 (en) Low-profile CTS flat-plate array antenna
CN106887716B (en) A kind of CTS flat plate array antenna
CN203386887U (en) Antenna oscillator and antenna equipped with same
JP6505876B2 (en) Radiation device
JPH02226805A (en) Double-polarization microstrip array antenna
JP4428864B2 (en) Coaxial cavity antenna
JP2016127481A (en) Polarization shared antenna
JP6397563B2 (en) Leaky wave antenna
CA2671118C (en) Waveguide radiator, in particular for synthetic aperture radar systems
WO2018121256A9 (en) Low profile antenna
WO2019100376A1 (en) Omnidirectional array antenna and beamforming method therefor
CN105591203A (en) Low-profile high-gain dual-band dual-polarized satellite communication antenna
US11437736B2 (en) Broadband antenna having polarization dependent output
WO2023045282A1 (en) High-frequency radiation unit and multi-frequency base station antenna
RU2709031C1 (en) Unified antenna module
CN106104920B (en) Antenna module
CN109103595B (en) Bidirectional dual-polarized antenna
US3114913A (en) Wing type dipole antenna with u-shaped director
CN114069255A (en) All-metal ultra-wideband CTS antenna
CN109755738A (en) A kind of polarized grid antenna
Huang et al. Waveguide-fed cavity backed slot antenna array with high efficiency in the Ku-band
JPH05191114A (en) Compact n-direction waveguide power divider
RU189383U1 (en) Multi-band dipole antenna
Patron et al. A reconfigurable antenna with omnidirectional and directional patterns for MIMO systems