RU2474017C2 - Universal directional polarisation zigzag-shaped antenna - Google Patents
Universal directional polarisation zigzag-shaped antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2474017C2 RU2474017C2 RU2010151210/07A RU2010151210A RU2474017C2 RU 2474017 C2 RU2474017 C2 RU 2474017C2 RU 2010151210/07 A RU2010151210/07 A RU 2010151210/07A RU 2010151210 A RU2010151210 A RU 2010151210A RU 2474017 C2 RU2474017 C2 RU 2474017C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reflector
- antenna
- open
- conductors
- antenna according
- Prior art date
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 10
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 201000004569 Blindness Diseases 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в мобильных и спутниковых радиосистемах в метровом - сантиметровом диапазонах длин волн, где необходимо такое качество, как невыступаемость или минимальная выступаемость над поверхностью объекта.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in mobile and satellite radio systems in the meter-centimeter wavelength ranges, where such quality as blindness or minimal protrusion above the surface of the object is needed.
Известна универсальная поляризационная зигзагообразная антенна (Пат. РФ №2399126, опубл. 10.09.2010), содержащая четыре одинаковых и расположенных в одной плоскости незамкнутых витка, незамкнутые концы которых повернуты к центру антенны и являются клеммами, к которым крест-накрест подключены источники питания, при этом каждый виток повернут на 90 градусов относительно соседнего витка и выполнен в форме равнобедренного треугольника, основания которого образуют квадрат. Антенна обеспечивает работу с круговой и линейными поляризациями (горизонтальной и вертикальной), а также оперативное изменение поляризации. Данная антенна наиболее близка к предлагаемой и принята за прототип. Недостаток ее заключается в следующем.Known universal polarizing zigzag antenna (Pat. RF No. 2399126, publ. 09/10/2010), containing four identical and located in the same plane open loop, the open ends of which are turned to the center of the antenna and are terminals to which the power sources are cross-connected, each turn is rotated 90 degrees relative to the adjacent turn and is made in the form of an isosceles triangle, the bases of which form a square. The antenna provides work with circular and linear polarizations (horizontal and vertical), as well as operational change in polarization. This antenna is the closest to the proposed and adopted as a prototype. Its disadvantage is as follows.
Антенна имеет жесткую квадратную конструкцию, что создает большие сложности с ее встраиваемостью в антенные системы. Кроме того, антенна-прототип имеет двустороннюю направленность и не обладает компактностью, что не позволяет ее использовать в таких устройствах, как морские плавающие буи, системы приема спутниковой навигационной информации, где требуется минимальный выступ антенны над поверхностью объекта, где используется антенна.The antenna has a rigid square design, which creates great difficulties with its integration into antenna systems. In addition, the prototype antenna is bi-directional and not compact, which does not allow it to be used in devices such as marine floating buoys, satellite navigation information receiving systems, which require a minimum protrusion of the antenna above the surface of the object where the antenna is used.
Задачей изобретения является создание компактной, мало выступающей над поверхностью используемого объекта и легко встраиваемой универсальной поляризационной антенны с односторонней направленностью.The objective of the invention is to provide a compact, slightly protruding above the surface of the used object and easily integrated universal polarizing antenna with one-sided orientation.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении компактности, обеспечении легкой встраиваемости в антенные системы и односторонней направленности универсальной поляризационной антенны с увеличением коэффициента усиления.The technical result, to which the claimed invention is directed, consists in increasing compactness, providing easy integration into antenna systems and one-way directionalization of a universal polarizing antenna with increasing gain.
