[go: up one dir, main page]

RU2099828C1 - Plane resonant antenna - Google Patents

Plane resonant antenna Download PDF

Info

Publication number
RU2099828C1
RU2099828C1 RU96123412A RU96123412A RU2099828C1 RU 2099828 C1 RU2099828 C1 RU 2099828C1 RU 96123412 A RU96123412 A RU 96123412A RU 96123412 A RU96123412 A RU 96123412A RU 2099828 C1 RU2099828 C1 RU 2099828C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spiral
conductor
antenna
width
coaxial feeder
Prior art date
Application number
RU96123412A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96123412A (en
Inventor
В.Б. Кошелев
А.В. Дорофеев
С.А. Дейнеко
А.Я. Мирошниченко
Original Assignee
Акционерное общество закрытого типа "Научно-производственное предприятие "Компания "Финэкс"
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 закрытого типа "Научно-производственное предприятие "Компания "Финэкс" filed Critical Акционерное общество закрытого типа "Научно-производственное предприятие "Компания "Финэкс"
Priority to RU96123412A priority Critical patent/RU2099828C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2099828C1 publication Critical patent/RU2099828C1/en
Publication of RU96123412A publication Critical patent/RU96123412A/en

Links

Images

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

FIELD: antenna engineering; reception of frequency-modulated ratio and TV broadcasting signals; radar and radio communication systems. SUBSTANCE: antenna operating in 25 to 1000 MHz frequency range has open cavity in the form of multiturn arithmetic spiral mounted on insulating base; coupling turn placed is around spiral is a spaced relation to internal and external conductors of coaxial feeder series-connected to matched load whose impedance equals wave impedance of coaxial feeder. Start of spiral is connected to internal conductor of coaxial feeder; spiral conductor length is a multiple of half the maximum working wavelength in open cavity; coupling turn length equals
Figure 00000003
, where λ1 is maximum wave length of working range turn is external relative to spiral. EFFECT: extended working frequency range of antenna; improved matching of the latter with its feeder. 4 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве малогабаритной широкополосной антенны для приема сигналов ЧМ радиовещания, телевизионного вещания в метровом и дециметровом диапазоне волн, а также в системах радиообнаружения и в связных радиосистемах различного назначения. The invention relates to antenna technology and can be used as a small-sized broadband antenna for receiving FM broadcasting signals, television broadcasting in the meter and decimeter wavelength ranges, as well as in radio detection systems and in connected radio systems for various purposes.

Известны плоские резонансные антенны, состоящие из набора последовательно соединенных петлевых несимметричных вибраторов, плотно намотанных вокруг общего центра, расположенных радиально на диэлектрическом основании [1] Выполнение приемной системы из ряда последовательно соединенных плотно намотанных вокруг общего центра петлевых проводников позволяет получить компактную конструкцию антенны. Наличие большого количества последовательно соединенных петлевых вибраторов различной длины позволяет реализовать многорезонансную характеристику входного сопротивления антенны и широкополосные свойства. Known flat resonant antennas, consisting of a set of series-connected loop asymmetric vibrators tightly wound around a common center, located radially on a dielectric base [1] The implementation of the receiving system from a series of series-connected tightly wound around a common center loop conductors allows to obtain a compact antenna design. The presence of a large number of series-connected loop vibrators of various lengths allows for the implementation of a multi-resonant characteristic of the input impedance of the antenna and broadband properties.

Общими признаками с предлагаемым устройством являются выполнение антенны в виде ряда изогнутых и плотно намотанных вокруг общего центра проводников, расположенных на диэлектрическом основании, что определяет резонансные и широкополосные свойства антенны. Common features with the proposed device are the implementation of the antenna in the form of a series of bent and tightly wound around a common center conductors located on a dielectric base, which determines the resonant and broadband properties of the antenna.

