RU2757866C1 - Antenna array on a radial waveguide - Google Patents
Antenna array on a radial waveguide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757866C1 RU2757866C1 RU2020127141A RU2020127141A RU2757866C1 RU 2757866 C1 RU2757866 C1 RU 2757866C1 RU 2020127141 A RU2020127141 A RU 2020127141A RU 2020127141 A RU2020127141 A RU 2020127141A RU 2757866 C1 RU2757866 C1 RU 2757866C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radial waveguide
- antenna array
- matching
- plane
- antenna
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к антенной технике, в частности к широкополосным кольцевым антенным решеткам, и может быть использовано в различных широкополосных радиотехнических системах, таких как радиолокация, спутниковая и мобильная связь.The invention relates to antenna technology, in particular to broadband ring antenna arrays, and can be used in various broadband radio systems, such as radar, satellite and mobile communications.
Известна конструкция антенной решетки на радиальном волноводе с невыступающими излучателями в виде щелей (патент US 5175561 А - прототип).Known design of the antenna array on a radial waveguide with non-protruding emitters in the form of slots (US patent 5175561 A - prototype).
У кольцевой концентрической антенной решетки, принятой за прототип, в качестве излучателей используются щели, прорезанные в верхней части радиального волновода, а для уменьшения отражений в радиальном волноводе используется металлический лист, расположенный под углом 45 к плоскости радиального волновода по его периметру.The circular concentric antenna array, taken as a prototype, uses slots cut in the upper part of the radial waveguide as emitters, and to reduce reflections in the radial waveguide, a metal sheet is used, located at an angle of 45 to the plane of the radial waveguide along its perimeter.
К недостаткам описанной конструкции можно отнести:The disadvantages of the described design include:
- для каждого излучателя необходим согласующий ступенчатый переход;- a matching step transition is required for each emitter;
- необходима оптимизация конструкции каждого излучающего элемента, для снижения отражения от боковых стенок радиального волновода;- it is necessary to optimize the design of each radiating element to reduce the reflection from the side walls of the radial waveguide;
- применение поглотителя в радиальном волноводе снижает надежность антенной решетки;- the use of an absorber in a radial waveguide reduces the reliability of the antenna array;
- необходимо использовать защитный обтекатель;- it is necessary to use a protective fairing;
- сложность реализации антенной системы с электронным сканированием;- the complexity of the implementation of an antenna system with electronic scanning;
Техническим результатом изобретения является улучшение технических характеристик антенной решетки, заключающееся в снижении уровня боковых лепестков диаграммы направленности антенной решетки, уменьшении коэффициента стоячей волны по напряжению, упрощение согласования антенной решетки.The technical result of the invention is to improve the technical characteristics of the antenna array, which consists in lowering the level of the side lobes of the antenna array radiation pattern, reducing the voltage standing wave ratio, simplifying the matching of the antenna array.
Технический результат достигается тем, что антенная решетка выполнена на радиальном волноводе с неоднородным диэлектрическим заполнением, для обеспечения необходимого фазового распределения. Излучающая система представляет собой низкодобротные патчи в форме правильного шестиугольника расположенные эквидистантно по концентрическим окружностям. Связь с волноводом осуществляется коаксиальными зондами, погруженными в радиальный волновод.The technical result is achieved by the fact that the antenna array is made on a radial waveguide with a non-uniform dielectric filling, to ensure the required phase distribution. The emitting system is a low-quality patch in the form of a regular hexagon located equidistantly along concentric circles. Communication with the waveguide is carried out by coaxial probes immersed in a radial waveguide.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображена модель заявляемой кольцевой антенной решетки, на фиг. 2 представлен низкодобротный патч и коаксиальный зонд, на фиг. 3 представлена система коаксиальных штырей с сосредоточенными элементами для компенсации отражений, используемая в заявляемом изобретении, на фиг. 4 представлен коэффициент стоячей волны по напряжению по входу заявляемой антенной решетки без системы согласующих коаксиальных штырей, полученный в результате численного моделирования, на фиг. 5 представлен коэффициент стоячей волны по напряжению по входу заявляемой антенной решетки с системой согласующих коаксиальных штырей, полученный в результате численного моделирования, на фиг. 6 представлены диаграммы направленности конструкции заявляемой антенной решетки без системы согласующих коаксиальных штырей, полученные в результате численного моделирования, на фиг. 7 представлены диаграммы направленности конструкции заявляемой антенной решетки с системой согласующих коаксиальных штырей, полученные в результате численного моделирования, на фиг. 8 представлен макет заявляемой антенной решетки, на фиг. 9 представлена диаграмма направленности, измеренная экспериментально.The essence of the invention is illustrated by the drawings, in which FIG. 1 shows a model of the inventive annular antenna array, FIG. 2 shows a low-Q patch and a coaxial probe; FIG. 3 illustrates a lumped element coaxial pin system for reflection compensation used in the present invention; FIG. 4 shows the voltage standing wave ratio at the input of the inventive antenna array without a system of matching coaxial pins, obtained as a result of numerical simulation; FIG. 5 shows the voltage standing wave ratio at the input of the inventive antenna array with a system of matching coaxial pins, obtained as a result of numerical simulation; FIG. 6 shows the directional diagrams of the design of the inventive antenna array without a system of matching coaxial pins, obtained as a result of numerical simulation; FIG. 7 shows the directional diagrams of the design of the inventive antenna array with a system of matching coaxial pins, obtained as a result of numerical simulation, FIG. 8 shows the layout of the inventive antenna array, FIG. 9 shows the directional diagram measured experimentally.