Для достижения указанного технического результата в направленной универсальной поляризационной зигзагообразной антенне, содержащей активный вибратор, состоящий из четырех одинаковых незамкнутых витков, расположенных в одной плоскости и имеющих по одному основанию и две боковые стороны, каждая из которых является общей для двух соседних, незамкнутые концы витков повернуты к центру антенны и являются клеммами, к которым крест-накрест подключены источники питания, дополнительно введены проводники и установлен рефлектор в плоскости, параллельной плоскости активного вибратора, на расстоянии λ/8-λ/20 средней длины волны рабочего диапазона, каждый проводник одним концом укреплен на середине основания незамкнутого витка, а другим концом соединен с центром рефлектора. Кроме того, середины оснований незамкнутых витков являются точками нулевого потенциала, каждый незамкнутый виток повернут на 90° относительно соседнего витка, основания незамкнутых витков выполнены таким образом, что образуют геометрическую фигуру, которой может быть окружность или многоугольник. Рефлектор выполнен в виде перекрещивающихся под прямым углом проводников, длина которых больше λ/2 минимальной длины волны рабочего диапазона.To achieve the technical result, in a directional universal polarizing zigzag antenna containing an active vibrator, consisting of four identical open loops located in the same plane and having one base and two sides, each of which is common to two adjacent, open ends of the turns to the center of the antenna and are the terminals to which power supplies are connected crosswise, conductors are additionally introduced and a reflector is installed in the plane, pa parallel to the plane of the active vibrator, at a distance of λ / 8-λ / 20 of the average wavelength of the operating range, each conductor is fixed at one end in the middle of the base of the open loop, and the other end is connected to the center of the reflector. In addition, the midpoints of the bases of open turns are points of zero potential, each open loop is rotated 90 ° relative to the adjacent turn, the bases of open turns are made in such a way that they form a geometric figure, which can be a circle or a polygon. The reflector is made in the form of conductors intersecting at right angles, the length of which is greater than λ / 2 of the minimum wavelength of the operating range.
Отличительными признаками предлагаемой антенны от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, являются наличие дополнительно введенных проводников и установка рефлектора в плоскости, параллельной плоскости активного вибратора, на расстоянии λ/8-λ/20 средней длины волны рабочего диапазона, причем каждый проводник одним концом укреплен на середине основания незамкнутого витка, а другим концом соединен с центром рефлектора.Distinctive features of the proposed antenna from the above known, closest to it, are the presence of additionally introduced conductors and the installation of the reflector in a plane parallel to the plane of the active vibrator, at a distance λ / 8-λ / 20 of the average wavelength of the operating range, each conductor having one end mounted on the middle of the base of the open loop, and the other end connected to the center of the reflector.
Благодаря наличию этих признаков достигается компактность антенны за счет существенного уменьшения расстояния между рефлектором и полотном активного вибратора до λ/8-λ/20 средней длины волны рабочего диапазона, а уменьшение расстояния между рефлектором и активным вибратором достигается за счет дополнительного введения проводников, каждый из которых одним концом укреплен на середине основания незамкнутого витка, а другим концом соединен с центром рефлектора. Существенное уменьшение расстояния между рефлектором и активным вибратором позволяет антенне минимально выступать над поверхностью используемого объекта, например морского буя. Кроме того, эти проводники дополнительно усиливают направленность антенны благодаря тому, что тормозят поступление волн от активного вибратора к рефлектору. Наличие этих проводников также обеспечивает легкую встраиваемость антенны в антенные системы, т.к. они обеспечивают не только электрический контакт с рефлектором, но и механическое крепление активного вибратора с рефлектором, а это ведет к повышению конструктивной надежности антенны в целом.Due to the presence of these signs, the compactness of the antenna is achieved due to a significant reduction in the distance between the reflector and the active vibrator sheet to λ / 8-λ / 20 of the average wavelength of the operating range, and a decrease in the distance between the reflector and the active vibrator is achieved by the additional introduction of conductors, each of which one end is fixed in the middle of the base of the open loop, and the other end is connected to the center of the reflector. A significant reduction in the distance between the reflector and the active vibrator allows the antenna to protrude minimally above the surface of the used object, such as a sea buoy. In addition, these conductors further enhance the directivity of the antenna due to the fact that they inhibit the flow of waves from the active vibrator to the reflector. The presence of these conductors also provides easy integration of the antenna into antenna systems, as they provide not only electrical contact with the reflector, but also the mechanical fastening of the active vibrator with the reflector, and this leads to an increase in the structural reliability of the antenna as a whole.
