[go: up one dir, main page]

RU2834214C1 - Small-size spiral broadband antenna - Google Patents

Small-size spiral broadband antenna Download PDF

Info

Publication number
RU2834214C1
RU2834214C1 RU2024128222A RU2024128222A RU2834214C1 RU 2834214 C1 RU2834214 C1 RU 2834214C1 RU 2024128222 A RU2024128222 A RU 2024128222A RU 2024128222 A RU2024128222 A RU 2024128222A RU 2834214 C1 RU2834214 C1 RU 2834214C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antenna
metal housing
spiral
connector
screen
Prior art date
Application number
RU2024128222A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валентин Алексеевич Ходунов
Александр Александрович Башкетов
Дмитрий Александрович Горшков
Original Assignee
Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" filed Critical Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга"
Application granted granted Critical
Publication of RU2834214C1 publication Critical patent/RU2834214C1/en

Links

Abstract

FIELD: antenna equipment.
SUBSTANCE: invention relates to antenna engineering, namely to helical broadband antennas. Result is achieved by the fact that a spiral broadband antenna comprising a metal housing is provided, in which there is a resistance transformer with a connector, consisting of a screen with a flange, fixed to the metal housing by means of fastening screws, from a central core, on which a coaxial waveguide line is located, inserted into the screen with a flange, wherein one end of the resistance transformer with a connector is connected to the receiving-transmitting path, and its other end is connected to the antenna spiral through the inner diameter, characterized by that the antenna spiral is made in the form of a uniform Archimedean spiral located on a dielectric substrate installed in a metal housing and fixed by means of rivets, and inside the metal housing there is an absorber, wherein the uniform Archimedean spiral on the outer diameter is riveted to the outer conducting periphery of the metal housing.
EFFECT: high quality of the receiving signal by stability of amplitude-phase parameters in the operating frequency range of 4-18 GHz.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике, а именно к спиральным антеннам, работающим в диапазоне частот от 4 до 18 ГГц в составе антенных систем различного назначения, в частности в системах обнаружения, пеленгации и сопровождения.The invention relates to antenna technology, namely to helical antennas operating in the frequency range from 4 to 18 GHz as part of antenna systems for various purposes, in particular in detection, direction finding and tracking systems.

В современных радиотехнических системах существуют повышенные требования к широкополосности и к миниатюрности антенных систем.In modern radio engineering systems there are increased requirements for the broadband and miniature size of antenna systems.

Известна «Сверхширокополосная спиральная антенна» (патент RU 2422954 C2, опубликован 27.06.2011). Антенна выполнена в виде комбинированной двухзаходной спирали, размещенной на диэлектрической пластине. Антенна содержит согласующий симметрирующий трансформатор и металлический рефлектор. При реализации известного изобретения расширяются рабочие диапазоны антенны в область более низких частот без увеличения габаритных размеров. Однако указанное решение не может обеспечить формирование сигнала без искажения диаграммы направленности малоразмерной конструкцией для своего диапазона частот и стабильную работу во всем диапазоне 4-18 ГГц, включая стабильную работу на нижних частотах, длины волн которых несоизмеримы с размерами антенны.The "Ultra-wideband helical antenna" is known (patent RU 2422954 C2, published 27.06.2011). The antenna is made in the form of a combined two-way helix placed on a dielectric plate. The antenna contains a matching symmetrical transformer and a metal reflector. When implementing the known invention, the operating ranges of the antenna are expanded to lower frequencies without increasing the overall dimensions. However, this solution cannot provide signal formation without distortion of the directional pattern by a small-sized design for its frequency range and stable operation in the entire range of 4-18 GHz, including stable operation at lower frequencies, the wavelengths of which are incommensurate with the dimensions of the antenna.

