[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2495518C2 - Dual-band circularly polarised microstrip antenna - Google Patents

Dual-band circularly polarised microstrip antenna Download PDF

Info

Publication number
RU2495518C2
RU2495518C2 RU2012100896/08A RU2012100896A RU2495518C2 RU 2495518 C2 RU2495518 C2 RU 2495518C2 RU 2012100896/08 A RU2012100896/08 A RU 2012100896/08A RU 2012100896 A RU2012100896 A RU 2012100896A RU 2495518 C2 RU2495518 C2 RU 2495518C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antenna
dual
sides
plates
radiating element
Prior art date
Application number
RU2012100896/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012100896A (en
Inventor
Михаил Владимирович Чуфаров
Николай Тихонович Аполлонов
Александр Валерьевич Бабушкин
Лидия Александровна Львова
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина"
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2012100896/08A priority Critical patent/RU2495518C2/en
Publication of RU2012100896A publication Critical patent/RU2012100896A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2495518C2 publication Critical patent/RU2495518C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: dual-band circularly polarised microstrip antenna has a metal shield, two radiating elements in form of rectangular metal plates placed on over the other in parallel to the metal shield and separated by dielectric substrates, and a coaxial transmission line with one feed point; linear dimensions of the sides of the plates are defined by relationships XL=(0.94-0.97)×YL; Xu=(0.94-0.97)×Yu, where XL, YL, and Xu, Vu are dimensions of the sides of the lower and upper plates, and the location of the feed point is defined by the following relationships: NL=(0.35-0.40)×XL; ML-(0.25-0.30)×YL; Nu=(0.32-0.36)×Xu; ML=(0.23-0.28)×Yu, where NL, ML and Nu, Mu are coordinates of the feed point relative edges of the lower and upper plates, respectively.
EFFECT: design of a small-sized dual-band circularly polarised microstrip antenna which is suitable for operation with a single-input receiver.
5 dwg

Description

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, в частности, к бортовым антеннам спутниковой навигации.The invention relates to antenna-feeder devices, in particular, to airborne antennas for satellite navigation.

Для антенн, размещаемых на летательных аппаратах, предъявляются требования по габариту. Они должны иметь минимальные массогабаритные характеристики и быть невыступающими или маловыступающими для сохранения аэродинамических свойств объекта. Кроме того, для приема радиосигналов, имеющих круговую или произвольно ориентированную линейную поляризацию необходимо иметь приемную антенну также круговой (эллиптической) поляризации.For antennas placed on aircraft, size requirements are imposed. They should have minimal weight and size characteristics and be non-protruding or low protruding to preserve the aerodynamic properties of the object. In addition, to receive radio signals having a circular or randomly oriented linear polarization, it is necessary to have a receiving antenna also circular (elliptical) polarization.

Известна двухдиапазонная антенна, содержащая металлический экран, расположенные друг над другом параллельно металлическому экрану нижний и верхний излучающие элементы в виде дисков, разделенные диэлектрическими подложками, и коаксиальную линию передачи [патент РФ №2089017, МПК H01Q 1/28, опубл. 27.08.1997]. Для обеспечения круговой поляризации излучения оба излучающих элемента замкнуты на экран токопроводящими опорными стойками (короткозамыкающими штырями), сформированными в две группы. Стойки расположены между нижним излучающим элементом и металлическим экраном, и между верхним и нижним излучающими элементами. Данное устройство предназначено для использования в качестве бортовой антенны, обладающей ненаправленным равномерным излучением в горизонтальной (азимутальной) плоскости, и может быть использовано в системах радиосвязи между подвижными объектами, в частности, для передачи и приема в системе радиотелефонной сотовой связи на двух разнесенных частотах.A known dual-band antenna containing a metal screen, the lower and upper radiating elements in the form of disks separated by dielectric substrates and a coaxial transmission line [RF patent No. 2089017, IPC H01Q 1/28, publ. August 27, 1997]. To ensure circular polarization of radiation, both radiating elements are closed to the screen by conductive support posts (short-circuit pins), formed in two groups. Racks are located between the lower radiating element and the metal screen, and between the upper and lower radiating elements. This device is intended for use as an on-board antenna with undirected uniform radiation in the horizontal (azimuthal) plane, and can be used in radio communication systems between mobile objects, in particular, for transmission and reception in a radiotelephone cellular communication system at two separated frequencies.

Однако данная антенна является двухдиапазонной с линейной поляризацией, т.е. такая антенна не может работать с круговой поляризацией, что особенно важно при использовании микрополосковой двухчастотной антенны на летательных аппаратах.However, this antenna is dual-band with linear polarization, i.e. such an antenna cannot work with circular polarization, which is especially important when using a microstrip dual-frequency antenna on aircraft.