Предлагаемая направленная универсальная поляризационная зигзагообразная антенна иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4.The proposed directional universal polarizing zigzag antenna is illustrated by the drawings shown in figures 1-4.
На фиг.1 схематично показана антенна, вид спереди, на фиг.2 - то же, вид сверху, на фиг.3 приведена диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости, на фиг.4 - диаграмма направленности в вертикальной плоскости.Figure 1 schematically shows the antenna, front view, figure 2 is the same top view, figure 3 shows the radiation pattern of the antenna in the horizontal plane, figure 4 - radiation pattern in the vertical plane.
Антенна (фиг.1) содержит активный вибратор 1 и рефлектор 2. Активный вибратор 1 и рефлектор 2 расположены параллельно друг другу на расстоянии λ/8-λ/20 средней длины волны. Активный вибратор 1 (фиг.2) состоит из четырех одинаковых незамкнутых витков 3, 4, 5, 6, каждый из которых повернут относительно соседнего на 90°. Витки 3, 4, 5, 6 расположены в одной плоскости и своими незамкнутыми концами 7, 8, 9, 10 повернуты к центру антенны. Незамкнутые концы 7, 8, 9, 10 являются клеммами, к ним крест-накрест подключены два источника питания (на фиг.2 не показаны). Каждый незамкнутый виток 3, 4, 5, 6 имеет по одному основанию соответственно 11, 12, 13, 14 и две боковые стороны 15, 16, 17, 18, каждая из которых является общей для двух соседних, например боковая сторона 15 является общей для витков 3 и 6. Основания 11, 12, 13, 14 витков 3, 4, 5, 6 выполнены таким образом, что образуют геометрическую фигуру, которой может быть окружность, как изображено на фиг.2, или многоугольник. Между активным вибратором 1 и рефлектором 2 (фиг.1, 2) дополнительно введены проводники 19, 20, 21, 22. Каждый проводник 19, 20, 21, 22 одним концом укреплен в точке нулевого потенциала (не обозначена), т.е. на середине соответственно основания 11, 12, 13, 14 витков 3, 4, 5, 6, а другим концом соединен с центром (не обозначен) рефлектора 2. Рефлектор 2 выполнен в виде перекрещивающихся под прямым углом проводников (на фиг.2 изображены штрихпунктиром), длина которых больше λ/2 минимальной длины волны рабочего диапазона. Рефлектор 2 способствует повышению коэффициенту усиления. Типовая схема питания антенны реализована прокладкой коаксиального фидера (на фиг.1, 2 не показан) по конструкции незамкнутых витков 3, 4, 5, 6 с вводом через точки (не обозначены) нулевых потенциалов. Клеммы подключены к источникам питания через трансформаторы на ферритовых сердечниках.The antenna (figure 1) contains an
Антенна работает следующим образом.The antenna works as follows.
При подключении двух источников (не показаны) питания крест-накрест к незамкнутым концам 7 и 9, 8 и 10, являющихся клеммами, витков 3, 4, 5, 6, в случае синфазного или противофазного включения, реализуются электрические схемы, эквивалентные типовым полотнам зигзагообразных антенн с дополнительными проводниками распределенной емкости, т.е. вертикальная или горизонтальная поляризации.When connecting two sources (not shown) of power crosswise to the
В режиме круговой поляризации антенна будет работать со сдвигом фаз между источниками питания в 90° и в зависимости от опережения или отставания фаз одного из источников питания относительно другого будет реализована круговая поляризация с правой или левой сторонами вращения плоскости поляризации.In the circular polarization mode, the antenna will operate with a phase shift between the power sources of 90 ° and, depending on the advance or lag of the phases of one of the power sources relative to the other, circular polarization will be realized with the right or left sides of the rotation of the plane of polarization.
