RU196202U1

RU196202U1 - Omnidirectional printed antenna array

Info

Publication number: RU196202U1
Application number: RU2019135244U
Authority: RU
Inventors: Александр Алексеевич Головков; Александр Геннадьевич Журавлев; Виктор Николаевич Малышев; Игорь Юрьевич Пивоваров; Полина Викторовна Терентьева
Priority date: 2019-11-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2020-02-19

Abstract

Полезная модель относится к антенной технике. Антенная решетка содержит круглую диэлектрическую подложку, на которой выполнены щелевые излучатели Вивальди, размещенные по кольцу с одинаковым угловым шагом относительно центральной оси, причем электроды, образующие неоднородный участок щелевой линии, расширяющийся по экспоненциальному закону, каждого излучателя Вивальди выполнены на противоположных сторонах диэлектрической подложки с однородным участком двухпроводной полосковой линии (antipodal Vivaldi antenna). При этом устройство синфазного и равноамплитудного деления сигнала от возбуждающей коаксиальной линии выполнено в виде круглого электрода в центре первого слоя металлизации диэлектрической подложки, к которому подключены проводники двухпроводных полосковых линий всех излучателей, расположенные на первой стороне подложки, и в виде кольцевого электрода, расположенного в центре второго слоя металлизации диэлектрической подложки, к которому подключены проводники двухпроводных полосковых линий, расположенные на второй стороне подложки, расширяющиеся в сторону кольцевого электрода, при этом центральный проводник возбуждающей коаксиальной линии соединен с круглым электродом с помощью проходящего через подложку металлизированного отверстия связи, а внешний проводник возбуждающей коаксиальной линии соединен с кольцевым электродом на втором слое металлизации диэлектрической подложки. Причем края электродов соседних излучателей Вивальди, расположенные на различных сторонах подложки, перекрываются друг над другом с постоянной шириной. Технический результат заключается в повышении широкополосности. 2 ил.The utility model relates to antenna technology. The antenna array contains a round dielectric substrate on which Vivaldi slot emitters are made, arranged along a ring with the same angular pitch with respect to the central axis, and the electrodes forming an inhomogeneous slot line section expanding exponentially of each Vivaldi radiator are made on opposite sides of the dielectric substrate with a uniform plot of a two-wire strip line (antipodal Vivaldi antenna). In this case, the device for in-phase and equal-amplitude division of the signal from the exciting coaxial line is made in the form of a circular electrode in the center of the first metallization layer of the dielectric substrate, to which the conductors of two-wire strip lines of all emitters located on the first side of the substrate are connected, and in the form of a ring electrode located in the center the second layer of metallization of the dielectric substrate, to which the conductors of two-wire strip lines are connected, located on the second side of the substrate and expanding toward the ring electrode, wherein the center conductor of the exciting coaxial line is connected to the round electrode by means of a metallized communication hole passing through the substrate, and the outer conductor of the exciting coaxial line is connected to the ring electrode on the second metallization layer of the dielectric substrate. Moreover, the edges of the electrodes of neighboring Vivaldi emitters, located on different sides of the substrate, overlap each other with a constant width. The technical result is to increase broadband. 2 ill.

Description

Заявляемое устройство относится к области радиотехники, в частности к СВЧ-антеннам, и может быть использовано в радиоприемных и радиопередающих устройствах систем радиолокации и связи, например Wi-Fi, McWill, бесконтактных радиометках, системах телевизионного вещания стандарта DVB-T, для приема широкополосных радиосигналов, либо множества узкополосных радиосигналов, распределенных в широкой полосе частот, например в системах радиомониторинга.The inventive device relates to the field of radio engineering, in particular to microwave antennas, and can be used in radio receivers and radio transmitting devices of radar and communication systems, for example Wi-Fi, McWill, contactless RFID tags, television broadcasting systems of the DVB-T standard, for receiving broadband radio signals or a plurality of narrow-band radio signals distributed over a wide frequency band, for example, in radio monitoring systems.