Известна двухдиапазонная микрополосковая антенна с круговой поляризацией, содержащая металлический экран, два излучающих элемента в виде квадратных металлических пластин, расположенных одна над другой параллельно металлическому экрану и разделенных диэлектрическими подложками, и коаксиальную линию передачи (коаксиальный фидер) с двумя точками возбуждения [авторское свидетельство СССР №1771016, МПК H01Q 1/38, опубл. 23.10.1992]. Для увеличения ширины полосы рабочих частот и сектора сканирования по коэффициенту эллиптичности пластины имеют неоднородности в виде щелей, прорезанных с углов пластин по диагонали и неоднородности в виде выступов, предназначенных для подстройки рабочих частот.Known dual-band microstrip circular polarized antenna containing a metal screen, two radiating elements in the form of square metal plates located one above the other parallel to the metal screen and separated by dielectric substrates, and a coaxial transmission line (coaxial feeder) with two excitation points [USSR copyright certificate No. 1771016, IPC H01Q 1/38, publ. 10.23.1992]. To increase the bandwidth of the working frequencies and the scanning sector according to the ellipticity coefficient, the plates have inhomogeneities in the form of slots cut diagonally from the corners of the plates and have heterogeneities in the form of protrusions designed to adjust the operating frequencies.

Однако выполнение неоднородностей в пластинах данной антенны усложняет ее изготовление. Кроме этого, данная антенна содержит две точки возбуждения и соответствующие этим точкам два входа, что делает невозможным ее применение при работе с одновходовым приемником.However, the implementation of inhomogeneities in the plates of this antenna complicates its manufacture. In addition, this antenna contains two excitation points and two inputs corresponding to these points, which makes it impossible to use it when working with a single-input receiver.

Известна микрополосковая антенна с круговой поляризацией, реализуемая в патенте под названием «Микрополосковая антенна, в частности, для спутниковых телефонных передач» [патент РФ №2117366, МПК H01Q 1/38, опубл. 10.08.1998]. Данное устройство выбрано в качестве прототипа предлагаемого изобретения, как наиболее близкое по совокупности признаков. Данная микрополосковая антенна, содержащая металлический экран (плоскость заземления), два излучающих элемента в виде квадратных металлических пластин, расположенных одна над другой параллельно металлическому экрану и разделенных диэлектрическими подложками, и коаксиальную линию передачи (линию питания) с одной точкой возбуждения, имеет делитель мощности (делитель Уилкинсона) с дополнительной платой для его размещения.Known microstrip antenna with circular polarization, implemented in the patent under the name "Microstrip antenna, in particular for satellite telephone transmissions" [RF patent No. 2117366, IPC H01Q 1/38, publ. 08/10/1998]. This device is selected as a prototype of the invention, as the closest in combination of features. This microstrip antenna containing a metal screen (ground plane), two radiating elements in the form of square metal plates located one above the other parallel to the metal screen and separated by dielectric substrates, and a coaxial transmission line (power line) with one excitation point, has a power divider ( Wilkinson divider) with an additional fee for its placement.

Для обеспечения эллиптической (круговой) поляризации при одной коаксиальной линии передач (одновходовый приемник) в данное устройство введен делитель мощности в микрополосковом исполнении с дополнительной платой для его размещения. Нижняя пластина запитывается с помощью зондов в двух выбранных точках. Вторая пластина возбуждается полем излучения первой. В конструкцию антенны введена дополнительная подложка с разделением возбуждающего элемента.To provide elliptical (circular) polarization with one coaxial transmission line (single-input receiver), a microstrip power divider with an additional board for its placement is introduced into this device. The bottom plate is powered by probes at two selected points. The second plate is excited by the radiation field of the first. An additional substrate with the separation of the exciting element is introduced into the antenna design.

Однако построение микрополосковой антенны по такой конструктивной схеме приводит к увеличению ее габаритов (толщины) ввиду появления дополнительной платы делителя мощности и зондов, усложняя ее конструкцию и изготовление.However, the construction of a microstrip antenna according to such a design scheme leads to an increase in its dimensions (thickness) due to the appearance of an additional power divider board and probes, complicating its design and manufacturing.

Задачей изобретения является создание малогабаритной микрополосковой двухдиапазонной антенны с круговой поляризацией, пригодной для работы с одновходовым приемником.The objective of the invention is to provide a small microstrip dual band antenna with circular polarization, suitable for operation with a single-input receiver.

