Mikropásková flíčková anténa a jednobodové napájení pro tento zářič (57) Anotace:Microstrip patch antenna and single point power for this emitter (57)
Mikropásková flíčková anténa je tvořena vodivou zemní plochou (1) a vodivým motivem (2) zářiče, kde rozměr zemní plochy (1) je větší než rozměr tohoto motivu (2) zářiče a vzdálenost motivu (2) zářiče nad zemní plochou (1) je typicky v rozmezí 0,01 až 0,1 Lg, kde Xg je vlnová délka na daném substrátu. Prostor mezi zemní plochou (1) a motivem (2) zářiče je vyplněn vzduchem, případně dielektrickým substrátem. V motivu (2) zářičeje vytvořena alespoň jedna štěrbina (3) umístěná symetricky vzhledem ke středu tohoto motivu (2) zářiče, která má délku v rozmezí 0,4 až 0,5 Xg a jejíž šířka leží v rozmezí 0,005 až 0,1 Lg. Vzdálenost podélné osy štěrbiny (3) ležící u horního respektive dolního okraje motivu (2) ve směru osy y je v rozmezí 0,4 až 0,6 Lg od daného okraje motivu (2) a vzdálenost příčné osy štěrbiny (3) vytvořené u levého respektive pravého okraje motivu (2) ve směru osy x leží od daného okraje ve vzdálenosti 0,35 až 0,45 Ág. Jednobodové napájení mikropáskové flíčkové antény je vytvořeno tak, že spodní strana motivu (2) je opatřena dielektrickým substrátem (6), na kterém je umístěno mikropáskové vedení (7) přesahující v příčné ose jednu štěrbinu (3), a to s přesahem maximálně 0,5 Lg. Původní vodivá zemní plocha (1) je pro mikropáskové vedení (7) deskou stínící a pro motiv zářiče deskou odraznou. Motiv (2) zářiče tvoří zemní rovinu mikropáskovému vedení (7) po připojení vnějšího vodiče napájecího konektoru, jehož střední vodič je spojen s mikropáskovým vedením (7).The microstrip patch antenna consists of a conductive ground surface (1) and a conductive motive (2) of the emitter, where the size of the ground surface (1) is larger than that of the emitter (2) and the distance of the emitter motive (2) above the ground (1) typically in the range of 0.01 to 0.1 µg, where Xg is the wavelength on a given substrate. The space between the ground surface (1) and the radiator motif (2) is filled with air or a dielectric substrate. In the radiator motif (2), at least one slot (3) is provided symmetrically with respect to the center of the radiator motif (2) having a length in the range of 0.4 to 0.5 Xg and having a width in the range of 0.005 to 0.1 Lg . The distance of the longitudinal axis of the slot (3) lying at the top and bottom edge of the motif (2) in the y-axis direction is between 0.4 and 0.6 µg from the given edge of the motif (2) and the distance of the transverse axis of the slot (3) formed at the left respectively the right edge of the motif (2) in the x-axis direction lies at a distance of 0.35 to 0.45 Ág from that edge. The single-point feeding of the microstrip patch antenna is designed such that the underside of the motif (2) is provided with a dielectric substrate (6) on which a microstrip line (7) extending over a slot (3) extends transversely with an overlap of maximum 0; 5 Lg. The original conductive ground surface (1) is a shielding plate for the microstrip guide (7) and a reflective plate for the radiator motif. The emitter motif (2) forms the ground plane of the microstrip line (7) after connecting the outer conductor of the power connector whose center conductor is connected to the microstrip line (7).
(11) Číslo dokumentu:(11) Document number:
296 985 (13) Druh dokumentu: B6 (51) Int. Cl.:296 985 (13) Document type: B6 (51) Int. Cl .:
H01Q13/08 (2006.01)H01Q13 / 08 (2006.01)
Mikropásková flíčková anténa a jednobodové napájení pro tento zářičMicrostrip patch antenna and single point power for this emitter
Oblast technikyTechnical field
Předkládané řešení se týká vytvoření nové mikropáskové flíČkové antény, vykazující velký zisk a nové varianty jejího napájení.The present invention relates to the creation of a new microstrip patch antenna showing high gain and new variants of its power supply.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Vzhledem k tomu, že výsledkem předkládaného řešení je vysokoziskový mikropáskový zářič, tedy anténa, je dosavadní známý stav techniky vztažen právě k těmto typům zářičů. Antény s velkým ziskem se v principu realizují buď pomocí anténních řad, tedy soustav jednotlivých zářičů, napájených pomocí sítě napájecích vedení, nebo pomocí antén s velkou zářící plochou.Since the result of the present invention is a high-gain microstrip emitter, i.e. an antenna, the prior art relates to these types of emitters. In principle, high gain antennas are realized either by means of antenna arrays, that is to say systems of individual radiators, powered by a network of power lines, or by means of antennas with a large glowing surface.