Подключение источников питания крест-накрест позволяет осуществлять поворот плоскости поляризации так же, как и в прототипе, с соотношениями фазового сдвига между токами этих источников: 0° - для вертикальной поляризации, 180° - для горизонтальной поляризации, 90° - для круговой поляризации, величины которых можно оперативно изменять.Connecting power supplies crosswise allows you to rotate the plane of polarization in the same way as in the prototype, with the phase shift relationships between the currents of these sources: 0 ° for vertical polarization, 180 ° for horizontal polarization, 90 ° for circular polarization, which you can quickly change.
Но, в отличие от прототипа, наличие дополнительно введенных проводников 19, 20, 21, 22, соединяющих рефлектор 2 с активным вибратором 1 особым образом, когда один конец каждого из этих проводников укреплен на середине основания незамкнутого витка, т.е. в точке нулевого потенциала, а другим концом соединен с центром рефлектора 2, создает своеобразную замедляющую структуру. Эта структура обеспечивает синфазное сложение прямого и отраженного радиосигнала с повышением как коэффициента усиления, так и направленности антенны. Кроме того, эти проводники 19, 20, 21, 22 снимают статическое электричество с полотна активного вибратора 1.But, unlike the prototype, the presence of additionally introduced
В рассматриваемом техническом решении, как вариант, возможно подключение источников питания через трансформаторы на ферритовых сердечниках, размещенных в центре под активным вибратором 1 на стреле (не показана), исходящей из центра рефлектора 2 и заканчивающейся перед плоскостью активного вибратора 1. Представленные на фиг.3 и 4 диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях свидетельствуют об односторонней направленности антенны с повышенным коэффициентом усиления.In the considered technical solution, as an option, it is possible to connect power sources through transformers on ferrite cores located in the center under the
Предлагаемая в качестве изобретения антенна в составе проекта «Роль инновационных технических решений в антенных устройствах или эксклюзивные инновации Z-вибраторных антенн» стала лауреатом на Всероссийском форуме «Изобретатели и инновационная политика России», проходившем 19-20 ноября 2010 г. в г.Санкт-Петербурге.The antenna proposed as an invention as part of the project “The role of innovative technical solutions in antenna devices or exclusive innovation of Z-vibrator antennas” became a laureate at the All-Russian Forum “Inventors and Innovation Policy of Russia”, held November 19-20, 2010 in St. Petersburg.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010151210/07A RU2474017C2 (en) | 2010-12-13 | 2010-12-13 | Universal directional polarisation zigzag-shaped antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010151210/07A RU2474017C2 (en) | 2010-12-13 | 2010-12-13 | Universal directional polarisation zigzag-shaped antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010151210A RU2010151210A (en) | 2012-06-20 |
| RU2474017C2 true RU2474017C2 (en) | 2013-01-27 |
Family
ID=46680719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010151210/07A RU2474017C2 (en) | 2010-12-13 | 2010-12-13 | Universal directional polarisation zigzag-shaped antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2474017C2 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU63836A1 (en) * | 1941-06-12 | 1943-11-30 | М.М. Акодис | Switch |
| US5142292A (en) * | 1991-08-05 | 1992-08-25 | Checkpoint Systems, Inc. | Coplanar multiple loop antenna for electronic article surveillance systems |
| RU1790794C (en) * | 1991-01-08 | 1993-01-23 | Анатолий Степанович Микрюков | Aerial |
| EP0565016A1 (en) * | 1992-04-10 | 1993-10-13 | Alcatel N.V. | Low profile eliptically polarised antenna |
| US5257032A (en) * | 1991-01-24 | 1993-10-26 | Rdi Electronics, Inc. | Antenna system including spiral antenna and dipole or monopole antenna |