Технический результат, на достижение которого направлено предполагаемое изобретение, заключается в достижении круговой поляризации (коэффициент эллиптичности не менее 0,5) в двух частотных диапазонах L1 (1575÷1610 МГц) и L2 (1245÷1257 МГц), в которых коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) не более 2, при использовании одной коаксиальной линии передачи и, соответственно, одной точки возбуждения двух излучающих элементов за счет внесения незначительной асимметрии в конструкцию и выбора определенного местоположения точки возбуждения относительно ребер излучающих элементов.The technical result to which the proposed invention is directed is to achieve circular polarization (ellipticity coefficient of at least 0.5) in two frequency ranges L1 (1575 ÷ 1610 MHz) and L2 (1245 ÷ 1257 MHz), in which the standing wave coefficient voltage (VSWR) not more than 2, when using one coaxial transmission line and, accordingly, one excitation point of two radiating elements due to the introduction of slight asymmetry in the design and the choice of a specific location of the excitation point, refer no ribs radiating elements.

Технический результат достигается тем, что в двухдиапазонной микрополосковой антенне с круговой поляризацией, содержащей металлический экран, два излучающих элемента в виде металлических пластин, расположенных одна над другой параллельно металлическому экрану и разделенных диэлектрическими подложками, и коаксиальную линию передачи с одной точкой возбуждения, согласно изобретению, пластины выполнены прямоугольными, линейные размеры сторон которых определяются соотношениями Xн=(0,94÷0,97)×Yн; Xв=(0,94÷0,97)×Yв, где Xн, Yн, - размеры сторон нижней пластины, Xв, Yв - размеры сторон верхней пластины, а место расположения точки возбуждения определяется из следующих соотношений: Nн=(0,35÷0,40)×Xн; Mн=(0,25÷0,30)×Yн; Nв=(0,32÷0,36)×Xв; Mв=(0,23÷0,28)×Yв, где Nн, Mн - координаты расположения точки возбуждения относительно ребер нижней пластины, а Nв, Mв - координаты расположения точки возбуждения относительно ребер верхней пластины соответственно.The technical result is achieved by the fact that in a dual-band microstrip circularly polarized antenna containing a metal screen, two radiating elements in the form of metal plates located one above the other parallel to the metal screen and separated by dielectric substrates, and a coaxial transmission line with one excitation point, according to the invention, the plates are made rectangular, the linear dimensions of the sides of which are determined by the relations X n = (0.94 ÷ 0.97) × Y n ; X in = (0.94 ÷ 0.97) × Y in , where X n , Y n , are the sizes of the sides of the lower plate, X in , Y in are the sizes of the sides of the upper plate, and the location of the point of excitation is determined from the following relations: N n = (0.35 ÷ 0.40) × X n ; M n = (0.25 ÷ 0.30) × Y n ; N in = (0.32 ÷ 0.36) × X in ; M in = (0.23 ÷ 0.28) × Y in , where N n , M n are the coordinates of the location of the excitation point relative to the edges of the lower plate, and N in , M in are the coordinates of the location of the excitation point relative to the edges of the upper plate, respectively.

Выполнение излучающих пластин прямоугольными с размерами сторон в определенном соотношении и выбор места расположения точки возбуждения определенным образом относительно ребер излучающих пластин дает возможность произвести возбуждение двух ортогональных вырожденных типов колебаний, обеспечивающих сдвиг по фазе ±90° в одной точке. Местоположение точки возбуждения выбрано так, чтобы амплитуды возбуждаемых полей были одинаковы, а вырождение «снимается» внесением незначительной асимметрии в конструкцию антенны. Это дает возможность, имея небольшие габариты антенны и простую геометрию, принимать сигналы, работающие на двух частотных диапазонах систем ГЛОНАСС и GPS L1 (1575÷1610 МГц) и L2 (1245÷1257 МГц), обеспечивая круговую поляризацию в обоих частотных диапазонах при использовании одной коаксиальной линии передачи.The implementation of the emitting plates rectangular with the dimensions of the sides in a certain ratio and the choice of the location of the excitation point in a certain way relative to the edges of the emitting plates makes it possible to excite two orthogonal degenerate modes of vibration, providing a phase shift of ± 90 ° at one point. The location of the excitation point is chosen so that the amplitudes of the excited fields are the same, and the degeneracy is "removed" by introducing a slight asymmetry in the antenna structure. This makes it possible, having small antenna dimensions and simple geometry, to receive signals operating on two frequency ranges of the GLONASS and GPS systems L1 (1575 ÷ 1610 MHz) and L2 (1245 ÷ 1257 MHz), providing circular polarization in both frequency ranges when using one coaxial transmission line.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».The presence in the claimed invention features that distinguish it from the prototype, allows us to consider it appropriate to the condition of "novelty."