Anténní řady mohou být složeny ze zářičů různých typů, a to například liniových jako jsou YagiUda antény, plošných, které představují mikropáskové flíčkové antény nazývané v anglické literatuře patch antenne, či štěrbinových realizovaných vlnovody, opatřenými ve stěně štěrbinami. Do této kategorie patří i tzv. Franklinova anténa, což je soustava sériově zapojených půlvlnných dipólů, tak zvaná kolineární řada dipólů, jejichž propojení je tvořeno buď indukčností, nebo čtvrtvlnnými pahýly. Toto propojení zajišťuje soufázové napájení všech dipólů, čímž je zajištěno příčné vyzařování s úzkým hlavním svazkem diagramu záření. Anténní řady se napájejí zpravidla paralelně nebo sériově napájecími vedeními tvořícími napájecí síť. Nevýhodou tímto způsobem napájených anténních řad je nutnost realizovat napájecí síť. Napájení může být i jednobodové, např. u štěrbinové vlnovodné antény, kdy je uvnitř vlnovodu vytvořena stojatá vlna, která je vyzařována štěrbinami vyříznutými ve stěně vlnovodu, avšak toto řešení má nevýhodu v tom, že vlnovod má vyšší hmotnost a je výrobně složitější.Antenna arrays can be composed of various types of radiators, such as line antennas such as YagiUda antennas, areal antennas, which represent microstrip patch antenne called patch antenne in the English literature, or slot realized waveguides provided with slits in the wall. This category also includes the so-called Franklin antenna, which is a system of series-wired half-wave dipoles, the so-called collinear series of dipoles, whose connection is formed by either inductance or quarter-wave stubs. This interconnection ensures the in-phase power supply of all dipoles, thus ensuring transverse radiation with a narrow main beam of the radiation diagram. As a rule, the antenna arrays are fed in parallel or in series via the supply lines forming the supply network. The disadvantage of this series of powered antennas is the necessity to realize the power network. The power supply may also be single-point, for example, in a slit waveguide antenna, where a standing wave is formed inside the waveguide, which is radiated by slits cut in the waveguide wall, but this has the disadvantage that the waveguide is heavier and more complex.
Další princip zvýšení zisku antény využívá principu velkých zářících ploch, vztaženo k délce použité elektromagnetické vlny, které pracují buď na principu fokusace vyzařované elektromagnetické vlny v soustavě ozařovač - reflektor, což jsou například parabolické reflektorové antény, nebo na principu fokusace ozařovač - čočka, což představují čočkové antény, tj. dielektrické nebo kovové čočky. Tyto antény patří do třídy tzv. aperturových antén. Ozařovač je jednobodové napájen napájecím vedením, a to buď koaxiálním, vlnovodným, případně jinými typy vysokofrekvenčních vedení. Nevýhodou vysokoziskových aperturových antén je, že jejich rozměry jsou třídimenzionální ve smyslu, že jde o zařízení zaujímající prostor srovnatelně ve všech třech dimenzích.Another principle of increasing the gain of the antenna uses the principle of large glowing surfaces, based on the length of the electromagnetic wave, which work either on the principle of focusing the emitted electromagnetic wave in the irradiator-reflector system, such as parabolic reflector antennas, or on the principle lens antennas, ie dielectric or metal lenses. These antennas belong to the class of so-called aperture antennas. The irradiator is single-point powered by a power line, either coaxial, waveguide, or other types of high-frequency lines. The disadvantage of high-gain aperture antennas is that their dimensions are three-dimensional in the sense that they are a space occupying device in all three dimensions.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Výše uvedené nedostatky odstraňuje mikropásková flíčková anténa s jednobodovým napájením podle předkládaného řešení, tvořené vodivou zemni plochou a vodivým motivem zářiče, kde rozměr zemni plochy je větší než rozměr motivu zářiče a vzdálenost motivu nad zemní plochou je typicky v rozmezí 0,01 až 0,1 Xg, kde Xg je vlnová délka na daném substrátu, a kde prostor mezi zemní plochou a motivem zářičem je vyplněn vzduchem, případně dielektrickým substrátem. Jeho podstatou je, že v motivu zářiče je vytvořena alespoň jedna štěrbina, která je umístěná symetricky vzhledem ke středu tohoto vodivého zářiče. Tato štěrbina respektive štěrbiny mají v závislosti na šířce štěrbiny délku v rozmezí 0,3 až 0,5 Xg a šířku od 0,005 do 0,1 Xg v závislosti na použitém dielektrickém substrátu mezi zářičem a zemní plochou. Vzdálenost podélné osy štěrbiny respektive štěrbin ležících nejblíže k dolnímu a hornímu okraji motivu leží od těchto okrajů ve směru osy y v rozmezí 0,4 až 0,6 Xg. Vzdálenost příčné osy štěrbiny respektive štěrbin ležíThe above-mentioned drawbacks