В настоящее время известны многие технические решения для построения всенаправленных антенн с горизонтальной поляризацией, имеющих в азимутальной плоскости круговую диаграмму направленности. Практически все они реализуются в виде кольцевых антенных решеток. Например, в патенте России 2371817 от 20.11.2008 г. (МПК H01Q), и французском патенте WO 2006/040472 от 20.04.2006 г. описана антенная решетка из Y-образных диполей для использования в бесконтактных радиометках. Похожие устройства описаны в патентах US 5719586 А от 01.02.1998 г., US 6147662 А от 14.11.2000 г.. В патенте на полезную модель RU 170231 от 18.04.2017 г. описана всенаправленная кольцевая антенная решетка, включающая N идентичных антенных элементов в виде линеек логопериодических антенн, размещенных на цилиндрической поверхности по кольцу с одинаковым угловым шагом и мостовое устройство деления мощности по числу логопериодических антенн. Подобное по принципу действия устройство описано в патенте на полезную модель RU 141252 от 09.01.2014 г. Широкополосная всенаправленная печатная антенная решетка с горизонтальной поляризацией, в которой используются размещенные на диэлектрической подложке по кольцу с одинаковым угловым шагом односторонние излучатели Вивальди и бинарное мостовое устройство равноамплитудного и синфазного деления мощности по числу излучателей Вивальди представлена в патенте Китая 106549233 от 20.03.2017 г. Все приведенные выше антенны различаются как излучателями кольцевой решетки, которые могут быть логопериодическими или волновым каналом, рупорными, щелевыми или микрополосковыми, так и мостовым делителем для их синфазного и равноамплитудного возбуждения. В большинстве случаев именно эти элементы антенных решеток и определяют широкополосность антенны и величину потерь, сложность ее практической реализации.Currently, many technical solutions are known for constructing horizontal polarized omnidirectional antennas having a circular radiation pattern in the azimuthal plane. Almost all of them are implemented in the form of circular antenna arrays. For example, in Russian patent 2371817 dated November 20, 2008 (IPC H01Q), and French patent WO 2006/040472 dated April 20, 2006, an antenna array of Y-shaped dipoles for use in contactless RF tags is described. Similar devices are described in patents US 5719586 A dated 01/02/1998, US 6147662 A dated 11/14/2000. The utility model patent RU 170231 dated 04/18/2017 describes an omnidirectional ring antenna array including N identical antenna elements in in the form of lines of log-periodic antennas placed on a cylindrical surface in a ring with the same angular pitch and a bridge device for dividing the power by the number of log-periodic antennas. A device similar in principle to operation is described in the patent for utility model RU 141252 dated 01/09/2014. A horizontal polarized broadband omnidirectional printed antenna array using one-sided Vivaldi radiators and a binary bridge device of equal amplitude and Inphase power division by the number of Vivaldi radiators is presented in Chinese patent 106549233 dated 03/20/2017. All of the above antennas differ as radiators the lattice, which can be log-periodic or wave channel, horn, slotted or microstrip, and a bridge divider for their in-phase and equal-amplitude excitation. In most cases, it is these elements of the antenna arrays that determine the broadband antenna and the magnitude of losses, the complexity of its practical implementation.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели является кольцевая антенная решетка, описанная в патенте Китая 106549233.The closest set of essential features to the claimed utility model is the annular antenna array described in Chinese patent 106549233.

Известная всенаправленная печатная антенная решетка, содержащая круглую диэлектрическую подложку, на первой стороне которой выполнены щелевые излучатели Вивальди, размещенные по кольцу с одинаковым угловым шагом относительно центральной оси, содержащие неоднородный участок щелевой линии, образованный электродами, которые содержат участки, расширяющиеся по экспоненциальному закону к краю подложки, мостовое устройство равноамплитудного и синфазного деления возбуждающего сигнала по числу излучателей, а также возбуждающую коаксиальную линию.Known omnidirectional printed antenna array containing a round dielectric substrate, on the first side of which there are Vivaldi slot emitters placed along the ring with the same angular pitch with respect to the central axis, containing an inhomogeneous slot line portion formed by electrodes that contain portions expanding exponentially to the edge substrates, bridge device of equal-amplitude and common-mode division of the exciting signal by the number of emitters, as well as the exciting coaxial th line.