Однако известные плоские резонансные антенны не обеспечивают всенаправленность характеристик приема сигналов, так как имеют глубокий нуль в диаграмме направленности. Кроме того, сложность схемы возбуждения антенны не позволяет практически реализовать широкополосность излучающей структуры. However, the known flat resonant antennas do not provide the omnidirectionality of the reception characteristics of the signals, since they have a deep zero in the radiation pattern. In addition, the complexity of the antenna excitation circuit does not allow to practically realize the broadband of the radiating structure.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является плоская резонансная антенна, содержащая открытый резонатор в виде многовитковой арифметической спирали, выполненной из ленточного проводника на диэлектрическом основании, при этом ширина зазоров между витками спирали выбрана одинаковой и равной ширине ленточного проводника спирали, и виток связи, подключенный к внутреннему и внешнему проводникам коаксиального фидера [2]
Общими признаками у данной и предлагаемой антенн являются наличие открытого резонатора в виде многовитковой арифметической спирали, которая выполнена из ленточного проводника, расположенного на диэлектрическом основании, при этом ширина зазоров между витками спирали выбрана одинаковой и равной ширине ленточного проводника спирали, и витка связи, подключенного к внутреннему и внешнему проводникам коаксиального фидера. Выполнение проводника открытого резонатора в виде многовитковой арифметической спирали с указанной шириной зазоров и расположение витка связи во внутренней области резонатора позволяют уменьшить габариты резонансной антенны.
The closest to the invention in terms of technical nature and the technical result achieved is a flat resonant antenna containing an open resonator in the form of a multi-turn arithmetic spiral made of a tape conductor on a dielectric base, while the width of the gaps between the turns of the spiral is chosen to be the same and equal to the width of the tape conductor of the spiral, and communication coil connected to the internal and external conductors of the coaxial feeder [2]
The common features of this and the proposed antennas are the presence of an open resonator in the form of a multi-turn arithmetic spiral, which is made of a tape conductor located on a dielectric base, while the width of the gaps between the turns of the spiral is chosen to be the same and equal to the width of the tape conductor of the spiral, and the communication loop connected to internal and external conductors of the coaxial feeder. The implementation of the open resonator conductor in the form of a multi-turn arithmetic spiral with the specified gap width and the location of the coupling loop in the inner region of the resonator reduce the dimensions of the resonant antenna.

Однако известная плоская резонансная антенна узкополосна, так как взаимное расположение проводников антенны не позволяет расширить диапазон рабочих частот в сторону длинных волн путем увеличения числа витков n спирали более четырех. Объясняется это тем, что при n > 4 уменьшается величина индуктивной связи спирали с витком связи как за счет уменьшения электрических размеров витка связи, так и удаления от него периферийных витков спирали. Это приводит к резкому падению сопротивления излучения антенны, что затрудняет согласование ее входного сопротивления с волновым сопротивлением коаксиального фидера. However, the known flat resonant antenna is narrow-band, since the relative position of the antenna conductors does not allow to expand the range of operating frequencies in the direction of long waves by increasing the number of turns n of the spiral more than four. This is explained by the fact that when n> 4, the magnitude of the inductive coupling of the spiral with the coupling loop decreases both by reducing the electrical dimensions of the coupling coil and by removing peripheral spiral coils from it. This leads to a sharp drop in the radiation resistance of the antenna, which makes it difficult to match its input impedance with the impedance of the coaxial feeder.

В изобретении решается задача создания широкополосной приемной плоскости антенны, охватывающей диапазон метровых и дециметровых волн, имеющей в этих диапазонах простую и компактную конструкцию, позволяющую скрытно размещать антенну в помещениях и на транспортных средствах, и обладающей всенаправленными свойствами в плоскости антенны. The invention solves the problem of creating a broadband receiving plane of the antenna, covering the range of meter and decimeter waves, having a simple and compact design in these ranges, which allows the antenna to be covertly placed in rooms and on vehicles, and having omnidirectional properties in the plane of the antenna.

Это достигается тем, что в плоской резонансной антенне, содержащей открытый резонатор в виде многовитковой арифметической спирали, выполненной из ленточного проводника на диэлектрическом основании, при этом ширина зазоров между витками спирали выбрана одинаковой и равной ширине ленточного проводника спирали, и виток связи, подключенный к внутреннему и внешнему проводникам коаксиального фидера, виток связи выполнен в виде ленточного проводника, охватывающего спираль с зазором, ширина которого равна ширине зазоров между витками арифметической спирали, при этом в середине витка связи выполнен разрыв, в который включена согласованная нагрузка, сопротивление которой равно волновому сопротивлению коаксиального фидера, причем длина l1 витка связи выбрана равной

