SU1730697A1

SU1730697A1 - Stripline antenna

Info

Publication number: SU1730697A1
Application number: SU904800385A
Authority: SU
Inventors: Олег Николаевич Терешин; Зиновий Лазаревич Винницкий; Александр Юрьевич Федотов
Original assignee: Научно-Производственное Объединение "Центральное Конструкторское Бюро" Министерства Связи Ссср
Priority date: 1990-01-08
Filing date: 1990-01-08
Publication date: 1992-04-30

Abstract

Использование: приемна и передающа аппаратура в системах радиосв зи различного назначени , в том числе спутниковом телевидении. Сущность изобретени : в полосковой антенне, содержащей по крайней мере две полосковых излучающих линии на одной диэлектрической подложке, вместо полоскового возбудител используетс волноводно-рупорный возбудитель, св занный с полосковыми излучающими лини ми поперечной щелью, обеспечивающей эффективное возбуждение всех полосковых излучающих линий, Благодар этому достигаетс более равномерное распределение тока в антенне, повышение КИП и коэффициента усилени , уменьшение потерь. 2 ил.Use: receiving and transmitting equipment in radio communication systems for various purposes, including satellite television. SUMMARY OF THE INVENTION: In a strip antenna containing at least two strip radiating lines on a single dielectric substrate, a waveguide-horn exciter is used in place of the strip exciter associated with the strip lines of radiation by a transverse slit, which effectively excites all strip lines of radiation, thereby achieving more uniform current distribution in the antenna, increased instrumentation and gain, and a reduction in losses. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к антенной технике диапазона СВЧ и может использоватьс в качестве приемной или передающей антенны.The invention relates to microwave antenna technology and can be used as a receiving or transmitting antenna.

Известна плоска антенна, содержаща металлическое основание, слой диэлектрика и N полосковых металлических линий, имеющих в плане форму меандра.A flat antenna is known, comprising a metal base, a dielectric layer and N strip metal lines having a meander shape in plan.

Недостатками этой антенны вл ютс высокий уровень кросспол ризации и потери в узких микрополосковых лини х.The disadvantages of this antenna are high cross polarization and loss in narrow microstrip lines.

Известна полоскова антенна, имеюща металлическое основание, слой диэлектрика и N параллельно расположенных на нем с периодом d 0,5-1,5 А симметричных относительно продольной оси полосковых металлических линий, ширина которых мен етс с периодом Т по специальному закону . Возбуждение электромагнитной энергией металлических полосковых линий осуществл етс с помощью схемы питани в виде неоднородной несимметричной полосковой линии. Излучающий элемент этойThe known strip antenna has a metal base, a dielectric layer and N parallelly arranged on it with a period d 0.5-1.5 A symmetrical about the longitudinal axis of the strip metal lines, the width of which varies with period T according to a special law. Electromagnetic energy is excited by metal strip lines using a power supply circuit in the form of a non-uniform asymmetrical strip line. Radiating element of this

антенны имеет высокий коэффициент усилени . Недостатком этой антенны вл етс то. что при увеличении числа металлических по- лосков наступает ограничение коэффициента усилени антенны из-за потерь в полосковых лини х питани .The antenna has a high gain. The disadvantage of this antenna is. that with an increase in the number of metal strips, the gain of the antenna due to losses in the strip power lines occurs.

Цель изобретени - повышение коэффициента усилени антенны.The purpose of the invention is to increase the antenna gain.

Поставленна цель достигаетс тем, что в полосковой антенне, содержащей N (где N 2) излучающих полосковых линий, расположенных симметрично продольной оси полосковой антенны на одной стороне диэлектрической подложки, на другой стороне которой размещен провод щий экран, и возбудитель, в провод щем экране вдоль его оси симметрии, перпендикул рной продольной оси, выполнена щель шириной (0,1 - 0,2) Я, где Я - рабоча длина волны, а возбудитель выполнен в виде рупора, образованного первой металлической пластиной , установленной параллельно провод щему экрану, плавным переходомThe goal is achieved by the fact that in a strip antenna containing N (where N 2) radiating strip lines are located symmetrically with the longitudinal axis of the strip antenna on one side of the dielectric substrate, on the other side of which a conductive screen is placed, and the pathogen in a conductive screen along its axis of symmetry, perpendicular to the longitudinal axis, is made a slit width (0.1 - 0.2) I, where I is the working wavelength, and the pathogen is made in the form of a horn formed by the first metal plate installed parallel to the wire your screen, smooth transition

(Л(L

СWITH

х|x |

Сл)Sl)