За прототип принята полосковая спиральная антенна, опубликованная в источнике «The Sinuous Antenna in Dual Polarized Configuration» («Синусная антенна с двухполяризационным режимом работы». Mohammad Vahdani. Low-profile, Ultra-Wideband and Dual Polarized Antennas and Feeding Systems. [Электронный ресурс], https://pastel.archives-ouvertes.fr), опубликовано 18.06.2010. Антенна содержит металлический корпус, в котором расположен трансформатор сопротивлений с разъемом, состоящий из экрана с фланцем, и центральной жилы, на которой расположена коаксиально-волноводная линия, вставленные в экран с фланцем. Недостатком прототипа является то, что полосковая спиральная антенна не обеспечивает формирование сигнала без искажения диаграммы направленности малоразмерной конструкцией для своего диапазона частот и стабильную работу во всем диапазоне, включая работу на нижних частотах, не является малогабаритными и широкополосными.The prototype is a strip helical antenna published in the source "The Sinuous Antenna in Dual Polarized Configuration" ("Sinuous Antenna with Dual Polarized Configuration". Mohammad Vahdani. Low-profile, Ultra-Wideband and Dual Polarized Antennas and Feeding Systems. [Electronic resource], https://pastel.archives-ouvertes.fr), published on 18.06.2010. The antenna contains a metal case in which a transformer of impedances with a connector is located, consisting of a screen with a flange, and a central core, on which a coaxial-waveguide line is located, inserted into the screen with a flange. The disadvantage of the prototype is that the strip helical antenna does not provide signal formation without distortion of the radiation pattern of a small-sized design for its frequency range and stable operation in the entire range, including operation at lower frequencies, is not small-sized and broadband.

Техническая проблема в заявленном устройстве состоит в том, что известные антенны не обеспечивают качество приемного сигнала по стабильности амплитудно-фазовых параметров для последующей обработки в рабочем диапазоне частот 4-18 ГГц, включая стабильную работу на нижних частотах, длин волн, несоизмеримых с размерами антенны.The technical problem in the claimed device is that known antennas do not provide the quality of the receiving signal in terms of stability of the amplitude-phase parameters for subsequent processing in the operating frequency range of 4-18 GHz, including stable operation at lower frequencies, wavelengths that are incommensurate with the dimensions of the antenna.

Технический результат в заявляемом изобретении состоит в повышении качества приемного сигнала по стабильности амплитудно-фазовых параметров в рабочем диапазоне частот 4-18 ГГц, включая стабильную работу на нижних частотах, длин волн несоизмеримых с размерами антенны.The technical result in the claimed invention consists in improving the quality of the receiving signal in terms of the stability of the amplitude-phase parameters in the operating frequency range of 4-18 GHz, including stable operation at lower frequencies, wavelengths incommensurate with the dimensions of the antenna.

Для достижения технического результата малогабаритная спиральная широкополосная антенна содержит металлический корпус, в котором расположен трансформатор сопротивлений с разъемом, состоящий из экрана с фланцем, закрепленного к металлическому корпусу с помощи крепежных винтов, из центральной жилы, на которой расположена коаксиально-волноводная линия, вставленные в экран с фланцем, при этом один конец трансформатора сопротивлений с разъемом соединен с приемо-передающим трактом, а другой конец трансформатора сопротивлений с разъемом соединен со спиралью антенны через внутренний диаметр. Причем спираль антенны выполнена в виде равномерной Архимедовой спирали, расположенной на диэлектрической подложке, установленной в металлическом корпусе и зафиксированной с помощью заклепок, а внутри металлического корпуса расположен поглотитель, при этом равномерная Архимедова спираль на внешнем диаметре через заклепки соединена с внешней проводящей периферией металлического корпуса.In order to achieve the technical result, the small-sized spiral broadband antenna comprises a metal housing in which a resistance transformer with a connector is located, consisting of a screen with a flange, fixed to the metal housing using fastening screws, from a central core on which a coaxial-waveguide line is located, inserted into the screen with a flange, wherein one end of the resistance transformer with a connector is connected to the receiving-transmitting path, and the other end of the resistance transformer with a connector is connected to the antenna spiral through the inner diameter. Moreover, the antenna spiral is made in the form of a uniform Archimedean spiral located on a dielectric substrate installed in a metal housing and fixed with rivets, and an absorber is located inside the metal housing, wherein the uniform Archimedean spiral on the outer diameter is connected through rivets to the outer conductive periphery of the metal housing.

Кроме того, металлический корпус и диэлектрическая подложка имеют технологические отверстия для возможности установки антенны на объекте-носителе.In addition, the metal body and dielectric substrate have technological holes for the possibility of installing the antenna on the carrier object.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображена малогабаритная широкополосная спиральная антенна с габаритными размерами.Fig. 1 shows a small-sized broadband helical antenna with overall dimensions.