Figure 00000004
, а ширина W1 ленточного проводника витка связи выбрана равной w1 = 0,03λ2, где λ1 наибольшая длина волны рабочего диапазона, λ2 наименьшая длина волны рабочего диапазона; начало проводника арифметической спирали подключено к внутреннему проводнику коаксиального фидера, длина ленточного проводника арифметической спирали выбрана кратной половине наибольшей рабочей длины волны в открытом резонаторе, а ширина W2 ленточного проводника арифметической спирали выбрана равной w2 = 0,01λ2.This is achieved by the fact that in a flat resonant antenna containing an open resonator in the form of a multi-turn arithmetic spiral made of a tape conductor on a dielectric base, the width of the gaps between the turns of the spiral is chosen to be the same and equal to the width of the tape conductor of the spiral, and the communication coil connected to the internal and external conductors of the coaxial feeder, the communication coil is made in the form of a ribbon conductor, covering a spiral with a gap, the width of which is equal to the width of the gaps between the turns of the arithmetic a spiral, in this case, a gap is made in the middle of the communication loop, in which a matched load is included, the resistance of which is equal to the wave resistance of the coaxial feeder, and the length l 1 of the communication coil is chosen equal to
Figure 00000004
and the width W 1 of the ribbon conductor of the communication loop is chosen equal to w 1 = 0.03λ 2 , where λ 1 is the longest wavelength of the operating range, λ 2 the smallest wavelength of the working range; the beginning of the arithmetic spiral conductor is connected to the inner conductor of the coaxial feeder, the length of the ribbon conductor of the arithmetic spiral is selected to be a multiple of half the maximum working wavelength in the open resonator, and the width W 2 of the ribbon conductor of the arithmetic spiral is selected to be w 2 = 0.01λ 2 .

Предлагаемая антенна вследствие своей широкополосности может использоваться для приема сигналов как ЧМ радиовещания и телевидения, так и в диапазонах рабочих частот связных систем различного назначения. Компактная конструкция и малые габариты, а также всенаправленность характеристик излучения позволяют использовать ее в качестве широкополосной комнатной телевизионной антенны, когда обычно используются вибраторные антенны телескопического типа, а в дециметровом диапазоне-направленные антенны с пассивными вибраторами. Плоская конструкция предлагаемой антенны позволяет скрытно размещать ее на крыше автомобиля, а широкополосные свойства позволяют использовать ее в качестве всеволновой антенны вместо применяемых в настоящее время узкополосных штыревых антенн. The proposed antenna due to its broadband can be used to receive signals as FM broadcasting and television, and in the operating frequency ranges of communication systems for various purposes. The compact design and small dimensions, as well as the omnidirectional characteristics of the radiation, allow it to be used as a broadband room television antenna, when telescopic type vibrator antennas are usually used, and in the decimeter range, directional antennas with passive vibrators. The flat design of the proposed antenna allows you to discreetly place it on the roof of the car, and its broadband properties allow you to use it as an all-wave antenna instead of the currently used narrow-band whip antennas.

При осуществлении изобретения расширяется рабочий диапазон частот антенны и улучшается согласование ее с коаксиальным фидером. При этом в широкой полосе частот реализуется всенаправленная диаграмма с малой изрезанностью в плоскости антенны. In the implementation of the invention, the operating frequency range of the antenna is expanded and its coordination with the coaxial feeder is improved. In this case, an omnidirectional diagram with a small indentation in the plane of the antenna is realized in a wide frequency band.

Не было выявлено решения плоской резонансной антенны, в которой виток связи располагался во внешней области открытого резонатора и был в разрыве нагружен на согласованную нагрузку, сопротивление которой равно волновому сопротивлению коаксиального фидера, и который имел бы геометрию (электрические размеры), идентичную с геометрией предлагаемой антенны. Это обеспечивает расширение рабочего диапазона антенны и улучшение согласования ее с коаксиальным фидером. Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретательского уровня. No solution was found for a flat resonant antenna, in which the coupling coil was located in the outer region of the open resonator and was discontinuously loaded to a matched load whose resistance was equal to the wave impedance of the coaxial feeder, and which would have a geometry (electrical dimensions) identical to the geometry of the proposed antenna . This provides an extension of the working range of the antenna and improved matching with the coaxial feeder. Therefore, the proposed solution meets the criteria of an inventive step.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемой плоской резонансной антенны; на фиг.2 показано размещение антенны на металлической поверхности крыши транспортного средства; на фиг.3 показано протекание токов по проводникам антенны; на фиг.4 представлены результаты экспериментального исследования частотной зависимости КСВН предлагаемой антенны на выходе питающего коаксиального фидера с волновым сопротивлением Z0 50 Ом.In FIG. 1 shows a General view of the proposed flat resonant antenna; figure 2 shows the placement of the antenna on the metal surface of the roof of the vehicle; figure 3 shows the flow of currents along the conductors of the antenna; figure 4 presents the results of an experimental study of the frequency dependence of the VSWR of the proposed antenna at the output of the supply coaxial feeder with a wave impedance of Z 0 50 Ohms.