Эта всенаправленная печатная антенная решетка работает следующим образом. При подведении от источника СВЧ сигнала энергии к центральному проводнику возбуждающей коаксиальной линии в разветвлении микрополосковых линий делителя возбуждается квази-Т волна, которая последовательно через бинарные разветвления (мосты Уинстона), равноамплитудно уменьшаясь, поступает в двусторонние переходы щелевая линия - микрополосковая линия каждого излучателя Вивальди. В результате возбуждаются участки однородных щелевых линий всех излучателей, в которых возникает две противоположно направленных волны, одна из которых отражается от круглого резонатора и складываясь с волной, поступающей в неоднородный участок щелевой линии, и далее излучается в пространство. Поскольку все излучатели из-за принципа построения делителя возбуждаются синфазно и равноамплитудно, то также будет происходить и излучение в пространство от всех излучателей Вивальди, в результате их диаграммы направленности складываются и результирующая диаграмма направленности будет в азимутальной плоскости близкой к круговой.This omnidirectional printed antenna array operates as follows. When an energizing coaxial line is supplied from the source of the microwave signal to the central conductor of the splitter of the microstrip lines of the divider, a quasi-T wave is excited, which sequentially decreases through the binary branches (Winston bridges), and the gap line passes through the two junctions — the microstrip line of each Vivaldi radiator. As a result, sections of homogeneous slit lines of all emitters are excited, in which two oppositely directed waves arise, one of which is reflected from the circular resonator and added to the wave entering the inhomogeneous section of the slit line, and then radiated into space. Since all emitters, due to the design principle of the divider, are excited in-phase and equipotentially, radiation from all Vivaldi emitters will also occur in space, as a result of their radiation patterns are added up and the resulting radiation pattern will be close to circular in the azimuthal plane.

Ключевым недостатком описанной всенаправленной печатной антенной решетки является то, что для возбуждения и симметрирования однородного участка щелевой линии каждого излучателя используется двусторонний переход щелевая линия - микрополосковая линия, нагруженная на треугольный короткозамыкающий элемент. Такое решение ограничивает рабочую полосу частот, т.к. по своей сути эти переходы являются резонансными. Кроме того, количество излучателей должно быть обязательно кратным 2^К, а выполнение такого делителя при большом числе излучателей Вивальди достаточно сложно, требует повышенной точности изготовления как излучателей, так и микрополосковых переходов.A key disadvantage of the described omnidirectional printed antenna array is that for the excitation and balancing of a homogeneous section of the slit line of each emitter, a two-way transition of the slit line — the microstrip line loaded on the triangular short-circuit element — is used. This solution limits the working frequency band, because in essence, these transitions are resonant. In addition, the number of emitters must be a multiple of 2 ^K , and the implementation of such a divider with a large number of Vivaldi emitters is quite difficult, requires increased manufacturing accuracy of both emitters and microstrip junctions.

Задачей, решаемой полезной моделью, всенаправленной печатной антенной решеткой, является упрощение конструкции, и как следствие технологическое упрощение ее создания и уменьшение стоимости, повышение широкополосности, а также паразитное излучение электродов соседних излучателей Вивальди будет иметь вертикальную поляризацию и не будет искажать основную диаграмму направленности, которая имеет горизонтальную поляризацию.The task solved by the utility model, an omnidirectional printed antenna array, is to simplify the design, and as a result, technological simplification of its creation and cost reduction, increasing broadband, as well as spurious radiation from the electrodes of neighboring Vivaldi emitters will have vertical polarization and will not distort the main radiation pattern, which has horizontal polarization.