are overcome by a single-point microstrip patch antenna according to the present invention, consisting of a conductive ground and a conductive motif of the emitter, where the size of the ground is larger than the dimension of the emitter and the distance of the motif above the ground is typically 0.01 to 0.1 Xg, where Xg is the wavelength on a given substrate, and wherein the space between the ground surface and the emitter pattern is filled with air or a dielectric substrate. Its essence is that at least one slot is provided in the emitter motif and is located symmetrically with respect to the center of the conductive emitter. The slot or slots, depending on the width of the slot, have a length in the range of 0.3 to 0.5 Xg and a width of 0.005 to 0.1 Xg depending on the dielectric substrate used between the emitter and the ground surface. The distance of the longitudinal axis of the slot or slots closest to the lower and upper edges of the motif lies from these edges in the y-axis direction in the range of 0.4 to 0.6 Xg. The distance of the transverse axis of the slot or slots lies
-1 CZ 296985 B6 cích nejblíže k levému a pravému okraji motivu leží od těchto okrajů ve směry osy x v rozmezí 0,35 až 0,45 kg. V nejjednodušším provedení je tedy vytvořena jediná štěrbina se středem ve středu motivu zářiče, která splňuje výše uvedené podmínky vzdálenosti její podélné a příčné osy od příslušných okrajů motivu.The closest proximal to the left and right edges of the motif lie from these edges in the x-axis directions in the range of 0.35 to 0.45 kg. Thus, in the simplest embodiment, a single slot is provided with a center at the center of the emitter motif that satisfies the above-mentioned conditions of distance of its longitudinal and transverse axes from the respective edges of the motif.
V jednom z možných provedení jsou v kovovém zářiči vytvořeny alespoň dvě štěrbiny, které jsou uspořádány do alespoň jedné řady a/nebo do alespoň jednoho sloupce. Podélné osy štěrbin uspořádaných v jedné řadě leží na společné přímce a příčné osy štěrbin uspořádaných v jednom sloupci leží na společné přímce. Středy štěrbin tvoří pravidelnou síť a jejich rozteč ve směru osy x i ve směru osy y je stejná, a to v rozmezí 0,7 až 0,9 kg. Vzdálenost podélných os štěrbin ležících u horního a dolního okraje motivu ve směru osy y je v rozmezí 0,4 až 0,6 kg od daného okraje motivu. Vzdálenost příčných os štěrbin vytvořených u levého a pravého okraje motivu ve směru osy x leží od daného okraje ve vzdálenosti 0,35 až 0,45 kg.In one embodiment at least two slots are formed in the metal radiator and are arranged in at least one row and / or at least one column. The longitudinal axes of the slots arranged in a single row lie on a common line and the transverse axes of the slots arranged in a single column lie on a common line. The centers of the slots form a regular mesh and their spacing in the x-axis and y-axis directions is the same, ranging from 0.7 to 0.9 kg. The distance between the longitudinal centerlines of the slits at the top and bottom edges of the motif in the y-axis direction is in the range of 0.4 to 0.6 kg from the given edge of the motif. The distance of the transverse centerlines of the slots formed at the left and right edges of the motif in the x-axis direction is 0.35 to 0.45 kg from that edge.
V dalším možném uspořádání je každá z řad tvořených alespoň jednou štěrbinou ukončená na obvodu motivu zářiče z každé strany jedním zářezem. Ústí těchto zářezů leží na hraně motivu zářiče. Délka zářezů je v rozmezí 0,15 až 0,25 kg a jejich šířka je rovna šířce štěrbiny. Podélné osy štěrbin a zářezů jsou podél osy x umístěny na přímce a středy štěrbin a středy ústí zářezů (4) tvoří pravidelnou síť, kdy jejich rozteč podélně ve směru osy x i příčně ve směru osy y je stejná, a to v rozmezí 0,7 až 0,9 kg. Vzdálenost podélných os štěrbin a zářezů ležících u dolního a horního okraje motivu ve směru osy y od krajů motivu leží v rozmezí 0,4 až 0,6 kg od daného okraje motivu.In a further possible arrangement, each of the rows formed by the at least one slot is terminated on the periphery of the emitter motif by one notch on each side. The mouth of these notches lies on the edge of the emitter's motif. The length of the slits is in the range of 0.15 to 0.25 kg and their width equals the width of the slot. The longitudinal axes of the slits and notches are along a line along the x-axis, and the centers of the slits and the centers of the slots (4) form a regular mesh with their spacing longitudinally in the xi and transverse y directions. 0,9 kg. The distance between the longitudinal axes of the slits and notches lying at the lower and upper edges of the motif in the y-axis direction from the edges of the motif is in the range of 0.4 to 0.6 kg from that edge of the motif.