Предлагаемая плоская резонансная антенна состоит из открытого резонатора 1, витка связи 2 и коаксиального фидера 3. Открытый резонатор 1 выполнен в форме арифметической спирали 4 с числом витков n > 1,25; которые расположены в одной плоскости вокруг общего центра 5. Витки спирали 4 выполнены из ленточного проводника 6, расположенного на диэлектрическом основании 7. Ширина w2 ленточного проводника спирали 4 выбрана равной w2 = 0,01λ2, где λ2 - наименьшая длина волны рабочего диапазона. Ширина Δ2 зазоров между витками спирали 4 выбрана одинаковой и равной Δ2 = w2. Длина l2 ленточного проводника 6 спирали 4 выбрана равной

Figure 00000005
, где N 1,2,3. Λ1 наибольшая рабочая длина волны в открытом резонаторе. Для открытого резонатора в виде многовитковой арифметической спирали, выполненной на диэлектрическом основании с зазором между витками Δ2 = w2, длина волны Λ1 может быть определена как
Figure 00000006

где λ1 наибольшая длина волны рабочего диапазона в свободном пространстве;
εr относительная диэлектрическая проницаемость материала диэлектрического основания 7.The proposed flat resonant antenna consists of an open resonator 1, a coupling coil 2 and a coaxial feeder 3. The open resonator 1 is made in the form of an arithmetic spiral 4 with the number of turns n>1.25; which are located in the same plane around the common center 5. The turns of the spiral 4 are made of a ribbon conductor 6 located on the dielectric base 7. The width w 2 of the ribbon conductor of the spiral 4 is chosen equal to w 2 = 0.01λ 2 , where λ 2 is the shortest wavelength of the working range. The width Δ 2 of the gaps between the turns of the spiral 4 is chosen equal and equal to Δ 2 = w 2 . The length l 2 of the tape conductor 6 of the spiral 4 is chosen equal
Figure 00000005
where N 1,2,3. Λ 1 is the largest working wavelength in an open resonator. For an open resonator in the form of a multi-turn arithmetic spiral made on a dielectric base with a gap between the turns Δ 2 = w 2 , the wavelength Λ 1 can be defined as
Figure 00000006

where λ 1 is the largest wavelength of the working range in free space;
ε r the relative dielectric constant of the material of the dielectric base 7.

Начало ленточного проводника 6 арифметической спирали 4 подключено в точке а к внутреннему проводнику 8 коаксиального фидера 3. Виток связи 2 представляет собой рамку, выполненную из ленточного проводника 10,охватывающего спираль 4 с зазором 11 и совмещенного с ней в одной плоскости. Общая длина l1 рамки выбрана равной l1 2S1 + 2S2

Figure 00000007
. Рамка может иметь круглую, квадратную или прямоугольную форму. Ширина w ленточного проводника 10 витка связи 2 выбрана равной w1 = 0,03λ2. Ширина Δ1 зазора 11 выбрана равной Δ1 = Δ2 В середине витка связи 2 выполнен разрыв 12, в который включена согласованная нагрузка 13, сопротивление Rн которой выбрано равным Rн Z0, где Z0 волновое сопротивление коаксиального фидера 3. Виток связи 2 подключен к точкам ab ввода 14 антенны. К точкам ab ввода 14 также подключены проводники 8 и 9 коаксиального фидера 3. Ленточные проводники 6 и 10, а также ввод 14 антенны располагаются на диэлектрическом основании 7. Они могут быть выполнены методом травления (печатной технологии) с использованием фотошаблона и фольгированного высокочастотного диэлектрика типа стеклотекстолита толщиной h 0,5.2,0 мм или методом напыления на тонкой (h 50 мкм) полиэтилентерефталатной пленке.The beginning of the tape conductor 6 of the arithmetic spiral 4 is connected at the point a to the inner conductor 8 of the coaxial feeder 3. The coupling coil 2 is a frame made of a tape conductor 10, covering the spiral 4 with a gap 11 and combined with it in the same plane. The total length l 1 of the frame is chosen equal to l 1 2S 1 + 2S 2
Figure 00000007
. The frame may have a round, square or rectangular shape. The width w of the tape conductor 10 of the connection loop 2 is chosen equal to w 1 = 0.03λ 2 . The width Δ 1 of the gap 11 is chosen equal to Δ 1 = Δ 2. In the middle of the communication loop 2, a gap 12 is made, in which a matched load 13 is included, the resistance R n of which is chosen equal to R n Z 0 , where Z 0 is the wave resistance of the coaxial feeder 3. Communication loop 2 is connected to the ab points of input 14 of the antenna. Conductors 8 and 9 of coaxial feeder 3 are also connected to ab points of input 14. Ribbon conductors 6 and 10, as well as antenna input 14 are located on dielectric base 7. They can be made by etching (printing technology) using a photo mask and foil type high-frequency dielectric fiberglass with a thickness of h 0.5.2.0 mm or by spraying on a thin (h 50 μm) polyethylene terephthalate film.