Это достигается за счет того, что заявляемое устройство, также как и описанная выше всенаправленная печатная антенная решетка, содержит круглую диэлектрическую подложку, на первой стороне которой выполнены щелевые излучатели Вивальди, размещенные по кольцу с одинаковым угловым шагом относительно центральной оси, содержащие неоднородный участок щелевой линии, образованный электродами, которые содержат участки, расширяющиеся по экспоненциальному закону к краю подложки, мостовое устройство равноамплитудного и синфазного деления возбуждающего сигнала по числу излучателей, а также возбуждающую коаксиальную линию. Но в отличие от известного устройства, в заявляемой всенаправленной печатной антенной решетке на второй стороне подложки дополнительно размещены электроды, которые совместно с электродами первой стороны образуют двухсторонний излучатель Вивальди, а края электродов соседних излучателей Вивальди, расположенных на первой и второй сторонах диэлектрической подложки, перекрываются с постоянной шириной, в центре первой стороны подложки расположен круговой электрод, к которому через металлизированное отверстие связи, проходящее через подложку, подключен центральный проводник возбуждающей коаксиальной линии, а в центре второй стороны подложки расположен кольцевой электрод, к которому подключен внешний проводник коаксиальной линии, мостовое устройство выполнено в виде двухпроводных линий, проводники которых расположены друг под другом на обеих сторонах подложки и подключены одними концами к упомянутым электродам неоднородных участков излучателей Вивальди, а другими концами к кольцевому и круговому электродам, причем проводники двухпроводных линий на первой стороне подложки имеют постоянную ширину, а проводники на второй стороне содержат расширяющийся к кольцевому электроду участок.This is achieved due to the fact that the inventive device, as well as the omnidirectional printed antenna array described above, contains a round dielectric substrate, on the first side of which there are Vivaldi slot emitters placed along the ring with the same angular pitch relative to the central axis, containing a non-uniform portion of the slot line formed by electrodes that contain areas that exponentially expand to the edge of the substrate, a bridge device of equal amplitude and common mode division waiting signal by the number of emitters, as well as the exciting coaxial line. But unlike the known device, in the inventive omnidirectional printed antenna array on the second side of the substrate there are additionally placed electrodes that together with the electrodes of the first side form a two-sided Vivaldi radiator, and the edges of the electrodes of neighboring Vivaldi radiators located on the first and second sides of the dielectric substrate overlap with a constant width, in the center of the first side of the substrate is a circular electrode to which through a metallized communication hole passing through under In this case, the central conductor of the exciting coaxial line is connected, and in the center of the second side of the substrate there is a ring electrode to which the external conductor of the coaxial line is connected, the bridge device is made in the form of two-wire lines, the conductors of which are located under each other on both sides of the substrate and are connected at one end to the said electrodes of the inhomogeneous sections of the Vivaldi emitters, and the other ends to the ring and circular electrodes, the conductors of two-wire lines on the first side the substrates have a constant width, and the conductors on the second side contain a section expanding toward the ring electrode.

Технический результат, достигаемый в полезной модели, состоит в создании, всенаправленной печатной антенной решетки, которая реализуется на однослойной круглой диэлектрической подложке, что позволяет получить конструктивное выполнение мостового устройства деления сигнала, симметрирования и согласования максимально простым, повысить широкополосность, а паразитное излучение электродов соседних излучателей Вивальди будет иметь вертикальную поляризацию и не будет искажать основную диаграмму направленности, которая имеет горизонтальную поляризацию. Это достигается за счет того, что входные сопротивления всех двухсторонних двухпроводных линий излучателей Вивальди оказываются подключенными параллельно к проводникам возбуждающей коаксиальной линии в результате чего СВЧ сигналы, поступающие в двухпроводные линии и далее в участки экспоненциально расширяющихся линий каждого излучателя будут равны по амплитуде и фазе и диаграмма направленности антенной решетки в азимутальной плоскости будет круговой (всенаправленной), при этом расширяющиеся к кольцевому электроду участки двухпроводных линий, расположенных на второй стороне подложки, совместно с участком постоянной ширины электродов на металлизации первой стороны диэлектрической подложки образуют симметрирующий переход, что позволяет получить конструктивное выполнение устройства деления и согласования максимально простым. Так же технический результат достигается за счет того, что края электродов соседних излучателей Вивальди, расположенные на различных сторонах подложки перекрываются друг над другом с постоянной шириной, поэтому электромагнитная волна, распространяющаяся между металлическими электродами соседних излучателей Вивальди будет излучаться в пространство с вертикальной поляризацией и не будет искажать основную диаграмму направленности, которая имеет горизонтальную поляризацию, и диаграмма направленности с горизонтальной поляризацией будет иметь минимальную неравномерность.The technical result achieved in the utility model consists in creating an omnidirectional printed antenna array, which is implemented on a single-layer circular dielectric substrate, which makes it possible to obtain a constructive bridge device for signal division, symmetrization and matching as simple as possible, to increase broadband, and spurious radiation of the electrodes of adjacent emitters Vivaldi will have vertical polarization and will not distort the main radiation pattern, which has horizontal hydrochloric polarization. This is achieved due to the fact that the input resistances of all two-sided two-wire lines of Vivaldi radiators turn out to be connected in parallel to the conductors of the exciting coaxial line, as a result of which the microwave signals entering the two-wire lines and then to sections of exponentially expanding lines of each radiator will be equal in amplitude and phase, and the diagram the directivity of the antenna array in the azimuthal plane will be circular (omnidirectional), while the areas of two-way extending to the ring electrode -period lines disposed on the second side of the substrate, together with the constant width portion electrode metallization on the first side of the dielectric substrate form a balun transition to provide a constructive arrangement division and matching device as simple as possible. The technical result is also achieved due to the fact that the edges of the electrodes of neighboring Vivaldi radiators located on different sides of the substrate overlap each other with a constant width, so the electromagnetic wave propagating between the metal electrodes of neighboring Vivaldi radiators will be emitted into the space with vertical polarization and will not distort the main radiation pattern that has horizontal polarization, and the horizontal radiation pattern children to have minimal unevenness.