Další možné výhodné provedení napájení zářiče, kromě koaxiálního napájení, je prostřednictvím mikropáskového vedení. Toto jednobodové napájení je vytvořeno tak, že spodní strana motivuje opatřena dielektrickým substrátem, na kterém je umístěno mikropáskové vedení přesahující v příčné ose jednu štěrbinu, a to s přesahem maximálně 0,5 kg. Po připojení vnějšího vodiče napájecího konektoru k motivu zářiče a středního vodiče konektoru k mikropáskovému vedení, tvoří motiv zemní plochu mikropáskovému vedení. Původní vodivá zemní plocha umístěná pod dielektrickým substrátem má vzhledem k mikropáskovému napájení funkci stínící a vzhledem k motivu zářiče funkci odraznou.Another possible preferred embodiment of the power supply of the emitter, in addition to the coaxial power supply, is by means of a microstrip line. This point-to-point power supply is designed such that the underside of the motivation is provided with a dielectric substrate on which a microstrip line extending over one slot in the transverse axis is provided, with an overlap of not more than 0.5 kg. After connecting the outer lead of the power connector to the emitter motif and the middle lead of the connector to the microstrip line, the motif forms the ground surface of the microstrip line. The original conductive ground surface placed under the dielectric substrate has a shielding function with respect to the microstrip power supply and, with regard to the emitter's motive, a reflective function.
Výhodou tohoto způsobu napájení je fakt, že odrazná deska nemusí být spojena s vnějším vodičem napájecího konektoru/kabelu. Vzdálenost odrazné desky může být větší než jsou rozměry dostupných vf konektorů. Další výhoda spočívá v tom, že odrazná deska nemusí být konstruována současně se zářícím motivem. Anténou se stává zářící motiv s napájecím mikropáskovým vedením až po umístění do příslušné vzdálenosti nad vodivou plochu.The advantage of this type of power supply is that the reflector plate does not have to be connected to the external conductor of the power connector / cable. The distance of the reflector plate may be greater than the dimensions of the available RF connectors. A further advantage is that the reflective plate does not have to be constructed simultaneously with the shining motif. The antenna becomes a glowing motive with a power microstrip line only after it has been placed at an appropriate distance above the conductive surface.
Uvedený zářič v sobě kombinuje rysy anténní řady, tedy více samostatných zdrojových oblastí se soufázovými proudovými hustotami, a jednotlivého zářiče s jednobodovým napájením. Výhodou je tedy jednobodové napájení například pomocí koaxiálního napájecího vedení nebo způsobem podle tohoto řešení a v závislosti na počtu štěrbin a zářezů v motivu zářiče až několikanásobně větší zisk než vykazuje klasická mikropásková flíčková anténa rozměrů přibližně 0,75 kg x 0,5 kg. Další výhodou je, že se jedná o planámí typ antény, tj. třetí rozměr antény, výška zářiče, je řádově desetinásobně menší než zbylé dva rozměry, šířka a délka.Said radiator combines the features of the antenna array, that is, a plurality of separate source regions with common-phase current densities, and a single radiator with a single-point power supply. Thus, the advantage is a single-point power supply, for example by means of a coaxial power supply line or method according to this solution and depending on the number of slots and notches in the emitter motif, up to several times higher gain than a conventional microstrip patch antenna of approximately 0.75 kg x 0.5 kg. Another advantage is that it is a planar type of antenna, ie the third dimension of the antenna, the height of the emitter is of the order of ten times smaller than the other two dimensions, width and length.