Такая плоская антенна, выполненная на пленке, может закрепляться на крыше 15 транспортного средства, например, автомобиля с помощью адгезивного слоя 16, как показано на фиг.2. Сверху она может быть покрыта тонким слоем радиопрозрачной краски, что делает ее практически невидимой. Ввод 14 антенны через оконный проем 17 транспортного средства заводится в его салон, где к нему подключаются проводники 8 и 9 фидера 3. Вследствие малой толщины пленочного исполнения предлагаемой антенны ее можно скрытно размещать на крыше или других наружных поверхностях транспортного средства, а также на плоских поверхностях как внутри, так и снаружи здания приемного пункта без ухудшения электрических характеристик. Such a flat antenna made on a film can be mounted on the roof 15 of a vehicle, for example, a car, using an adhesive layer 16, as shown in FIG. From above, it can be covered with a thin layer of radiolucent paint, which makes it almost invisible. Input 14 of the antenna through the window opening 17 of the vehicle is led into its cabin, where the feeders 8 and 9 are connected to it. Due to the small thickness of the film version of the proposed antenna, it can be covertly placed on the roof or other external surfaces of the vehicle, as well as on flat surfaces both inside and outside the building of the receiving point without deterioration of electrical characteristics.

Предлагаемая плоская резонансная антенна работает следующим образом. Падающая на открытый резонатор 1 электромагнитная волна возбуждает в проводнике 6 открытого резонатора 1 стоячие волны тока, резонирующие на частоте, на которой выполняется условие

Figure 00000008

где N 1,2,3.The proposed flat resonant antenna operates as follows. The electromagnetic wave incident on the open resonator 1 excites in the conductor 6 of the open resonator 1 standing current waves resonating at a frequency at which the condition
Figure 00000008

where N 1,2,3.

Λ длина волны в открытом резонаторе. Λ wavelength in an open resonator.

За счет индуктивной связи между проводником 6 открытого резонатора 1 и витком связи 2, а также кондуктивной связи в точке а проводника 6 с витком связи 2, в точках аb подключения витка связи 2 к коаксиальному фидеру 3 возникает ЭДС, возбуждающая колебания электромагнитной энергии, распространяющиеся в виде ТЕМ-волны по коаксиальному фидеру 3 к приемнику. Поскольку длина l2 проводника 6 открытого резонатора 1 выбрана кратной половине наибольшей рабочей длины волны в открытом резонаторе, то условие резонанса (2) будет выполняться для множества более коротких волн, когда вдоль проводника 6 будет укладываться целое число стоячих полуволн. Для снижения резонансного возрастания входного сопротивления антенны ширина ленточного проводника 6 спирали 4 выбрана равной w2 = 0,01λ2. При этом уменьшается волновое сопротивление колебательного контура, эквивалентного открытому резонатору. Таким образом, предлагаемая антенна по своему принципу действия является многорезонансной, а поэтому и широкополосной. Резонансные длины волн антенны определяются из (2) как