Новые признаки не были выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».New features were not identified in technical solutions for a similar purpose. On this basis, we can conclude that the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Предполагаемое изобретение поясняется чертежами:The alleged invention is illustrated by the drawings:

на фиг.1 приведено изображение конструкции двухдиапазонной микрополосковой антенны с круговой поляризацией (вид сверху);figure 1 shows a design image of a dual-band microstrip antenna with circular polarization (top view);

на фиг.2 приведено сечение A-A на фиг.1;figure 2 shows a section A-A in figure 1;

на фиг.3 приведена зависимость коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) от частоты для двух антенн с разными материалами диэлектрических подложек, где кривая а - антенна, использующая в качестве материала диэлектрических подложек ФФ-4; кривая б - антенна, использующая в качестве материала диэлектрических подложек ФЛАН-5.0 (выделенная область соответствует частотным диапазонам L1 и L2);figure 3 shows the dependence of the standing wave voltage coefficient (VSWR) on the frequency for two antennas with different materials of dielectric substrates, where curve a is an antenna using FF-4 as the material of dielectric substrates; curve b — antenna using FLAN-5.0 as the dielectric substrate material (the selected region corresponds to the frequency ranges L1 and L2);

на фиг.4 приведена зависимость коэффициента эллиптичности (КЭ) антенны от частоты в максимуме диаграммы направленности (ДН) в нижнем диапазоне частот для двух антенн с разными материалами диэлектрических подложек, где кривая а - антенна, использующая в качестве материала диэлектрических подложек ФФ-4; кривая б - антенна, использующая в качестве материала диэлектрических подложек ФЛАН-5.0 (выделенная область соответствует частотному диапазону L2);figure 4 shows the dependence of the ellipticity coefficient (CE) of the antenna on the frequency in the maximum radiation pattern (LH) in the lower frequency range for two antennas with different materials of dielectric substrates, where curve a is an antenna using FF-4 as the material of dielectric substrates; curve b — antenna using FLAN-5.0 as the dielectric substrate material (the selected region corresponds to the frequency range L2);

на фиг.5 приведена зависимость КЭ антенны от частоты в максимуме ДН в верхнем диапазоне частот для двух антенн с разными материалами диэлектрических подложек, где кривая а - антенна, использующая в качестве материала диэлектрических подложек ФФ-4; кривая б - антенна, использующая в качестве материала диэлектрических подложек ФЛАН-5.0 (выделенная область соответствует частотному диапазону L1).figure 5 shows the dependence of the FE antenna on the frequency at the maximum of the ND in the upper frequency range for two antennas with different materials of dielectric substrates, where curve a is an antenna using FF-4 as the material of dielectric substrates; curve b - an antenna using FLAN-5.0 as the dielectric substrate material (the selected region corresponds to the frequency range L1).

Предлагаемая микрополосковая антенна (фиг.1, 2) содержит металлический экран 1 и расположенные друг над другом параллельно экрану 1 нижний излучающий элемент 2 и верхний излучающий элемент 3 на диэлектрических подложках 4, 5 соответственно. В коаксиальной линии передачи 6 внешний проводник подсоединен к экрану 1, а центральная жила 7 соединена с излучающим элементом 3 в точке возбуждения О. В нижнем излучающем элементе 2, в точке пересечения с центральной жилой 7 выполнено отверстие 8 для прохождения жилы 7 к верхнему излучающему элементу 3. Снаружи антенна снабжена защитным радиопрозрачным обтекателем (не показан). Излучающие элементы 2, 3 представляют собой тонкие прямоугольные фольгированные пластины с линейными размерами сторон согласно соответствующим соотношениям Xн=(0,94÷0,97)×Yн; Xв=(0,94÷0,97)×Yв, где Xн, Yн, - ширина и длина излучающего элемента 2, а Xв, Yв - ширина и длина излучающего элемента 3. Размеры каждого излучающего элемента 2, 3 рассчитаны на работу в своем диапазоне частот: излучающий элемент 2 работает в диапазоне частот L2, а излучающий элемент 3 работает в диапазоне частот L1.The proposed microstrip antenna (FIGS. 1, 2) comprises a metal screen 1 and a lower radiating element 2 and an upper radiating element 3 on dielectric substrates 4, 5 located one above the other parallel to the screen 1, respectively. In the coaxial transmission line 6, the outer conductor is connected to the shield 1, and the central core 7 is connected to the radiating element 3 at the point of excitation O. In the lower radiating element 2, at the intersection with the central core 7, a hole 8 is made for passage of the core 7 to the upper radiating element 3. Outside, the antenna is equipped with a protective radio-transparent fairing (not shown). The radiating elements 2, 3 are thin rectangular foil plates with linear dimensions of the sides according to the corresponding ratios X n = (0.94 ÷ 0.97) × Y n ; X in = (0.94 ÷ 0.97) × Y in , where X n , Y n - the width and length of the radiating element 2, and X in , Y in - the width and length of the radiating element 3. The dimensions of each radiating element 2 , 3 are designed to operate in their frequency range: the radiating element 2 operates in the frequency range L2, and the radiating element 3 operates in the frequency range L1.