Заявляемое устройство поясняется чертежами. На фиг. 1 схематически показана топология металлизации антенны на первой стороне диэлектрической подложки, на фиг. 2 - топология металлизации на второй стороне подложки.The inventive device is illustrated by drawings. In FIG. 1 schematically shows the metallization topology of the antenna on the first side of the dielectric substrate, FIG. 2 - metallization topology on the second side of the substrate.

Заявляемая всенаправленная печатная антенная решетка содержит круглую диэлектрическую подложку 1, расширяющиеся к краю подложки, электроды двухстороннего излучателя Вивальди 2, расположенные на первой стороне подложки 1, проводники однородных двухпроводных линий 3, также расположенные на первой стороне подложки, идущие от электродов 2 к круговому электроду в центре первой стороны подложки, электроды двухстороннего излучателя Вивальди 4, расположенные на второй стороне подложки 1 и образующие с электродами 2 расширяющуюся по экспоненциальному закону щелевую линию, проводники однородных двухпроводных линий 5, расположенные на второй стороне подложки, имеющие такую же ширину, как и проводники 3, расширяющиеся к центру второй стороны подложки участки проводников двухпроводных линий 6, кольцевой электрод 8 на втором слое металлизации, к которому подключены расширяющиеся к центру подложки участки проводников двухпроводных линий 6, круговой электрод на первом слое металлизации подложки 7 с металлизированным отверстием связи, проходящим через подложку. При этом края противоположных электродов 2 и 4 соседних излучателей Вивальди, расположенных на первой и второй сторонах диэлектрической подложки, перекрываются с постоянной шириной.The inventive omnidirectional printed antenna array contains a circular dielectric substrate 1, expanding to the edge of the substrate, electrodes of a two-sided Vivaldi radiator 2, located on the first side of the substrate 1, conductors of homogeneous two-wire lines 3, also located on the first side of the substrate, going from the electrodes 2 to the circular electrode in the center of the first side of the substrate, the electrodes of a two-sided Vivaldi radiator 4 located on the second side of the substrate 1 and forming exponentially expanding with the electrodes 2 According to the law, a slot line, conductors of homogeneous two-wire lines 5, located on the second side of the substrate, having the same width as the conductors 3, expanding to the center of the second side of the substrate, sections of the conductors of two-wire lines 6, an annular electrode 8 on the second metallization layer to which are connected sections of the conductors of two-wire lines 6 expanding toward the center of the substrate, a circular electrode on the first metallization layer of the substrate 7 with a metallized communication hole passing through the substrate. In this case, the edges of the opposite electrodes 2 and 4 of the neighboring Vivaldi radiators located on the first and second sides of the dielectric substrate overlap with a constant width.