Figure 00000009

где N 1,2,3.Due to inductive coupling between the conductor 6 of the open resonator 1 and the coupling coil 2, as well as conductive coupling at the point a of the conductor 6 with the coupling coil 2, at the points ab of the connection of the coupling coil 2 to the coaxial feeder 3, an EMF is generated that excites electromagnetic energy oscillations propagating in form of a TEM wave by coaxial feeder 3 to the receiver. Since the length l 2 of the conductor 6 of the open resonator 1 is selected to be a multiple of half the largest working wavelength in the open resonator, the resonance condition (2) will be satisfied for many shorter waves when an integer number of standing half waves will fit along conductor 6. To reduce the resonant increase in the input resistance of the antenna, the width of the tape conductor 6 of the spiral 4 is chosen equal to w 2 = 0.01λ 2 . This decreases the wave resistance of the oscillatory circuit, equivalent to an open resonator. Thus, the proposed antenna in its principle of operation is multi-resonant, and therefore broadband. The resonant wavelengths of the antenna are determined from (2) as
Figure 00000009

where N 1,2,3.

Возникающее при резонансах проводника 6 сопротивление излучения RΣ трансформируется в виток связи 2, и на него оказывается нагруженным вход аb фидера 3 антенны. Для повышения КПД витка связи 2 его длина выбрана равной

Figure 00000010
, а ширина w1 = 0,03λ2. Трансформация RΣ проводника 6 ко входу питающего фидера осуществляется при большом числе витков спирали 4 (n > 1,25), то есть в широкой полосе частот. Объясняется это тем, что виток связи 2 охватывает спираль 4, а поэтому имеет с ней индуктивную связь на участке большой протяженности и, кроме того, проводник 6 спирали 4 имеет в точке а кондуктивную связь с витком 2. Это облегчает согласование предлагаемой антенны с питающим коаксиальным фидером в широкой полосе частот. Для обеспечения в питающем фидере 3 режима бегущих волн в середине витка связи 2 включена согласованная нагрузка 13, сопротивление которой Rн Z0. Это улучшает согласование антенны с питающим коаксиальным фидером в широкой полосе частот, что подтверждается экспериментальными данными частотной зависимости КВСН антенны, представленными на фиг.4. Диапазон рабочих частот предлагаемой антенны от 25 до 1000 Мгц.The radiation resistance R Σ that arises during resonances of the conductor 6 is transformed into a communication coil 2, and the input ab of the antenna feeder 3 is loaded on it. To increase the efficiency of communication loop 2, its length is chosen equal to
Figure 00000010
and the width w 1 = 0.03λ 2 . The transformation of R Σ of the conductor 6 to the input of the feeder is carried out with a large number of turns of the spiral 4 (n> 1.25), that is, in a wide frequency band. This is explained by the fact that the coupling loop 2 covers the spiral 4, and therefore has inductive coupling with it over a long section and, in addition, the conductor 6 of the spiral 4 has conductive coupling at the point a with the coil 2. This facilitates matching of the proposed antenna with the supply coaxial feeder in a wide frequency band. In order to ensure traveling wave modes in the supply feeder 3, a matched load 13 is included in the middle of the connection loop 2, the resistance of which is R n Z 0 . This improves the alignment of the antenna with the supply coaxial feeder in a wide frequency band, which is confirmed by the experimental data of the frequency dependence of the VSWR antenna, presented in figure 4. The operating frequency range of the proposed antenna is from 25 to 1000 MHz.

Размещение предлагаемой плоской резонансной антенны на металлической поверхности (фиг.2) принципиально не нарушает режима бегущих волн в фидере 3 и не изменяет существенно характера согласования антенны с фидером, а лишь смещает кривую согласования в сторону длинных волн. Это объясняется тем, что спиральный проводник 6 резонатора 1 приобретает дополнительную распределенную емкость, которая увеличивает эффективную относительную диэлектрическую проницаемость er диэлектрического заполнения резонатора и в соответствии с (1) уменьшает резонансную длину волны Λ1. Это позволяет при заданных размерах антенны продвинуться в область более длинных волн. С увеличением количества витков n спирали 4 увеличивается число N укладывающихся вдоль проводника 6 стоячих волн тока. Это выравнивает распределение тока в плоскости спирали. При n ≥ 3 распределение тока приближается к равномерному, а диаграмма направленности в плоскости антенны становится практически всенаправленной.Placing the proposed flat resonant antenna on a metal surface (figure 2) fundamentally does not violate the regime of traveling waves in the feeder 3 and does not significantly change the nature of the matching of the antenna with the feeder, but only shifts the coordination curve in the direction of long waves. This is because the spiral conductor 6 of the resonator 1 acquires an additional distributed capacitance, which increases the effective relative permittivity e r of the dielectric filling of the resonator and, in accordance with (1), reduces the resonant wavelength Λ 1 . This allows for a given antenna size to advance into the region of longer waves. With an increase in the number of turns n of spiral 4, the number N of standing current waves stacked along conductor 6 increases. This evens out the current distribution in the spiral plane. At n ≥ 3, the current distribution approaches uniform, and the radiation pattern in the antenna plane becomes almost omnidirectional.