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Předkládané řešení bude dále popsáno pomocí přiložených výkresů. Na obr. 1 je schematicky uveden příklad mikropáskové flíčkové antény se dvěma řadami tvořenými jednou štěrbinou a dvěma krajovými zářezy. Na obr. 2 je znázorněno jakým způsobem lze vytvořit jiné variantyThe present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 schematically shows an example of a microstrip patch antenna with two rows formed by one slot and two edge slits. FIG. 2 illustrates how other variations can be made
-2CZ 296985 B6 tohoto zářiče. Některé typy nových variant zobrazují schematicky obr. 3 až 5. Na obr. 6 a 7 je pak znázorněn nový způsob napájení uvedené mikropáskové flíčkové antény.-2GB 296985 B6 of this lamp. Some types of new variants show schematically Figures 3 to 5. Figures 6 and 7 show a new way of powering said microstrip patch antenna.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Příklad řešení mikropáskové flíčkové antény podle předkládaného řešení je schematicky naznačen na obr. 1. Tento zářič se skládá z vodivé zemní plochy 1 , realizované například pomocí zemní desky s nenulovou tloušťkou, jejíž rozměr je větší než rozměr vodivého motivu 2 zářiče, který je umístěn zpravidla zlomek vlnové délky nad zemní plochou 1, typicky ve vzdálenosti 0,01 - 0,1 kg, kde kg je vlnová délka na daném substrátu. Prostor mezi zemní plochou 1 a motivem 2 je vyplněn vzduchem, případně dielektrickým substrátem. V motivu 2 jsou v daném příkladě uspořádány symetricky kolem jeho středu dvě rovnoběžné řady, z nichž každá je tvořena jednou štěrbinou 3 a dvěma krajními zářezy 4 umístěnými u obvodu motivu 2 zářiče. Je samozřejmé, že lze vytvořit analogické uspořádání, kdy mezi zářezy 4 bude vytvořeno více štěrbin 3. Štěrbiny 3 mají v závislosti na jejich šířce délku v rozmezí 0,3 až 0,5 kg a šířku typicky od 0,005 do 0,1 kg v závislosti na použitém dielektrickém substrátu mezi motivem 2 zářiče a zemní plochou 1. Je nutné, aby součet délek nejbližších linií proudové hustoty obtékajících štěrbinu 3 byl kg. Ústí zářezů 4 leží na hraně motivu 2 zářiče. Zářezy 4 mají délku ležící v rozmezí 0,15 až 0,25 kg a šířku typicky od 0,005 do 0,1 kg. Podélné osy zářezů 4 a štěrbin 3 jsou podél osy x umístěny na přímce. Středy štěrbin 3 a středy ústí zářezů 4 tvoří pravidelnou síť a jejich rozteč podélně, tedy ve směru osy x, i příčně, to je ve směru osy y, je v rozmezí 0,7 až 0,9 kg. Vzdálenost podélných os štěrbin 3 a zářezů 4 ležících u dolního a horního okraje motivu 2 ve směru osy y od krajů motivu 2 leží v rozmezí 0,4 až 0,6 kg od daného okraje motivu 2.An example of a microstrip patch antenna solution according to the present invention is schematically indicated in Fig. 1. This radiator consists of a conductive ground surface 1, realized, for example, by a ground plate with a non-zero thickness whose dimension is larger than the conductive motive 2 a fraction of the wavelength above ground plane 1, typically at a distance of 0.01 - 0.1 kg, where kg is the wavelength on a given substrate. The space between the ground surface 1 and the motif 2 is filled with air or a dielectric substrate. In the motif 2, in this example, two parallel rows are arranged symmetrically around its center, each consisting of one slot 3 and two outer notches 4 located at the periphery of the radiator motif 2. It goes without saying that an analogous arrangement may be provided, in which a plurality of slots 3 will be formed between the slits 4. The slots 3 have a length in the range of 0.3 to 0.5 kg depending on their width and a width of typically 0.005 to 0.1 kg depending on their width. on the dielectric substrate used between the emitter motif 2 and the ground plane 1. It is necessary that the sum of the lengths of the closest current density lines bypassing the slot 3 is kg. The mouth of the notches 4 lies on the edge of the emitter 2 motif. The notches 4 have a length ranging from 0.15 to 0.25 kg and a width typically from 0.005 to 0.1 kg. The longitudinal axes of the notches 4 and slots 3 are located on a straight line along the x axis. The centers of the slots 3 and the centers of the mouths of the slits 4 form a regular mesh and have a pitch of 0.7 to 0.9 kg longitudinally, that is to say in the x-axis direction and laterally (y-direction). The distance of the longitudinal axes of the slots 3 and the notches 4 lying at the lower and upper edges of the motif 2 in the y-axis direction from the edges of the motif 2 lies in the range 0.4 to 0.6 kg from the given edge of the motif 2.
Pro případ, kdy je zářič tvořen pouze štěrbinami 3 bez zářezů 4 platí, že vzdálenost podélných os štěrbin 3 ležících u horního a dolního okraje motivu 2 ve směru osy y je v rozmezí 0,4 až 0,6 kg od daného okraje motivu 2 a vzdálenost příčných os štěrbin 3 vytvořených u levého a pravého okraje motivu 2 ve směru osy x leží od daného okraje ve vzdálenosti 0,35 až 0,45 kg.In the case where the radiator consists only of slits 3 without slits 4, the distance of the longitudinal axes of slits 3 lying at the top and bottom edges of the motif 2 in the y-axis direction is between 0.4 and 0.6 kg from that edge of the motif 2 and the distance of the transverse axes of the slots 3 formed at the left and right edges of the motif 2 in the x-axis direction is from a given edge at a distance of 0.35 to 0.45 kg.