Расходящиеся в разные стороны электроды 2 и 4 на разных сторонах металлизации подложки образуют двухсторонний излучатель Вивальди (antipodal Vivaldi antenna) со щелью между ними расширяющейся по экспоненциальному закону, участки двухпроводных линий 3 и 5 образуют однородную часть излучателя Вивальди, участки двухпроводных линий, образованные электродами 3 и расширяющимися к центру участками электродов 6 образуют симметрирующие трансформаторы для перехода от несимметричного коаксиального кабеля к симметричным двухпроводным линиям 3 и 5, кольцевой электрод на втором слое металлизации 8 служит для подключения внешней оплетки возбуждающей коаксиальной линии, круговой электрод с металлизированным отверстием связи 7 служит для подключения проводников 3 к центральному проводнику возбуждающей антенну коаксиальной линии. Проводники 3, подключенные к круговому электроду 7 на первой стороне подложки и проводники 5 и 6, подключенные к кольцевому электроду 8 на второй стороне металлизации подложки образуют собой равноамплитудный и синфазный делитель мощности сигнала на число равное числу щелевых излучателей Вивальди.Diverging electrodes 2 and 4 on opposite sides on different sides of the metallization of the substrate form a two-sided Vivaldi radiator (antipodal Vivaldi antenna) with a gap between them expanding exponentially, sections of two-wire lines 3 and 5 form a homogeneous part of the Vivaldi radiator, sections of two-wire lines formed by electrodes 3 and expanding to the center sections of the electrodes 6 form symmetrical transformers for the transition from an asymmetric coaxial cable to symmetrical two-wire lines 3 and 5, ring e the electrode on the second metallization layer 8 serves to connect the outer braid of the exciting coaxial line, the circular electrode with a metallized communication hole 7 serves to connect the conductors 3 to the Central conductor of the exciting antenna of the coaxial line. Conductors 3 connected to the circular electrode 7 on the first side of the substrate and conductors 5 and 6 connected to the ring electrode 8 on the second side of the metallization of the substrate form an equal-amplitude and common-mode divider of the signal power by a number equal to the number of slotted Vivaldi emitters.

Электроды соседних излучателей Вивальди, расположенные на противоположных сторонах подложки, возбуждаются делителем в противофазе, и получающаяся на их краях линия будет излучать сигнал горизонтальной поляризации в противофазе с основным излучением элементов Вивальди, искажая форму диаграммы направленности, увеличивая ее неравномерность. Взаимно перекрывающиеся с постоянной шириной края противоположных электродов, расположенных на первой 2 и второй 4 сторонах металлизации подложки образуют двухпроводную линию, в которой вектор электрического поля будет направлен вертикально от электрода 2 к электроду 4 (или наоборот в зависимости от фазы сигнала), что позволит избежать излучения сигнала с горизонтальной поляризацией и искажений азимутальной диаграммы направленности.The electrodes of neighboring Vivaldi emitters located on opposite sides of the substrate are excited by the divider in antiphase, and the line obtained at their edges will emit a horizontal polarization signal in antiphase with the main radiation of the Vivaldi elements, distorting the shape of the radiation pattern, increasing its unevenness. The edges of the opposite electrodes mutually overlapping with a constant width, located on the first 2 and second 4 sides of the metallization of the substrate form a two-wire line in which the electric field vector will be directed vertically from electrode 2 to electrode 4 (or vice versa, depending on the phase of the signal), which will avoid radiation signal with horizontal polarization and distortion of the azimuthal radiation pattern.