ОABOUT

о ч VIabout h VI

длиной f(1 - 1,5) Я, соедин ющим первую кромку первой металлической пластины, параллельную одной кромке щели, с одной кромкой щели, и второй металлической пластиной , перпендикул рной первой металли- ческой пластине и соедин ющей ее вторую кромку, котора имеет форму параболы, с провод щим экраном, при этом горловина рупора присоединена к пр моугольному волноводу, продольна ось которого прохо- дит через точку пересечени продольной оси полосковой антенны с параболой, а его высота равна рассто нию между провод щим экраном и первой металлической пластиной .a length f (1–1.5) I, connecting the first edge of the first metal plate, parallel to one edge of the slit, with one edge of the slit, and the second metal plate, perpendicular to the first metal plate and connecting its second edge, which has the shape of a parabola with a conductive screen, while the horn neck is attached to a rectangular waveguide, the longitudinal axis of which passes through the intersection point of the longitudinal axis of the strip antenna with the parabola, and its height is equal to the distance between the conductive screen and the first metal tion plate.

На фиг, 1 схематически изображена антенна; на фиг. 2 - то же, вид сверху.FIG. 1 schematically shows an antenna; in fig. 2 - the same, top view.

Антенна содержит провод щий экран, состо щий из двух равных частей 1 и 2, разделенных поперечной щелью 3 шириной 0,2 - 0,3 Я, слой диэлектрика 4 высотой Н с расположенными на нем металлическими (провод щими) полосковыми лини ми 5, ширина которых измен етс по определен- ному (заданному) закону. Высота h и закон изменени ширины полосковых линий определ ютс известными методами. Под частью 1 провод щего экрана параллельно ему на рассто нии Н установлена перва металлическа пластина 6, при этом ее ближн к щели 3 поперечна сторона 7 соединена с второй частью 2 провод щего экрана посредством наклонного плавного перехода 8 длиной, равной 1 - 1,5Я. Друга поперечна сторона 9 первой металлической пластины 6 имеет форму кривой, измен ющейс по параболическому закону, и вместе с двум продольными сторонами 10 и 11 соединена с первой частью 1 провод - щего экрана посредством закорачивающей второй металлической пластины 12, образу плоский возбудитель, имеющий форму рупора , который переходит в расположенный под углом к продольной оси провод щего экрана 1 и 2 стандартный пр моугольный волновод 13 высотой Н, снабженный фланцем 14 дл подключени антенны. Продольна ось стандартного пр моугольного волновода 13 проходит через точку пересе- чени продольной оси провод щего основа- ни 1 и 2 и параболической кривой поперечной стороны 9 первой металлической пластины 6. Кривизна стороны 9 и закорачивающей металлической пластины 12 определ етс расчетным путем в соответствии с требуемым фазовым распределением в поперечном растворе плоского волновода . Так, дл антенны нормального излучени кривизна закорачивающей пластины измен етс по формулеThe antenna contains a conductive screen consisting of two equal parts 1 and 2, separated by a transverse slit 3 of 0.2 - 0.3 I width, a dielectric layer 4 of height H with metal (conductive) strip lines 5 on it, width which changes according to a certain (given) law. The height h and the law of variation of the width of the strip lines are determined by known methods. Under part 1 of the conductive screen parallel to it at the distance H, the first metal plate 6 is installed, while its near to the slit 3 transverse side 7 is connected to the second part 2 of the conductive screen by means of an inclined smooth transition 8 with a length of 1-1.5 I. The other transverse side 9 of the first metal plate 6 has the shape of a parabolic curve and, together with two longitudinal sides 10 and 11, is connected to the first part 1 of the conductive screen by shorting the second metal plate 12, forming a flat pathogen having the shape of a horn which goes to a standard rectangular waveguide 13 of height H at an angle to the longitudinal axis of the conducting screen 1 and 2, provided with a flange 14 for connecting the antenna. The longitudinal axis of the standard rectangular waveguide 13 passes through the intersection point of the longitudinal axis of the conductive base 1 and 2 and the parabolic curve of the transverse side 9 of the first metal plate 6. The curvature of the side 9 and the shorting metal plate 12 is calculated by calculation in accordance with the required phase distribution in the transverse solution of a plane waveguide. Thus, for a normal radiation antenna, the curvature of the shorting plate is changed by the formula

X2 4fZ,X2 4fZ,

где X и Z - текущие координаты точек кривой по ос м X и Z, a f - фокусное рассто ние, которое определ етс диаграммой направленности открытого конца стандартного пр моугольного водновода, шириной антенны и поперечным амплитудным распределением и расчитываетс известными методами. Достижение требуемой ширины антенны обеспечиваетс выбором соответствующего фокусного рассто ни f.where X and Z are the current coordinates of the points of the curve along the axes X and Z, a f is the focal distance, which is determined by the open end radiation pattern of a standard rectangular conduit, antenna width and transverse amplitude distribution and is calculated by known methods. Achieving the required antenna width is provided by selecting the appropriate focal distance f.