Další tři varianty vytvoření motivu 2 zářiče jsou uvedeny na obr. 3 až 5, přičemž jejich vznik demonstruje obr. 2. Tyto varianty zářičů vzniknou rozdělením motivu 2 zářiče z obr. 1 přibližně v místech vyznačených čárkovanými čarami, které procházejí mezi štěrbinami 3 (viz obr. 2). Vzniknou tak následující motivy 2 zářičů. Vodivý zářič s jednou štěrbinou 3, jak ukazuje obr. 3, se dvěma nad sebou umístěnými štěrbinami 3 dle obr. 4 a s jednou řadou tvořenou podélně vedle sebe umístěnou jednou štěrbinou 3 a dvěma krajovými zářezy 4. Šipky v motivech 2 zářiče uvedené na obr. 3 až 5 představují vektorové znázornění povrchové proudové hustoty při buzení napájecího kolíku vysokofrekvenčním signálem.Another three variations of the emitter motif 2 are shown in Figures 3 to 5, which are illustrated in Fig. 2. These emitter variations are produced by dividing the emitter motif 2 of Fig. 1 approximately at the locations indicated by the dashed lines that extend between slits 3 (see Fig. 2). This creates the following motifs of 2 emitters. The conductive radiator with one slot 3, as shown in FIG. 3, with two superimposed slits 3 of FIG. 4 and one row formed longitudinally side by side with one slot 3 and two edge notches 4. The arrows in the emitter motifs 2 shown in FIG. 3 to 5 are vector representations of surface current density when driving the power pin with a high frequency signal.
Jednou z možností, jak uvedený vodivý zářič napájet, je jednobodové koaxiální napájení. V tomto případě je s motivem 2 vodivě spojen napájecí kolík 5, který je tvořen středním vodičem vysokofrekvenčního koaxiálního napájecího konektoru připevněném vodivě vnějším vodičem zespoda k zemní ploše 1. Kolík 5 je umístěn na ose y symetrie mezi štěrbinami 3, ve vzdálenosti cca kg/8 od spodní z nich.One way to power said conductive radiator is to provide a single point coaxial power supply. In this case, the power pin 5 is conductively connected to the motif 2, which is formed by the center conductor of a high-frequency coaxial power connector attached conductively by an outer conductor from below to ground 1. Pin 5 is located on the y-axis of symmetry between slots 3. from the bottom of them.
Jinou možností napájení zářiče kromě koaxiálního napájení je prostřednictvím mikropáskového vedení. V tomto případě pak je spodní strana motivu 2 opatřena dielektrickým substrátem 6, na kterém je umístěno mikropáskové vedení 7. Toto mikropáskové vedení 7 přesahuje v příčné ose jednu štěrbinu 3, a to s přesahem maximálně 0,5 kg. Původní vodivá zemní plocha 1 umístěná pod motivem 2 přebírá nyní vzhledem k mikropáskovému vedení 7 funkci stínící a vzhledem k motivu 2 zářiče funkci odraznou. Motiv 2 zářiče tvoří zemní plochu mikropáskovému vedení 7 po připojení vnějšího vodiče napájecího konektoru, jehož střední vodič je spojen s mikropáskovým vedením 7. Štěrbina 3 budí příslušné rozložení elektromagnetického pole mezi motivem 2Another source of power to the emitter except coaxial power is via a microstrip line. In this case, the underside of the motif 2 is provided with a dielectric substrate 6 on which the microstrip line 7 is placed. This microstrip line 7 extends over a slot 3 in the transverse axis, with an overlap of at most 0.5 kg. The original conductive ground surface 1 located below the motif 2 now takes over the shielding function with respect to the microstrip line 7 and with respect to the radiator motif 2 a reflective function. The emitter motif 2 forms the ground surface of the microstrip line 7 after connection of the outer conductor of the power connector, the middle conductor of which is connected to the microstrip line 7. The slot 3 excites the respective electromagnetic field distribution between the motif 2
-3CZ 296985 B6 zářiče a odraznou deskou tvořenou nyní zemní plochou 1, přičemž vyzařování celé struktury je příčné, tj. ve směru normály k motivu 2 zářiče.And the reflector plate now formed by the ground surface 1, the radiation of the entire structure being transverse, i.e. in the direction normal to the radiator motif 2.
Tento způsob napájení je nejblíže podobný napájení vazební štěrbinou, která je však umístěna v zemní ploše, ležící mezi motivem a mikropáskovým vedením. Při napájení vazební štěrbinou však není motiv zářiče zároveň zemní plochou mikropáskového vedení jako je tomu u navrhovaného řešení. Výhodou tohoto způsobu napájení je fakt, že odrazná deska nemusí být spojena s vnějším vodičem napájecího konektoru/kabelu. Vzdálenost odrazné desky může být větší než jsou rozměry dostupných vf konektorů. Další výhoda spočívá v tom, že odrazná deska nemusí být konstruována současně se zářícím motivem 2. Anténou se stává zářící motiv 2 s napájecím mikropáskovým vedením 7 až po umístění do příslušné vzdálenosti nad vodivou zemní plochu 1.This method of feeding is closest to feeding by a coupling slot, which is however located in the ground plane lying between the motif and the microstrip guide. However, when the coupling slot is fed, the emitter motif is not at the same time the ground surface of the microstrip line as in the proposed solution. The advantage of this type of power supply is that the reflector plate does not have to be connected to the external conductor of the power connector / cable. The distance of the reflector plate may be greater than the dimensions of the available RF connectors. A further advantage is that the reflective plate does not have to be constructed at the same time as the shining motif 2. The antenna becomes the shining motif 2 with the power microstrip line 7 only after it has been positioned at an appropriate distance above the conductive ground surface 1.