Заявляемая всенаправленная печатная антенная решетка работает следующим образом. Входной сигнал от возбуждающей антенну коаксиальной линии поступает на мостовой делитель через круговой электрод 7 с металлизированным отверстием, проходящим через подложку и далее проводники двухпроводных линий 3, а также проводники 6 через кольцевой электрод 8 на второй стороне подложки. В равноамплитудном и синфазном делителе мощности, образованном проводниками 3, 5 и 6 входные сопротивления всех двухсторонних двухпроводных линий 3, 5 и 6 оказываются подключенными параллельно к центральному проводнику и оплетке возбуждающей коаксиальной линии в результате чего СВЧ сигналы, поступающие в двухпроводные линии 3 и 5, разделенные по числу излучателей Вивальди, будут равны по амплитуде и фазе и через них поступают на расширяющиеся экспоненциальному закону электроды двухсторонних излучателей Вивальди 2 и 4, между которым возникает бегущая волна сигнала с горизонтальным направлением электрического поля, синфазно излучающаяся из всех излучателей в пространство. В результате за счет суммирования диаграмм направленности идентичных синфазно и равноамплитудно возбуждаемых двухсторонних излучателей Вивальди, размещенных по кольцу с одинаковым угловым шагом относительно центральной оси, получается всенаправленная печатная антенная решетка в азимутальной плоскости, работающая на горизонтальной поляризации.The inventive omnidirectional printed antenna array operates as follows. The input signal from the coaxial line exciting antenna is fed to the bridge divider through a circular electrode 7 with a metallized hole passing through the substrate and then the conductors of two-wire lines 3, as well as conductors 6 through a ring electrode 8 on the second side of the substrate. In an equal-amplitude and common-mode power divider formed by conductors 3, 5 and 6, the input resistances of all two-sided two-wire lines 3, 5 and 6 turn out to be connected in parallel to the central conductor and the braid of the exciting coaxial line, as a result of which the microwave signals entering the two-wire lines 3 and 5, divided by the number of Vivaldi emitters, will be equal in amplitude and phase and through them are supplied to the expanding exponentially electrodes of the two-way Vivaldi emitters 2 and 4, between which There is a traveling wave of a signal with a horizontal direction of the electric field, in-phase emitted from all emitters into space. As a result, by summing the radiation patterns of identical in-phase and equal-amplitude excited two-sided Vivaldi radiators placed in a ring with the same angular pitch relative to the central axis, an omnidirectional printed antenna array in the azimuthal plane operating on horizontal polarization is obtained.

Двухпроводные линии, образованные взаимно перекрывающимися с постоянной шириной краями противоположных электродов 2 и 4 соседних излучателей Вивальди, расположенных соответственно на первой и второй сторонах металлизации подложки, также будут излучать сигнал в пространство, однако этот сигнал будет иметь вертикальную поляризацию и не будет сказываться на основной диаграмме направленности с горизонтальной поляризацией, получаемой с помощью излучателей Вивальди, а по уровню он будет мал (примерно на -30-35 дБ), поскольку токи на краях электродов двухсторонних излучателей Вивальди существенно меньше, чем токи вдоль щели излучателей. Если требуется большее подавление сигнала кроссполяризации, то на перекрывающихся краях электродов соседних излучателей Вивальди могут быть установлены балластные резисторы, номинал которых будет равен волновому сопротивлению образованной краями электродов двухпроводной линии.Two-wire lines formed by mutually overlapping edges of opposite electrodes 2 and 4 of adjacent Vivaldi radiators located on the first and second sides of the metallization substrate, respectively, will also emit a signal into space, however, this signal will have vertical polarization and will not affect the main diagram directivity with horizontal polarization obtained using Vivaldi emitters, and in level it will be small (approximately -30-35 dB), since the currents at the edges of the electric There are significantly fewer trodes of double-sided Vivaldi emitters than currents along the slit of emitters. If greater suppression of the cross-polarization signal is required, then ballast resistors can be installed on the overlapping edges of the electrodes of the neighboring Vivaldi emitters, the value of which will be equal to the wave resistance of the two-wire line formed by the edges of the electrodes.

Таким образом, заявляемая всенаправленная печатная антенная решетка, имеющая равномерную диаграмму направленности в горизонтальной плоскости, может быть изготовлена всего на однослойной подложке с любым числом излучателей Вивальди, что упрощает ее конструкцию и уменьшает стоимость, чем достигается первый из заявленного технического результата. Мостовой делитель мощности из параллельно соединенных радиально направленных двухпроводных линий, выполненный на двух сторонах подложки, обеспечивает равноамплитудное и синфазное деление возбуждающего сигнала и поступление его на излучатели Вивальди, а также повышает широкополосность.Thus, the claimed omnidirectional printed antenna array having a uniform radiation pattern in the horizontal plane can be made just on a single layer substrate with any number of Vivaldi emitters, which simplifies its design and reduces the cost, which is achieved by the first of the claimed technical result. A bridge power divider from parallel connected radially directed two-wire lines, made on both sides of the substrate, provides equal-amplitude and in-phase division of the exciting signal and its arrival at Vivaldi radiators, and also increases broadband.