Принцип работы предлагаемой антенны заключается в следующем.The principle of operation of the proposed antenna is as follows.

Возбуждение осуществляется коаксиальной линией передачи 6, внешний проводник которой подсоединен к экрану 1, а центральная жила 7 электрически соединена с излучающим элементом 3 в точке возбуждения О, тем самым происходит его возбуждение. Излучающий элемент 2 возбуждается полем излучения верхнего излучающего элемента 3. Круговая поляризация достигается за счет незначительной асимметрии в конструкции (соотношения сторон прямоугольных излучающих элементов) и определенного выбора местоположения точки возбуждения О по отношению к ребрам излучающих элементов 2, 3.The excitation is carried out by a coaxial transmission line 6, the external conductor of which is connected to the screen 1, and the central core 7 is electrically connected to the radiating element 3 at the excitation point O, thereby exciting it. The radiating element 2 is excited by the radiation field of the upper radiating element 3. Circular polarization is achieved due to slight asymmetry in the structure (aspect ratio of the rectangular radiating elements) and a certain choice of the location of the excitation point O with respect to the edges of the radiating elements 2, 3.

Возможность промышленной реализации и практической возможности достижения требуемого технического результата при использовании изобретения иллюстрируется следующими примерами.The possibility of industrial implementation and practical feasibility of achieving the desired technical result when using the invention is illustrated by the following examples.

Пример 1Example 1

В качестве примера конкретного выполнения предлагаемой антенны была изготовлена антенна, использующая в качестве диэлектрических подложек ФФ-4 с относительной диэлектрической проницаемостью ε=2,05. Металлический экран 1 был выполнен из проводящего материала алюминий толщиной 1 мм. Антенна имела следующие геометрические размеры: толщина диэлектрических подложек 4, 5 составляла 4 мм, линейные размеры сторон нижнего излучающего элемента 2 составляли 76 мм × 78,5 мм (Xн×Yн), линейные размеры сторон верхнего излучающего элемента 3 составляли 60,5 мм × 62,5 мм (Xв×Yв). Внешний проводник коаксиальной линии передачи 6 подсоединялся к экрану 1. Центральная жила 7 линии передачи 6 электрически соединялась с элементом 3 в точке возбуждения O. Расстояние от точки возбуждения О до ближайших ребер верхнего излучающего элемента 3 составляло 20,5 мм (Nв) и 16,5 мм (Mв), а расстояние от точки возбуждения О до ближайших ребер нижнего излучающего элемента 2 составляло 29 мм (Nн) и 23 мм (Mн).As an example of a specific embodiment of the proposed antenna, an antenna was manufactured using FF-4 as a dielectric substrate with a relative permittivity ε = 2.05. The metal screen 1 was made of a conductive material aluminum 1 mm thick. The antenna had the following geometric dimensions: the thickness of the dielectric substrates 4, 5 was 4 mm, the linear dimensions of the sides of the lower radiating element 2 were 76 mm × 78.5 mm (X n × Y n ), the linear dimensions of the sides of the upper radiating element 3 were 60.5 mm × 62.5 mm (X in × Y in ). The outer conductor of the coaxial transmission line 6 was connected to the screen 1. The central core 7 of the transmission line 6 was electrically connected to the element 3 at the excitation point O. The distance from the excitation point O to the nearest edges of the upper radiating element 3 was 20.5 mm (N in ) and 16 , 5 mm (M in ), and the distance from the point of excitation O to the nearest edges of the lower radiating element 2 was 29 mm (N n ) and 23 mm (M n ).