Uvedený zářič v sobě kombinuje rysy anténní řady, tedy více samostatných zdrojových oblastí se soufázovými proudovými hustotami, a jednotlivého zářiče s jednobodovým napájením. Výhodou je tedy jednobodové napájení například pomocí koaxiálního napájecího vedení a v závislosti na počtu štěrbin a zářezů v motivu zářiče až několikanásobně větší zisk než klasická mikropásková flíčková anténa rozměrů přibližně 0,75 Xg x 0,5 Xg. Další výhodou je, že se jedná o planární typ antény, tj. třetí rozměr antény, výška zářiče, je řádově desetinásobně menší než zbylé dva rozměry, šířka a délka.Said radiator combines the features of the antenna array, that is, a plurality of separate source regions with common-phase current densities, and a single radiator with a single-point power supply. Thus, the advantage is a single point power supply, for example by means of a coaxial supply line and, depending on the number of slots and notches in the emitter pattern, up to several times higher gain than a conventional microstrip patch antenna of approximately 0.75 Xg x 0.5 Xg. Another advantage is that it is a planar type of antenna, ie the third dimension of the antenna, the height of the emitter is of the order of ten times smaller than the other two dimensions, width and length.
Výše popsaná mikropásková flíčková anténa pracuje následujícím způsobem. Štěrbiny 3 a zářezy 4 umístěné ve výše uvedených roztečích, tvoří tzv. poruchové prvky, tedy přerušení motivu 2 zářiče, které narušují povrchovou proudovou hustotu na povrchu motivu 2 zářiče. Uvedené poruchové prvky eliminují vyzařování z protifázových půlvln povrchové proudové hustoty, to znamená sudých půlvln, počítáno shora či zdola ve směru osy y, na motivu 2 zářiče. Tyto sudé půlvlny proudové hustoty obtékají poruchové prvky a proudy tekoucí protisměrně na protilehlých stranách štěrbin 3 vzájemně ruší své příspěvky k vyzářenému poli. Na vyzařování se pak podílí dominantně liché půlvlny povrchové proudové hustoty, které jsou ve fázi. Důsledkem toho je úzce směrová charakteristika celého zářiče, který vykazuje vyšší zisk než klasická jednoduchá mikropásková flíčková anténa. Popsané rozložení povrchové proudové hustoty odpovídá módům elektromagnetického pole TMOy kde y je liché přirozené číslo a označuje počet proudových půlvln ve směru osy y. Vysokoziskové mikropáskové flíčkové antény jsou principem své činnosti plošnou obdobou liniové antény Franklinovy.The microstrip patch antenna described above operates as follows. The slots 3 and notches 4 located at the aforementioned pitches form so-called fault elements, i.e., the break of the emitter motif 2, which disturb the surface current density on the surface of the emitter motif 2. Said fault elements eliminate radiation from the anti-phase half-waves of the surface current density, i.e. even half-waves, calculated from the top or bottom in the y-axis direction, on the emitter motif 2. These even half-waves of current density bypass the failure elements and the currents flowing in opposite directions on opposite sides of the slots 3 cancel each other's contribution to the radiated field. The radiation is then dominated by the odd odd half-waves of the surface current density, which are in phase. This results in a narrow directional characteristic of the entire emitter, which shows a higher gain than a conventional simple microstrip patch antenna. The described surface current density distribution corresponds to the modes of electromagnetic field TMOy where y is an odd natural number and denotes the number of current half-waves in the y-axis direction. High-gain microstrip patch antennas are the principle of their activity similar to the Franklin linear antenna.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Předkládané řešení je využitelné pro jednobodové vysokoziskové flíčkové antény pro zařízení používající k činnosti vysílaní/příjem elektromagnetických vln.The present solution is applicable to single point high gain patch antennas for equipment using electromagnetic waves to transmit / receive.