Антенная решетка на радиальном волноводе 1 содержит вход 4, излучающую систему, образованную низкодобротными патчами 3, расположенными эквидистантно по концентрическим окружностям в плоскости, параллельной плоскости радиального волновода 1. Центры концентрических окружностей совпадают с его геометрическим центром. Для связи волновода 1 с низкодобротнымии патчами 3 используются коаксиальные зонды 5. Согласующая система образована коаксиальными штырями 6, расположенными перпендикулярно плоскости радиального волновода 1. Неоднородный диэлектрик 2 заполняет пространство между излучающей, согласующей системами и радиальным волноводом 1.Antenna array on a
Предложенная антенная решетка работает следующим образом.The proposed antenna array works as follows.
Поступающий на вход 4 высокочастотный сигнал возбуждает радиальный волновод 1. Волна, распространяясь от центра радиального волновода к его краям, возбуждает коаксиальные зонды 5, погруженные в радиальный волновод 1 и обеспечивающие связь низкодобротных патчей 3 с радиальным волноводом 1. Применение неоднородного диэлектрика 2 позволяет подобрать необходимое фазовое распределение, а амплитудное распределение задается путем выбора глубины погружения коаксиальных зондов 5, идущих от низкодобротных патчей 3.The high-frequency signal arriving at the
Излучающая система, которая образована низкодобротными патчами 3, расположенными эквидистантно по концентрическим окружностям, лежащими в плоскости, параллельной плоскости радиального волновода 1, при этом центры концентрических окружностей совпадают с его геометрическим центром, коаксиальными зондами 5, обеспечивающими связь низкодобротных патчей 3 с радиальным волноводом 1, согласующую систему, образованную коаксиальными штырями 6, расположенными перпендикулярно плоскости радиального волновода 1 и неоднородного диэлектрика 2, заполняющего пространство между излучающей, согласующей системами и радиальным волноводом 1.The emitting system, which is formed by low-
В антенной решетке на радиальном волноводе существует проблема отражений от боковых стенок. Особенно эта проблема актуальна в антенных решетках небольшого размера.In a radial waveguide antenna array, there is a problem with sidewall reflections. This problem is especially relevant in small antenna arrays.
В заявляемом техническом решении, для уменьшения отражений от стенок радиального волновода 1 используется система коаксиальных штырей 6, нагруженных на сосредоточенные резисторы (фиг. 2). Система коаксиальных штырей 6 располагается по периметру радиального волновода 1 на расстоянии четверть волны от боковой стенки. Каждый коаксиальный штырь 6 нагружен на сосредоточенный резистор номиналом 50 Ом. Таким образом, система коаксиальных штырей 6 играет роль согласованной нагрузки на краях радиального волновода 1. При диаметре решетки равном 325 мм, система состоит из 68 коаксиальных штырей.In the claimed technical solution, to reduce reflections from the walls of the
Применение системы коаксиальных штырей 6, показанной на фиг. 3, позволило улучшить коэффициент стоячей волны по напряжению в широкой полосе и снизить уровень боковых лепестков в среднем на 3-5 дБ, в зависимости от частоты. Коэффициент стоячей волны по напряжению на входе антенной решетки представлен на фиг. 4 и 5.The use of the
Одной из основных характеристик антенной решетки на радиальном волноводе является ее пространственная диаграмма направленности. Рассчитанные в ходе численного эксперимента диаграммы направленности приведены на фиг. 6 и 7.One of the main characteristics of a radial waveguide antenna array is its spatial directional pattern. The radiation patterns calculated in the course of the numerical experiment are shown in Fig. 6 and 7.
Пример практического выполнения.An example of practical implementation.
Заявителем и авторами изготовлен опытный образец антенной решетки (фиг. 8) и измерена диаграмма направленности (фиг. 9).The applicant and the authors made a prototype of the antenna array (Fig. 8) and measured the radiation pattern (Fig. 9).
Испытания полноразмерного образца антенной решетки полностью подтвердили правильность заложенных конструкторско-технологических решений.Tests of a full-size sample of the antenna array have fully confirmed the correctness of the design and technological solutions.