При этом происходило возбуждение верхнего излучающего элемента 3. Нижний излучающий элемент 2 возбуждался полем излучения верхнего 3, достигая круговую поляризацию. Результаты экспериментов представлены на фиг.3-5 (кривая а), где показаны частотная зависимость коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) и зависимости коэффициента эллиптичности (КЭ) в максимуме диаграммы направленности (ДН) в нижнем и верхнем диапазоне частот данной антенны. Как видно при данных размерах антенны величина КСВН выхода не более 2 в диапазонах частот 1230÷1269 МГц и 1557÷1635 МГц; КЭ больше 0,5 в диапазонах частот 1232÷1253 МГц и 1575÷1615 МГц. То есть в данные диапазоны частот входят рабочие частоты L2 и L1 соответственно.In this case, the upper radiating element 3 was excited. The lower radiating element 2 was excited by the radiation field of the upper 3, reaching circular polarization. The experimental results are presented in Figs. 3-5 (curve a), which shows the frequency dependence of the standing wave coefficient by voltage (VSWR) and the dependence of the ellipticity coefficient (CE) at the maximum radiation pattern (LH) in the lower and upper frequency ranges of this antenna. As can be seen with these antenna sizes, the value of the VSWR of the output is no more than 2 in the frequency ranges 1230–1269 MHz and 1557–1635 MHz; FE is more than 0.5 in the frequency ranges 1232 ÷ 1253 MHz and 1575 ÷ 1615 MHz. That is, the operating frequencies L2 and L1, respectively, are included in these frequency ranges.

Пример 2Example 2

В качестве примера конкретного выполнения предлагаемой антенны была изготовлена антенна, использующая в качестве диэлектрических подложек ФЛАН с относительной диэлектрической проницаемостью ε=5. Металлический экран 1 был выполнен из проводящего материала алюминий толщиной 1 мм. Антенна имела следующие геометрические размеры: толщина диэлектрических подложек 4, 5 составляла 3 мм, линейные размеры сторон нижнего излучающего элемента 48,5 мм × 50,5 мм (Xн×Yн), линейные размеры сторон верхнего излучающего элемента составляли 39 мм × 41 мм (Xв×Yв). Внешний проводник коаксиальной линией передачи 6 подсоединялся к экрану 1, а центральная жила 7 линии передачи 6 электрически соединялась с верхним излучающим элементом 3 в точке возбуждения O. Расстояние от точки возбуждения О до ребер верхнего излучающего элемента составляло 12 мм (Nв) и 10,5 мм (Mв), а расстояние от точки возбуждения О до ребер нижнего излучающего элемента составляло 17,5 мм (Nн) и 13 мм (Mн).As an example of a specific implementation of the proposed antenna, an antenna was manufactured using FLAN with a relative permittivity ε = 5 as dielectric substrates. The metal screen 1 was made of a conductive material aluminum 1 mm thick. The antenna had the following geometric dimensions: the thickness of the dielectric substrates 4, 5 was 3 mm, the linear dimensions of the sides of the lower radiating element were 48.5 mm × 50.5 mm (X n × Y n ), the linear dimensions of the sides of the upper radiating element were 39 mm × 41 mm (X in × Y in ). The external conductor with a coaxial transmission line 6 was connected to the screen 1, and the central core 7 of the transmission line 6 was electrically connected to the upper radiating element 3 at the excitation point O. The distance from the excitation point O to the edges of the upper radiating element was 12 mm (N in ) and 10, 5 mm (M in ), and the distance from the point of excitation O to the ribs of the lower radiating element was 17.5 mm (N n ) and 13 mm (M n ).

При этом происходило возбуждение верхнего излучающего элемента 3. Нижний излучающий элемент 2 возбуждался полем излучения верхнего 3. Результаты экспериментов представлены на фиг.3-5 (кривая б), где показаны частотная зависимость коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) и зависимости коэффициента эллиптичности (КЭ) в максимуме диаграммы направленности (ДН) в нижнем и верхнем диапазоне частот данной антенны. Так при данных размерах антенны величина КСВН не более 1,4 и 1,6 в диапазонах частот L2 и L1 соответственно; КЭ больше 0,5 в диапазонах частот L2 и L1. То есть в данные диапазоны частот входят рабочие частоты L2 и L1 соответственно.In this case, the upper radiating element 3 was excited. The lower radiating element 2 was excited by the radiation field of the upper 3. The experimental results are shown in Figs. 3-5 (curve b), where the frequency dependence of the standing wave coefficient with respect to voltage (VSWR) and the dependence of the ellipticity coefficient are shown ( FE) at the maximum of the radiation pattern (LH) in the lower and upper frequency range of this antenna. So, for given antenna sizes, the VSWR value is not more than 1.4 and 1.6 in the frequency ranges L2 and L1, respectively; FE more than 0.5 in the frequency ranges L2 and L1. That is, the operating frequencies L2 and L1, respectively, are included in these frequency ranges.