С ростом n изрезанность всенаправленной диаграммы у предлагаемой антенны уменьшается. Кроме того, ток, протекающий по проводнику 6, имеет на противоположных сторонах спирали противоположное направление (см.фиг.3). Поэтому в направлении нормали к плоскости антенны, проходящей через ее центр 5, происходит компенсация излучения токовых витков спирали, и диаграмма направленности антенны имеет в этом направлении нулевое значение поля. With increasing n, the indentation of the omnidirectional diagram of the proposed antenna decreases. In addition, the current flowing through the conductor 6 has the opposite direction on opposite sides of the spiral (see Fig. 3). Therefore, in the direction normal to the plane of the antenna passing through its center 5, the radiation of the current turns of the spiral is compensated, and the antenna pattern in this direction has a zero field value.

Таким образом, при размещении предлагаемой плоской резонансной антенны на металлической поверхности характеристика излучения антенны оказывается аналогичной характеристике излучения

Figure 00000011
несимметричного вибратора с экраном (противовесом).Thus, when placing the proposed flat resonant antenna on a metal surface, the radiation characteristic of the antenna is similar to the radiation characteristic
Figure 00000011
asymmetric vibrator with a screen (counterweight).

Выполнение проводника открытого резонатора в виде многовитковой арифметической спирали, подключенной к внутреннему проводнику питающего коаксиального фидера и имеющей длину, кратную половине наибольшей рабочей длины волны в открытом резонаторе, а витка связи в виде ленточного проводника, охватывающего спираль с зазором и нагруженного в разрыве на согласованную нагрузку, сопротивление которой Rн Zo, позволяет расширить рабочий диапазон частот антенны и улучшить согласование ее с питающим коаксиальным фидером.The implementation of the open resonator conductor in the form of a multi-turn arithmetic spiral connected to the inner conductor of the supply coaxial feeder and having a length that is a multiple of half the largest working wavelength in the open resonator, and the coupling loop in the form of a ribbon conductor enclosing the spiral with a gap and loaded in gap to the matched load , the resistance of which is R n Z o , allows you to expand the operating frequency range of the antenna and improve its coordination with the supply coaxial feeder.

ЛИТЕРАТУРА
(56) 1. US, патент N 4318109, кл. Н 01 Q 9/00, 1991.
LITERATURE
(56) 1. US patent N 4318109, CL. H 01 Q 9/00, 1991.

2. SU, авторское свидетельство N 1681357, кл. Н 01 Q 9/00, 1991. 2. SU, copyright certificate N 1681357, cl. H 01 Q 9/00, 1991.

Claims (1)