Использование предложенных технических решений позволит улучшить показатели электрических параметров, в частности, коэффициента стоячей волны по напряжению, уровня боковых лепестков, упростить конструкцию антенной решетки применением планарной излучающей системы, повысить технологичность изготовления, а также улучшить массогабаритные показатели.The use of the proposed technical solutions will improve the indicators of electrical parameters, in particular, the voltage standing wave ratio, the level of side lobes, simplify the design of the antenna array using a planar emitting system, improve the manufacturability, and also improve the weight and size indicators.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127141A RU2757866C1 (en) | 2020-08-12 | 2020-08-12 | Antenna array on a radial waveguide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127141A RU2757866C1 (en) | 2020-08-12 | 2020-08-12 | Antenna array on a radial waveguide |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2757866C1 true RU2757866C1 (en) | 2021-10-21 |
Family
ID=78289634
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020127141A RU2757866C1 (en) | 2020-08-12 | 2020-08-12 | Antenna array on a radial waveguide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2757866C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2791187C1 (en) * | 2022-06-27 | 2023-03-03 | Акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения | Phased antenna array |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5175561A (en) * | 1989-08-21 | 1992-12-29 | Radial Antenna Laboratory, Ltd. | Single-layered radial line slot antenna |
JPH09289415A (en) * | 1996-04-23 | 1997-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | Array antenna device |
RU2432650C1 (en) * | 2010-03-22 | 2011-10-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Planar antenna with controlled polarisation characteristic |
RU2435260C2 (en) * | 2010-01-11 | 2011-11-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Plane antenna |
RU154307U1 (en) * | 2014-12-12 | 2015-08-20 | Открытое акционерное общество "Московский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский радиотехнический институт" (ОАО "МНИРТИ") | RING CONCENTRIC ANTENNA ARRAY |
-
2020
- 2020-08-12 RU RU2020127141A patent/RU2757866C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5175561A (en) * | 1989-08-21 | 1992-12-29 | Radial Antenna Laboratory, Ltd. | Single-layered radial line slot antenna |
JPH09289415A (en) * | 1996-04-23 | 1997-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | Array antenna device |
RU2435260C2 (en) * | 2010-01-11 | 2011-11-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Plane antenna |
RU2432650C1 (en) * | 2010-03-22 | 2011-10-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Planar antenna with controlled polarisation characteristic |
RU154307U1 (en) * | 2014-12-12 | 2015-08-20 | Открытое акционерное общество "Московский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский радиотехнический институт" (ОАО "МНИРТИ") | RING CONCENTRIC ANTENNA ARRAY |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2791187C1 (en) * | 2022-06-27 | 2023-03-03 | Акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения | Phased antenna array |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6366254B1 (en) | Planar antenna with switched beam diversity for interference reduction in a mobile environment | |
EP1266429B1 (en) | Vivaldi cloverleaf antenna | |
US20160315386A1 (en) | Sparse Phase-Mode Planar Feed for Circular Arrays | |
CN101159352A (en) | Multiple antenna array with high isolation | |
Isom et al. | Design and development of multiband coaxial continuous transverse stub (CTS) antenna arrays | |
Lechtreck | Effects of coupling accumulation in antenna arrays | |
Wong et al. | Decoupling hybrid metal walls and half-wavelength diagonal open-slots based four-port square patch antenna with high port isolation and low radiation correlation for 2.4/5/6 GHz WiFi-6E 4× 4 MIMO access points | |
RU2757866C1 (en) | Antenna array on a radial waveguide | |
AU2006255733B2 (en) | Top loaded disk monopole antenna | |
Ata et al. | Design of a novel split-bowtie slotted multi-resonant antenna | |
JP2020022141A (en) | Planar antenna device, wireless terminal measuring device including the same, and wireless terminal measuring method | |
Al-Khaffaf et al. | A return loss improvement of slotted square microstrip inset-feed patch antenna | |
Suganya et al. | Design and performance analysis of L‐slotted MIMO antenna with improved isolation using defected ground structure for S‐band satellite application | |
Nakajima et al. | 28 GHz Side-Edge loop antenna with end-fire radiation polarized vertically to substrate | |
RU2802167C1 (en) | Bipolar collinear antenna | |
Satyanarayana | Performance enhancement of probe feed microstrip patch antenna for wireless applications | |
Shahare et al. | Design of Star Shaped Antenna | |
CN218939995U (en) | Patch antenna unit, millimeter wave patch antenna and wireless communication device | |
Mustafa et al. | Design, development and testing of dielectric tapered rod feed for parabolic reflector antenna as an alternate to feed horns | |
CN115207635B (en) | All-metal filtering circularly polarized antenna based on EBG structure | |
Zheng et al. | A Low-Cost Narrow-Wall Slot Array Antenna Design Based on Empty Substrate Integrated Waveguide | |
kaittan Shadkh et al. | Design and Analysis of Double-Band Printed Corrugated Circular Patch Antenna for Wireless Communication Applications | |
Hunbataliyev | A new approach to modeling a microwave antenna array with a phase radiation pattern | |
RU2638082C1 (en) | Fractal radiator | |
Vinay et al. | Cavity Backed Self-Diplexing Antenna Using SIW Method For WLAN and C-band Applications. |