Таким образом, результаты экспериментов подтверждают решение поставленной задачи и достижение требуемого технического результата, а именно создание малогабаритной двухчастотной микрополосковой антенны с круговой поляризацией с КСВН≤2 и КЭ≥0,5 в требуемых диапазонах частот L1 и L2.Thus, the experimental results confirm the solution of the problem and the achievement of the required technical result, namely, the creation of a small two-frequency microstrip antenna with circular polarization with VSWR≤2 and KE≥0.5 in the required frequency ranges L1 and L2.

Итак, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:So, the presented information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:

- создание малогабаритной двухчастотной микрополосковой антенны с круговой поляризацией;- creation of a small two-frequency microstrip antenna with circular polarization;

- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.- for the claimed device in the form in which it is described in the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application and known prior to the priority date is confirmed.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims (1)

Двухдиапазонная микрополосковая антенна круговой поляризации, содержащая металлический экран, два излучающих элемента в виде металлических пластин, расположенных одна над другой параллельно металлическому экрану и разделенных диэлектрическими подложками, и коаксиальную линию передачи с одной точкой возбуждения, отличающаяся тем, что пластины выполнены прямоугольными, линейные размеры сторон которых определяются соотношениями
Xн=(0,94÷0,97)·Yн;
Xв=(0,94÷0,97)·Yв,
где Xн, Yн, - размеры сторон нижней пластины,
Xв, Yв - размеры сторон верхней пластины,
а место расположения точки возбуждения определяется из следующих соотношений:
Nн=(0,35÷0,40)·Xн;
Mн=(0,25÷0,30)·Yн;
Nв=(0,32÷0,36)·Xв;
Mв=(0,23÷0,28)·Yв
где Nн, Mн - координаты расположения точки возбуждения относительно ребер нижней пластины,
Nв, Mв - координаты расположения точки возбуждения относительно ребер верхней пластины соответственно.
A dual-band microstrip circular polarization antenna containing a metal screen, two radiating elements in the form of metal plates located one above the other parallel to the metal screen and separated by dielectric substrates, and a coaxial transmission line with one excitation point, characterized in that the plates are made rectangular, linear dimensions of the sides which are determined by the relations
X n = (0.94 ÷ 0.97) · Y n ;
X a = (0,94 ÷ 0,97) · Y a,
where X n , Y n - the sizes of the sides of the lower plate,
X in , Y in - the dimensions of the sides of the upper plate,
and the location of the excitation point is determined from the following relationships:
N n = (0.35 ÷ 0.40) · X n ;
M n = (0.25 ÷ 0.30) · Y n ;
N in = (0.32 ÷ 0.36) · X in ;
M a = (0,23 ÷ 0,28) · Y in
where N n , M n - the coordinates of the location of the excitation point relative to the edges of the lower plate,
N in , M in - the coordinates of the location of the excitation point relative to the edges of the upper plate, respectively.
RU2012100896/08A 2012-01-11 2012-01-11 Dual-band circularly polarised microstrip antenna RU2495518C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012100896/08A RU2495518C2 (en) 2012-01-11 2012-01-11 Dual-band circularly polarised microstrip antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012100896/08A RU2495518C2 (en) 2012-01-11 2012-01-11 Dual-band circularly polarised microstrip antenna

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012100896A RU2012100896A (en) 2013-07-20
RU2495518C2 true RU2495518C2 (en) 2013-10-10

Family

ID=48791581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012100896/08A RU2495518C2 (en) 2012-01-11 2012-01-11 Dual-band circularly polarised microstrip antenna

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2495518C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2604893C1 (en) * 2015-08-31 2016-12-20 Открытое акционерное общество "Московское конструкторское бюро "Компас" Small-size antenna
RU2722629C1 (en) * 2019-08-29 2020-06-02 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Compact multi-range circularly polarized microstrip antenna (versions)
RU199496U1 (en) * 2020-06-30 2020-09-03 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны" Министерства обороны Российской Федерации MODEL OF A FULL POLARIZED ANTENNA SYSTEM
RU2769428C1 (en) * 2021-04-14 2022-03-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" Small-sized strip antenna of the vhf band
RU210380U1 (en) * 2022-01-13 2022-04-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") Dual Band Omni Directional Combined Excitation Printed Antenna