-4CZ 296985 B6-4GB 296985 B6
PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20050396ACZ296985B6 (en) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | Microstrip patch antenna and single-point feeding for such a radiator |
| DE102006027632ADE102006027632A1 (en) | 2005-06-17 | 2006-06-13 | Microstrip patch antenna and single point feed into this antenna |
| SK5054-2006ASK50542006A3 (en) | 2005-06-17 | 2006-06-15 | Microstrip patch antenna and single-point feeding for such a radiator |
| AT0103006AAT502159B1 (en) | 2005-06-17 | 2006-06-16 | MICROSTRAP PATCHANTENNE AND INJECT INTO THIS ANTENNA |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20050396ACZ296985B6 (en) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | Microstrip patch antenna and single-point feeding for such a radiator |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2005396A3 CZ2005396A3 (en) | 2006-08-16 |
| CZ296985B6true CZ296985B6 (en) | 2006-08-16 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20050396ACZ296985B6 (en) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | Microstrip patch antenna and single-point feeding for such a radiator |
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT502159B1 (en) |
| CZ (1) | CZ296985B6 (en) |
| DE (1) | DE102006027632A1 (en) |
| SK (1) | SK50542006A3 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ299752B6 (en)* | 2005-12-27 | 2008-11-12 | Ceské vysoké ucení technické v Praze | Multi-band spot antenna |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5187490A (en)* | 1989-08-25 | 1993-02-16 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Stripline patch antenna with slot plate |
| KR20010068154A (en)* | 2001-01-15 | 2001-07-13 | 이윤봉 | Dual Circular Polarized Aperture Coupled Microstrip Patch Antenna for Using The Wide Band |
| WO2004051792A2 (en)* | 2002-12-03 | 2004-06-17 | Harris Corporation | High efficiency slot fed microstrip patch antenna |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58215807A (en)* | 1982-06-10 | 1983-12-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Microstrip antenna |
| US4613868A (en)* | 1983-02-03 | 1986-09-23 | Ball Corporation | Method and apparatus for matched impedance feeding of microstrip-type radio frequency antenna structure |
| KR20020061208A (en)* | 2001-01-15 | 2002-07-24 | (주)신원전자 | Aperture Coupled Cross-Slot Circular Polarization Microstrip Patch Antenna for PCS Terminal and Mobile Communication |
| US6549166B2 (en)* | 2001-08-22 | 2003-04-15 | The Boeing Company | Four-port patch antenna |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5187490A (en)* | 1989-08-25 | 1993-02-16 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Stripline patch antenna with slot plate |
| KR20010068154A (en)* | 2001-01-15 | 2001-07-13 | 이윤봉 | Dual Circular Polarized Aperture Coupled Microstrip Patch Antenna for Using The Wide Band |
| WO2004051792A2 (en)* | 2002-12-03 | 2004-06-17 | Harris Corporation | High efficiency slot fed microstrip patch antenna |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ299752B6 (en)* | 2005-12-27 | 2008-11-12 | Ceské vysoké ucení technické v Praze | Multi-band spot antenna |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AT502159A2 (en) | 2007-01-15 |
| AT502159B1 (en) | 2007-11-15 |
| SK50542006A3 (en) | 2010-03-08 |
| CZ2005396A3 (en) | 2006-08-16 |
| AT502159A3 (en) | 2007-08-15 |
| DE102006027632A1 (en) | 2006-12-21 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6809576B2 (en) | Array antenna | |
| KR100562967B1 (en) | Dual polarized dipole antenna | |
| JP5309193B2 (en) | Polarization diversity array antenna device | |
| JP5731745B2 (en) | Antenna device and radar device | |
| CN109494460B (en) | Dual-polarization/circularly-polarized broadband high-density antenna array with high isolation | |
| US20060044189A1 (en) | Radome structure | |
| CN101965664A (en) | Waveguide slot array antenna apparatus | |
| JPS6028444B2 (en) | microwave antenna | |
| EP3062394B1 (en) | Array antenna device | |
| KR101245947B1 (en) | Multi array antenna | |
| CN107528131A (en) | Array antenna device | |
| US4329692A (en) | Primary radar antenna having a secondary radar antenna integrated therewith | |
| CZ296985B6 (en) | Microstrip patch antenna and single-point feeding for such a radiator | |
| JP5304802B2 (en) | Array antenna and method of manufacturing array antenna | |
| CZ15796U1 (en) | Microstrip antenna and single-point feeding for such a radiator | |
| JP4866962B2 (en) | Antenna device | |
| JP3279264B2 (en) | Microstrip array antenna | |
| JP3895285B2 (en) | Waveguide array antenna | |
| KR20230048360A (en) | Notch Antenna Structure | |
| JP3002705B2 (en) | Microstrip slot array antenna | |
| KR101109433B1 (en) | Dual-Band Antenna with Mirror Symmetric Shearpinski Fractal Structure | |
| CN120165238A (en) | Array antennas and communication equipment | |
| CN120222007A (en) | Array antennas and communication equipment | |
| JP3002706B2 (en) | Microstrip slot array antenna | |
| JP2007088864A (en) | Antenna |
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee | Effective date:20120617 |