| RU2118018C1 (en) * | 1993-08-12 | 1998-08-20 | Ларцов Сергей Викторович | Vertically polarized omnidirectional antenna |
| RU2206947C2 (en) * | 2001-07-05 | 2003-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" | Broadband antenna with folded dipoles |
| RU2365003C2 (en) * | 2007-10-10 | 2009-08-20 | Анатолий Михайлович Сомов | Zig-zag aerial |
| RU2399126C1 (en) * | 2009-09-07 | 2010-09-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГОУВПО "МГТУ") | Universal polarisation zig-zag antenna |
-
2010
- 2010-12-13 RU RU2010151210/07A patent/RU2474017C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU63836A1 (en) * | 1941-06-12 | 1943-11-30 | М.М. Акодис | Switch |
| RU1790794C (en) * | 1991-01-08 | 1993-01-23 | Анатолий Степанович Микрюков | Aerial |
| US5257032A (en) * | 1991-01-24 | 1993-10-26 | Rdi Electronics, Inc. | Antenna system including spiral antenna and dipole or monopole antenna |
| US5142292A (en) * | 1991-08-05 | 1992-08-25 | Checkpoint Systems, Inc. | Coplanar multiple loop antenna for electronic article surveillance systems |
| EP0565016A1 (en) * | 1992-04-10 | 1993-10-13 | Alcatel N.V. | Low profile eliptically polarised antenna |
| RU2118018C1 (en) * | 1993-08-12 | 1998-08-20 | Ларцов Сергей Викторович | Vertically polarized omnidirectional antenna |
| RU2206947C2 (en) * | 2001-07-05 | 2003-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" | Broadband antenna with folded dipoles |
| RU2365003C2 (en) * | 2007-10-10 | 2009-08-20 | Анатолий Михайлович Сомов | Zig-zag aerial |
| RU2399126C1 (en) * | 2009-09-07 | 2010-09-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГОУВПО "МГТУ") | Universal polarisation zig-zag antenna |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010151210A (en) | 2012-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7734838B2 (en) | Controllable electromagnetic array elements and intelligence surfaces | |
| CN108352602B (en) | Ultra-Compact Ultra-Wideband Dual-Polarized Base Station Antenna | |
| Li et al. | Wideband magnetoelectric dipole antennas with dual polarization and circular polarization | |
| Zhao et al. | A planar pattern-reconfigurable antenna with stable radiation performance | |
| US10068703B1 (en) | Integrated miniature PIFA with artificial magnetic conductor metamaterials | |
| US8199063B2 (en) | Dual-band dual-polarized base station antenna for mobile communication | |
| JP5721810B2 (en) | Cross-polarized multiband antenna | |
| CN107978861B (en) | A low-profile omnidirectional left-right circularly polarized reconfigurable antenna | |
| US20160020648A1 (en) | Integrated Miniature PIFA with Artificial Magnetic Conductor Metamaterials | |
| JP4108275B2 (en) | Circularly polarized antenna | |
| PT1964212E (en) | Array antenna with enhanced scanning | |
| CN101916910A (en) | Base station antenna unit and base station antenna | |
| Danuor et al. | A pattern-reconfigurable antenna using tunable band-stop FSS with reduced switching elements | |
| US7236129B2 (en) | Apparatus and method for a multi-polarized antenna | |
| WO2015133458A1 (en) | Array antenna and sector antenna | |
| Tarn et al. | A novel pattern diversity reflector antenna using reconfigurable frequency selective reflectors | |
| CN109546320A (en) | A kind of handheld terminal omnidirectional circular-polarized antenna | |
| CN107611601A (en) | Miniaturization high-gain dual-polarization omnidirectional antenna | |
| RU2474017C2 (en) | Universal directional polarisation zigzag-shaped antenna | |
| CN107086365B (en) | Dual polarized antenna and antenna array | |
| TWI497829B (en) | Multi-sector radiating device with an omni-directional mode | |
| US20170338553A1 (en) | Self-complementary multilayer array antenna | |
| CN213878430U (en) | A low frequency vibrator unit and antenna | |
| CN114079163B (en) | Antenna array | |
| RU2482579C1 (en) | Omnidirectional circular antenna |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121214 |