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2012956C1 (en) * 1991-01-22 1994-05-15 Хитров Юрий Александрович Two-range strip-line aerial
RU2117366C1 (en) * 1991-11-14 1998-08-10 Дассо Электроник Microstrip antenna including that for satellite telephone communications
EP0836241B1 (en) * 1991-07-30 2001-08-22 Murata Manufacturing Co., Ltd. Circularly polarized wave microstrip antenna and frequency adjusting method therefor
US7429952B2 (en) * 2005-12-23 2008-09-30 Hemisphere Gps Inc. Broadband aperture coupled GNSS microstrip patch antenna
RU2368040C1 (en) * 2008-05-05 2009-09-20 Ооо "Топкон Позишионинг Системс Снг" Antenna assembly for global navigation satellite system (gnss)
US20110068982A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-24 Yuan-Chih Lin Circularly polarized antenna and manufacturing method thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2012956C1 (en) * 1991-01-22 1994-05-15 Хитров Юрий Александрович Two-range strip-line aerial
EP0836241B1 (en) * 1991-07-30 2001-08-22 Murata Manufacturing Co., Ltd. Circularly polarized wave microstrip antenna and frequency adjusting method therefor
RU2117366C1 (en) * 1991-11-14 1998-08-10 Дассо Электроник Microstrip antenna including that for satellite telephone communications
US7429952B2 (en) * 2005-12-23 2008-09-30 Hemisphere Gps Inc. Broadband aperture coupled GNSS microstrip patch antenna
RU2368040C1 (en) * 2008-05-05 2009-09-20 Ооо "Топкон Позишионинг Системс Снг" Antenna assembly for global navigation satellite system (gnss)
US20110068982A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-24 Yuan-Chih Lin Circularly polarized antenna and manufacturing method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПАНЧЕНКО Б.А. и др. Микрополосковые антенны. - М.: Радио и связь, 1986. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2604893C1 (en) * 2015-08-31 2016-12-20 Открытое акционерное общество "Московское конструкторское бюро "Компас" Small-size antenna
RU2722629C1 (en) * 2019-08-29 2020-06-02 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Compact multi-range circularly polarized microstrip antenna (versions)
RU199496U1 (en) * 2020-06-30 2020-09-03 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны" Министерства обороны Российской Федерации MODEL OF A FULL POLARIZED ANTENNA SYSTEM
RU2769428C1 (en) * 2021-04-14 2022-03-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" Small-sized strip antenna of the vhf band
RU210380U1 (en) * 2022-01-13 2022-04-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") Dual Band Omni Directional Combined Excitation Printed Antenna

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012100896A (en) 2013-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Quad-band probe-fed stacked annular patch antenna for GNSS applications
US9748654B2 (en) Antenna systems with proximity coupled annular rectangular patches
Upadhyay et al. Antenna miniaturization techniques for wireless applications
RU2495518C2 (en) Dual-band circularly polarised microstrip antenna
Kaur et al. A review on significance of design parameters of microstrip patch antennas
Ooi et al. 2.45 GHz and 5.8 GHz compact dual-band circularly polarized patch antenna
Saturday et al. Compact rectangular slot patch antenna for dual frequency operation using inset feed technique
Du et al. Dual-band circularly polarized stacked square microstrip antenna with small frequency ratio
Mishra et al. Gap-coupled H-shaped antenna for wireless applications
CN117083770A (en) Multiband patch antenna
Supriya et al. A low cost tri-band microstrip patch antenna for GPS application
Murugan et al. Study of broadband circularly polarised microstrip antennas
RU2475902C1 (en) Microstrip antenna
Sekhar et al. Quad Band Triangular Ring Slot Antenna
CN105990645B (en) Communication antenna, antenna system and communication device
Chen et al. Broad beamwidth circularly polarized microstrip antenna for CNSS band application
RU167296U1 (en) BROADBAND TWO BAND MICROBAND ANTENNA
Naqvi et al. A planar flexible quad-band antenna for WLAN/WiMAX/LTE applications
Ding et al. A novel loop-like monopole antenna with dual-band circular polarization
Naik et al. Compact dual-band hexadecagon circular patch antenna with DGS for Ku band applications
Chia Metasurface with unequal spacing unit-cells based antenna for linear and circular polarizations
Pan et al. Compact circularly-polarized antenna with spiral slots for CNSS dual-band applications
RU2540827C1 (en) Dual-band circularly polarised microstrip antenna
Wang et al. A novel circularly polarised antenna with wide power and axial-ratio beamwidth by using tilted dipoles
CN105990640B (en) Communication antenna, antenna system and communication device