Формирование двухпроводных линий с постоянным перекрытием на краях электродов соседних излучателей Вивальди, расположенных на противоположных сторонах подложки, предотвращает искажение диаграммы направленности за счет излучения сигналов горизонтальной поляризации с противоположным направлением основному излучению элементов Вивальди, чем достигается вторая часть технического результата.The formation of two-wire lines with constant overlap at the edges of the electrodes of adjacent Vivaldi emitters located on opposite sides of the substrate prevents the distortion of the radiation pattern due to the radiation of horizontal polarization signals with the opposite direction to the main radiation of the Vivaldi elements, which achieves the second part of the technical result.

Описание конструкции всенаправленной печатной антенной решетки и принципа ее работы доказывает достижение технических результатов - создана всенаправленная печатная антенная решетка, которая реализуется на однослойной круглой диэлектрической подложке, что позволяет получить конструктивное выполнение мостового устройства деления сигнала, симметрирования и согласования максимально простым, повысить широкополосность, а паразитное излучение электродов соседних излучателей Вивальди будет иметь вертикальную поляризацию и не будет искажать основную диаграмму направленности, которая имеет горизонтальную поляризацию.The description of the design of the omnidirectional printed antenna array and the principle of its operation proves the achievement of technical results - an omnidirectional printed antenna array is created, which is implemented on a single-layer round dielectric substrate, which makes it possible to construct the bridge device for signal division, symmetrization and matching as simple as possible, to increase broadband, and spurious the radiation of the electrodes of the neighboring Vivaldi emitters will have vertical polarization and will not distorts the basic radiation pattern that is horizontally polarized.

Количество расположенных по окружности излучателей Вивальди будет влиять на неравномерность диаграммы направленности антенны и ее характеристики: увеличение числа щелевых излучателей очевидно уменьшит неравномерность диаграммы направленности, с другой стороны это неизбежно уменьшит размер раскрыва излучателя и его коэффициент усиления на низких частотах, либо потребует увеличения радиуса окружности, по которой располагаются излучатели.The number of Vivaldi emitters located around the circumference will affect the irregularity of the antenna radiation pattern and its characteristics: an increase in the number of slot emitters will obviously reduce the irregularity of the radiation pattern, on the other hand, it will inevitably reduce the size of the aperture of the radiator and its gain at low frequencies, or require an increase in the radius of the circle, on which emitters are located.

Claims

An omnidirectional printed antenna array containing a round dielectric substrate, on the first side of which are made Vivaldi slot emitters placed along the ring with the same angular pitch with respect to the central axis, containing an inhomogeneous slot line portion formed by electrodes that contain portions that exponentially expand towards the edge of the substrate , a bridge device of equal amplitude and common mode division of the exciting signal according to the number of emitters, as well as the exciting coaxial line, characterized in that on the second side of the substrate there are additionally placed electrodes that together with the electrodes of the first side form a two-sided Vivaldi radiator, and the edges of the electrodes of neighboring Vivaldi radiators located on the first and second sides of the dielectric substrate overlap with a constant width, located in the center of the first side of the substrate a circular electrode, to which a central conductor of the exciting coaxial line is connected through a metallized communication hole passing through the substrate, and in the center of the second side of the substrate there is a ring electrode to which an external conductor of the coaxial line is connected, the bridge device is made in the form of two-wire lines, the conductors of which are located one below the other on both sides of the substrate and are connected at one end to the said electrodes of inhomogeneous sections of Vivaldi radiators, and at the other ends to the ring and circular electrodes, and the conductors of the two-wire lines on the first side of the substrate have a constant width, and the conductors on the second side contain expands it to an annular electrode portion.