На фиг. 2 изображена малогабаритная широкополосная спиральная антенна в разрезе.Fig. 2 shows a small-sized broadband helical antenna in section.

На фиг. 1-2 введены обозначения:In Fig. 1-2 the following notations are introduced:

1. Спираль антенны в виде равномерной Архимедовой спирали;1. The antenna spiral is in the form of a uniform Archimedean spiral;

2. Диэлектрическая подложка;2. Dielectric substrate;

3. Металлический корпус;3. Metal body;

4. Заклепки;4. Rivets;

5. Технологические отверстия;5. Technological holes;

6. Поглотитель;6. Absorber;

7. Экран с фланцем трансформатора сопротивлений с разъемом;7. Screen with flange of resistance transformer with connector;

8. Коаксиально-волноводная линия трансформатора сопротивлений с разъемом;8. Coaxial waveguide line of impedance transformer with connector;

9. Центральная жила трансформатора сопротивлений с разъемом;9. Central core of the resistance transformer with connector;

10. Крепежные винты;10. Mounting screws;

11. Внешняя проводящая периферия металлического корпуса 3;11. External conductive periphery of metal housing 3;

12. Приемо-передающий тракт.12. Transmitting and receiving path.

Сущность заявленной антенныThe essence of the declared antenna

В спиральной антенне может быть несколько ветвей (заходов) спирали. В зависимости от отношения диаметра спирали к длине волны диаграмма направленности может быть осевой или конической. Равномерная Архимедова спираль характеризуется постоянным диаметром провода спирали. Если заходы намотаны в разные стороны (правые и левые спирали), появляется возможность управления поляризацией излучения путем изменения амплитуд и фаз токов, возбуждающих отдельные заходы.A spiral antenna may have several branches (leads) of the spiral. Depending on the ratio of the spiral diameter to the wavelength, the radiation pattern may be axial or conical. A uniform Archimedean spiral is characterized by a constant diameter of the spiral wire. If the leads are wound in different directions (right and left spirals), it becomes possible to control the polarization of the radiation by changing the amplitudes and phases of the currents exciting individual leads.

Для достижения технического результата в конструкцию малогабаритной широкополосной спиральной антенны включили спираль антенны в виде равномерной Архимедовой спирали 1, расположенную на диэлектрической подложке 2, которая установлена в металлическом корпусе 3 и зафиксирована с помощью заклепок 4.To achieve the technical result, the design of the small-sized broadband helical antenna included an antenna helix in the form of a uniform Archimedean spiral 1, located on a dielectric substrate 2, which is installed in a metal housing 3 and fixed with rivets 4.

К спирали антенны в виде равномерной Архимедовой спирали 1 через внутренний диаметр, присоединен один конец трансформатора сопротивлений с разъемом, другой конец трансформатора сопротивлений с разъемом соединен с приемо-передающим трактом 12.One end of the resistance transformer with a connector is connected to the antenna spiral in the form of a uniform Archimedean spiral 1 through the inner diameter, the other end of the resistance transformer with a connector is connected to the receiving and transmitting path 12.

Трансформатор сопротивлений с разъемом состоит из экрана с фланцем 7, закрепленным с металлическим корпусом 3 при помощи крепежных винтов 10, из центральной жилы 9, на которой расположена коаксиально-волноводная лини 8, вставленные в экран с фланцем 7.The resistance transformer with a connector consists of a screen with a flange 7, secured to a metal housing 3 using fastening screws 10, from a central core 9, on which a coaxial-waveguide line 8 is located, inserted into the screen with a flange 7.

Равномерная Архимедова спираль на внешнем диаметре через заклепки 4 соединена с внешней проводящей периферией 11 металлического корпуса 3, а также во внутренней части металлического корпуса 3 расположен поглотитель 6, при этом в металлическом корпусе 3 и в диэлектрической подложке 2 имеются технологические отверстия 5 для возможности установки антенны на объект-носитель.A uniform Archimedean spiral on the outer diameter is connected via rivets 4 to the outer conductive periphery 11 of the metal housing 3, and an absorber 6 is also located in the inner part of the metal housing 3, while in the metal housing 3 and in the dielectric substrate 2 there are technological openings 5 for the possibility of installing the antenna on the carrier object.