Концы полосковых металлических линий 5 могут быть гальванически соединены с металлическими закорачивающими пластинами 15, установленными перпендикул рно металлическому основанию 1 и 2 и обеспечивающими за счет отражени более равномерное распределение тока в антенне . За счет этого достигаетс дополнительное увеличение КИПа и коэффициента усилени .The ends of the strip metal lines 5 can be galvanically connected to metal shorting plates 15 that are installed perpendicular to the metal base 1 and 2 and ensure, by reflecting, a more uniform current distribution in the antenna. Due to this, an additional increase in KIP and gain is achieved.

Антенна работает следующим образом.The antenna works as follows.

Высокочастотный сигнал поступает в стандартный пр моугольный волновод 13 через фланцевое соединение 14 и после излучени его открытым концом распростран етс в плоском рупоре, образованном частью 1 провод щего экрана, первой металлической пластиной 6 и закорачивающей второй металлической пластиной 12. Переотраженный от последней электромагнитный сигнал доходит до щели 3 и возбуждает электрический ток в полосковых металлических лини х 5, размещенных над провод щим экраном 1 и 2 на высоте h.The high-frequency signal enters the standard rectangular waveguide 13 through the flange connection 14 and, after being irradiated by its open end, propagates in a flat horn formed by part 1 of the conductive screen, the first metal plate 6 and the shorting second metal signal 12. The forward reflected electromagnetic signal reaches slots 3 and excites electric current in strip metal lines x 5 placed above the conductive screen 1 and 2 at the height h.

Коэффициент усилени повышаетс в предлагаемой антенне по сравнению с известной за счет того, что в последней возникают потери в полосковых питающих элементах и, кроме того, при каждом делении на 2 подводимой энергии возникают дополнительные потери пор дка 0,3 дБ, при превышении количества элементов 32 шт. рост коэффициента усилени практически прекращаетс . В предлагаемой антенне потери не завис т от количества излучающих элементов, определ ютс только потер ми в плоском волноводе и составл ют весьма малую величину.The gain increases in the proposed antenna compared to the known one, due to the fact that in the latter there are losses in the strip power elements and, in addition, during each division into 2 input energy additional losses of about 0.3 dB occur when the number of elements is 32 PC. the increase in the gain is almost stopped. In the proposed antenna, the losses do not depend on the number of radiating elements, are determined only by the losses in the flat waveguide and are very small.

В качестве примера реализации могут быть приведены конструктивные параметры макета плоской антенны, расчитанные по приведенным формулам.As an example of implementation, the design parameters of a flat antenna layout calculated using the formulas given can be given.

Высота подвеса h полосковых металлических линий над основанием составл ет 0,25Я. Ширина полоска мен етс от 0,88Я доThe suspension height h of the strip metal lines above the base is 0.25 N. The width of the strip varies from 0.88 I to

0,5 А. Длина антенны 16 А, ширина 11 А, обща высота антенны 1,5 А.0.5 A. The antenna length is 16 A, width is 11 A, the total antenna height is 1.5 A.

Claims

Claims of the invention A strip antenna comprising N (where N 2) radiating strip lines located symmetrically with the longitudinal axis of a strip antenna on one side of a dielectric substrate, on the other side of which a conductive screen is placed, and the causative agent, characterized in that the gain, in a conducting screen, along its axis of symmetry, perpendicular to the longitudinal axis, is made a slit of width (0.1-0.2) A, where A is the working wavelength, and the pathogen is made in the form of a horn formed

0

five

the first metal plate mounted parallel to the conductive screen, a smooth transition of length C (1-1.5) A connecting the first edge of the first metal plate parallel to one edge of the slit with one edge of the slit and the second metal plate perpendicular to the first a metal plate and a second edge connecting it, which has the shape of a parabola, with a conductive screen, and the horn neck is connected to a rectangular waveguide whose longitudinal axis passes through the intersection point of the longitudinal axis of the strips oic parabola antenna, and the height equal to the distance between the conductive screen of the first metal plate.

/

MA

Bo

Ss