Плоская резонансная антенна, содержащая открытый резонатор в виде многовитковой арифметической спирали, выполненной из ленточного проводника на диэлектрическом основании, при этом ширина зазоров между витками спирали выбрана одинаковой и равной ширине ленточного проводника спирали, и виток связи, подключенный к внутреннему и внешнему проводникам коаксиального фидера, отличающаяся тем, что виток связи выполнен в виде ленточного проводника, охватывающего арифметическую спираль с зазором, ширина которого равна ширине зазоров между витками арифметической спирали, при этом в середине витка связи выполнен разрыв, в который включена согласованная нагрузка, сопротивление которой равно волновому сопротивлению коаксиального фидера, причем длина L1 витка связи выбрана равной l1 = λ1/8, а ширина w1 ленточного проводника витка связи выбрана равной w1 = 0,03λ2, где λ1 - наибольшая длина волны рабочего диапазона, λ2 - наименьшая длина волны рабочего диапазона, начало проводника арифметической спирали подключено к внутреннему проводнику коаксиального фидера, длина ленточного проводника арифметической спирали выбрана кратной половине наибольшей рабочей длины волны в открытом резонаторе, а ширина w2 ленточного проводника арифметической спирали выбрана равной w2 = 0,01λ2A flat resonant antenna containing an open resonator in the form of a multi-turn arithmetic spiral made of a tape conductor on a dielectric base, while the gap width between the turns of the spiral is chosen to be the same and equal to the width of the tape conductor of the spiral, and a communication coil connected to the inner and outer conductors of the coaxial feeder, characterized in that the communication coil is made in the form of a ribbon conductor, covering an arithmetic spiral with a gap, the width of which is equal to the width of the gaps between the vit kami arithmetic spiral, while in the middle of the coil connection is formed a gap, which includes matched load, whose resistance is equal to the characteristic impedance of the coaxial feeder, the length L 1 loop connection is chosen equal to l 1 = λ 1/8, and the width w 1 of the strip conductor coil connection is selected equal to w 1 = 0,03λ 2, where λ 1 - the maximum length of the working wave range, λ 2 - the smallest length of the operating range of the wave conductor arithmetic start helix connected to the internal conductor of the coaxial feeder, the length of the tape wire Single arithmetic spiral selected half times the maximum operating wavelength in the open resonator and the width w 2 arithmetic spiral strip conductor is chosen equal to 2 w 2 = 0,01λ .k
RU96123412A 1996-12-17 1996-12-17 Plane resonant antenna RU2099828C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96123412A RU2099828C1 (en) 1996-12-17 1996-12-17 Plane resonant antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96123412A RU2099828C1 (en) 1996-12-17 1996-12-17 Plane resonant antenna

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2099828C1 true RU2099828C1 (en) 1997-12-20
RU96123412A RU96123412A (en) 1998-02-10

Family

ID=20188021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96123412A RU2099828C1 (en) 1996-12-17 1996-12-17 Plane resonant antenna

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2099828C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002009230A1 (en) * 2000-07-20 2002-01-31 Samsung Electronics, Ltd Antenna
RU2470423C1 (en) * 2011-05-12 2012-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Flat inductive antenna
RU2488927C1 (en) * 2012-03-16 2013-07-27 Научно-Производственное Общество С Ограниченной Ответственностью "Кв-Связь" Tunable resonant antenna with matching device
RU2673319C1 (en) * 2018-01-16 2018-11-23 Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" Helical antenna

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SU, авторское свидетельство, 1681357, кл. H 01Q 9/00, 1991. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002009230A1 (en) * 2000-07-20 2002-01-31 Samsung Electronics, Ltd Antenna
AU2001258958B2 (en) * 2000-07-20 2004-10-07 Samsung Electronics Co., Ltd Antenna
RU2470423C1 (en) * 2011-05-12 2012-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Flat inductive antenna
RU2488927C1 (en) * 2012-03-16 2013-07-27 Научно-Производственное Общество С Ограниченной Ответственностью "Кв-Связь" Tunable resonant antenna with matching device
RU2673319C1 (en) * 2018-01-16 2018-11-23 Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" Helical antenna

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1652270B1 (en) Slotted cylinder antenna
JP3047836B2 (en) Meander line antenna
US5557293A (en) Multi-loop antenna
US5621422A (en) Spiral-mode microstrip (SMM) antennas and associated methods for exciting, extracting and multiplexing the various spiral modes
US6218992B1 (en) Compact, broadband inverted-F antennas with conductive elements and wireless communicators incorporating same
JP3427668B2 (en) Antenna device
US5231412A (en) Sleeved monopole antenna
US20060017621A1 (en) Antenna
US20120068898A1 (en) Compact ultra wide band antenna for transmission and reception of radio waves
US6034648A (en) Broad band antenna
US20060284770A1 (en) Compact dual band antenna having common elements and common feed
WO2008086427A1 (en) High gain antenna and magnetic preamplifier
US8410989B2 (en) Antenna structure including radiating conductor and magnetic material having dielectric property
US5999146A (en) Antenna device
RU2099828C1 (en) Plane resonant antenna
JP2003168916A (en) Antenna device
US8648754B2 (en) Multi-resonant broadband antenna
JP3952385B2 (en) Surface mount antenna and communication device equipped with the same
JP2004266482A (en) Antenna device
KR100896441B1 (en) Broadband antenna
JP2005020228A (en) Antenna equipment
JP3434219B2 (en) antenna
Rahman et al. Dual‐polarization broadband patch antenna
Best On the multiband behavior of the Koch fractal monopole antenna
US20060152428A1 (en) Dipole antenna