В трансформаторе сопротивлений с разъемом: экран с фланцем, обеспечивает заземление, центральная жила, обеспечивает проход основного сигнала, коаксиально-волноводная линия обеспечивает изоляцию центральной жилы от экрана с фланцем.In a resistive transformer with a connector: a screen with a flange provides grounding, a central core provides passage of the main signal, a coaxial waveguide line provides insulation of the central core from the screen with a flange.

Приемо-передаюший тракт предназначен для приема (передачи) в (из) него основного сигнала, а спираль антенны, запитанная трансформатором сопротивлений с разъемом, предназначена для приема (передачи) в (из) нее основного сигнала из окружающего пространства (или в окружающее пространство).The receiving and transmitting path is intended for receiving (transmitting) the main signal to (from) it, and the antenna spiral, fed by a resistance transformer with a connector, is intended for receiving (transmitting) the main signal to (from) it from the surrounding space (or to the surrounding space).

Слои поглотителя со строго определенным значением диэлектрической проницаемости ε предназначены для выравнивания электродинамических характеристик и параметров антенны во всем диапазоне частот от 4 ГГц до 18 ГГц, где нижняя частота 4 ГГц ограничивается диаметром спирали антенны.Absorber layers with a strictly defined value of dielectric constant ε are intended to equalize the electrodynamic characteristics and parameters of the antenna in the entire frequency range from 4 GHz to 18 GHz, where the lower frequency of 4 GHz is limited by the diameter of the antenna spiral.

За счет соединения равномерной Архимедовой спирали внешним диаметром через заклепки с внешней проводящей периферией металлического корпуса происходит заземление антенны.The antenna is grounded by connecting a uniform Archimedean spiral with an external diameter through rivets to the external conductive periphery of the metal body.

Тем самым обеспечивается формирование сигнала без искажения диаграммы направленности малоразмерной конструкцией для своего диапазона частот и стабильную работу во всем диапазоне частот от 4 ГГц до 18 ГГц, включая стабильную работу на нижних частотах длин волн, несоизмеримых с размерами антенны, обеспечивая широкополосность (перекрытие диапазона частот составляет 18:4=4,5) и малогабаритность.This ensures the formation of a signal without distortion of the directional pattern by a small-sized design for its frequency range and stable operation in the entire frequency range from 4 GHz to 18 GHz, including stable operation at lower frequencies of wavelengths that are incommensurate with the antenna size, ensuring broadband (frequency range overlap is 18:4=4.5) and small size.

Малогабаритная широкополосная спиральная антенна обеспечивает формирование сигнала без искажения диаграммы направленности малоразмерной конструкции для своего диапазона частот и стабильную работу во всем диапазоне частот от 4 до 18 ГГц, включая стабильную работу на нижних частотах, несоизмеримыми с размерами антенны, широкополосность и малогабаритность.The small-sized broadband helical antenna provides signal formation without distortion of the directional pattern of a small-sized design for its frequency range and stable operation in the entire frequency range from 4 to 18 GHz, including stable operation at lower frequencies, incommensurate with the dimensions of the antenna, broadband and small size.

Claims (2)

1. Малогабаритная спиральная широкополосная антенна, содержащая металлический корпус, в котором расположен трансформатор сопротивлений с разъемом, состоящий из экрана с фланцем, закрепленного к металлическому корпусу с помощью крепежных винтов, из центральной жилы, на которой расположена коаксиально-волноводная линия, вставленные в экран с фланцем, при этом один конец трансформатора сопротивлений с разъемом соединен с приемо-передающим трактом, а другой конец трансформатора сопротивлений с разъемом соединен со спиралью антенны через внутренний диаметр, отличающаяся тем, что спираль антенны выполнена в виде равномерной Архимедовой спирали, расположенной на диэлектрической подложке, установленной в металлическом корпусе и зафиксированной с помощью заклепок, а внутри металлического корпуса расположен поглотитель, при этом равномерная Архимедова спираль на внешнем диаметре через заклепки соединена с внешней проводящей периферией металлического корпуса.1. A small-sized spiral broadband antenna comprising a metal housing in which a resistance transformer with a connector is located, consisting of a screen with a flange secured to the metal housing using fastening screws, from a central core on which a coaxial waveguide line is located, inserted into the screen with a flange, wherein one end of the resistance transformer with a connector is connected to the receiving and transmitting path, and the other end of the resistance transformer with a connector is connected to the antenna spiral through an internal diameter, characterized in that the antenna spiral is made in the form of a uniform Archimedean spiral located on a dielectric substrate installed in a metal housing and fixed with rivets, and an absorber is located inside the metal housing, wherein the uniform Archimedean spiral on the external diameter is connected through rivets to the external conductive periphery of the metal housing. 2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что металлический корпус и диэлектрическая подложка имеют технологические отверстия для возможности установки антенны на объекте-носителе.2. An antenna according to item 1, characterized in that the metal housing and the dielectric substrate have technological openings to enable the installation of the antenna on the carrier object.
RU2024128222A 2024-09-24 Small-size spiral broadband antenna RU2834214C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2834214C1 true RU2834214C1 (en) 2025-02-04

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3192531A (en) * 1963-06-12 1965-06-29 Rex E Cox Frequency independent backup cavity for spiral antennas
US4387379A (en) * 1980-10-14 1983-06-07 Raytheon Company Radio frequency antenna
US4833485A (en) * 1985-05-17 1989-05-23 The Marconi Company Limited Radar antenna array
RU2422954C2 (en) * 2009-06-02 2011-06-27 Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" Ultra-wideband helical antenna
RU214713U1 (en) * 2022-03-15 2022-11-11 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") Antenna attachment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3192531A (en) * 1963-06-12 1965-06-29 Rex E Cox Frequency independent backup cavity for spiral antennas
US4387379A (en) * 1980-10-14 1983-06-07 Raytheon Company Radio frequency antenna
US4833485A (en) * 1985-05-17 1989-05-23 The Marconi Company Limited Radar antenna array
RU2422954C2 (en) * 2009-06-02 2011-06-27 Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" Ultra-wideband helical antenna
RU214713U1 (en) * 2022-03-15 2022-11-11 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") Antenna attachment

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Vahdani M. "Low-profile, ultra wideband and dual polarized antennas and feeding systems": дис. - Telecom ParisTech, 2008, раздел "The Sinuous Antenna in Dual Polarized Configuration". *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2343729C (en) Circularly polarized dielectric resonator antenna
US8497808B2 (en) Ultra-wideband miniaturized omnidirectional antennas via multi-mode three-dimensional (3-D) traveling-wave (TW)
US6992630B2 (en) Annular ring antenna
JP5616955B2 (en) Multimode antenna structure
US5563615A (en) Broadband end fed dipole antenna with a double resonant transformer
US6034648A (en) Broad band antenna
CN107369887A (en) A kind of high octave dual polarization Vivaldi antennas
US20210257725A1 (en) Coaxial helix antennas
CN111585015B (en) Microstrip line coupling feed broadband circularly polarized eight-arm slot spiral antenna
EP1332535B1 (en) Device by an antenna
Hynes et al. Conical monopole antenna with integrated tunable notch filters
US9484628B2 (en) Multiband frequency antenna
US6862000B2 (en) Reflector antenna having low-dielectric support tube for sub-reflectors and feeds
RU2834214C1 (en) Small-size spiral broadband antenna
CN100508282C (en) Antenna device
RU2843513C1 (en) Small-sized helical ultra-wideband antenna
CN111293442A (en) Antenna assembly
CN115966909A (en) Circularly polarized horn antenna
CN220527192U (en) Four-arm helical antenna
KR200220784Y1 (en) A wideband helical antenna with dual coil
KR101495910B1 (en) Wide Band Hellical Antenna for Poertable Terminal
Wang et al. A miniaturized multi-functional antenna with UHF and CP performance for communication and navigation system
JPS5977705A (en) Helical antenna device
US10862213B1 (en) Omnidirectional quad-loop antenna for enhancing Wi-Fi signals
KR102003955B1 (en) Compact Broadband Dipole Antenna