ITRM20100512A1

ITRM20100512A1 - HYBRID OPENING ANTENNA WITH REFLECTOR

Info

Publication number: ITRM20100512A1
Application number: IT000512A
Authority: IT
Inventors: Luca Scorrano
Original assignee: Clu Tech Srl
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2012-04-02

Description

Descrizione Description

La presente invenzione riguarda un dispositivo denominato Antenna Stampata Ibrida ad Elementi Radianti Multipli che viene realizzato in modo tale da possedere un'elevata direttività. The present invention relates to a device called Hybrid Molded Antenna with Multiple Radiant Elements which is made in such a way as to possess a high directivity.

Sono noti sul mercato antenne stampate alimentate mediante accoppiamento elettromagnetico di una microstriscia con l’antenna tramite una fenditura praticata sul piano di massa. There are known on the market printed antennas powered by electromagnetic coupling of a microstrip with the antenna through a slit made on the ground plane.

Sono altresì note antenne ad apertura realizzate praticando fenditure in guide d’onda metalliche rettangolari o ellittiche. Aperture antennas are also known made by making slits in rectangular or elliptical metal waveguides.

Sono ancora note in letteratura antenne ad apertura alimentate con linee a microstriscia. La presente invenzione combina invece le sopracitate metodologie di progetto per ottenere un’antenna stampata compatta di spessore non superiore ad un quarto di lunghezza d’onda nel vuoto alla frequenza di progetto ad alto guadagno ed efficienza, con ridotti costi realizzativi ed a bassissima radiazione posteriore. Aperture antennas fed with microstrip lines are still known in the literature. The present invention, on the other hand, combines the aforementioned design methodologies to obtain a compact molded antenna with a thickness not exceeding a quarter of a wavelength in vacuum at the design frequency with high gain and efficiency, with reduced manufacturing costs and with very low back radiation. .

Ottenere alti valori di direttività, maggiore di 12dBi sulla banda di funzionamento, tramite una sola antenna evita il consueto ricorso ad un array di elementi per la formazione del fascio con la direttività desiderata, permettendo inoltre una riduzione dei costi di produzione e di esercizio. Evitando il ricorso ad una rete formatrice di fascio infatti, le performance dell’antenna in oggetto risultano le stesse sia in ricezione che in trasmissione. Impiegare più elementi radianti alimentati, comporta infatti o lo svantaggio economico di impiegare un numero di ricetrasmettitori pari a quello delle antenne oppure di progettare una rete di alimentazione che introduce perdite addizionali nel sistema, causate dalle non idealità dei divisori di potenza e/o degli accoppiatori direzionali coinvolti nel suo progetto. L’apertura di forma poligonale è alimentata da una fenditura praticata nel piano di massa di una lìnea a microstriscia collegata all’alimentazione. Questo tipo di alimentazione, a fronte di una estrema semplicità realizzativa, ha come svantaggio quello di generare un lobo di radiazione posteriore non trascurabile dovuto al non perfetto accoppiamento tra la linea a microstriscia e l’apertura. L’accoppiamento può essere migliorato variando la forma della fenditura del piano di massa o caricando la parte terminale della stripline. Sono di comune utilizzo aperture a dog-bone, ad H, a farfalla, o, alternativamente il tratto terminale della -linea a microstriscia viene affiancato da metallizzazioni aggiuntive o terminato con metallizzazioni aggiuntive di varie forme, ad esempio ad H, a T, a forma poligonale etc. etc. L’utilizzo di un riflettore piano o curvilineo, posto ad una distanza opportuna, permette una soppressione quasi totale della radiazione posteriore ed un consistente aumento della direttività. La forma dell'apertura d’antenna influenza invece il pattern di radiazione e l’eventuale presenza di lobi secondari ed è scelta sulla base delle specifiche di progetto. Obtaining high directivity values, greater than 12dBi on the operating band, through a single antenna avoids the usual use of an array of elements for the formation of the beam with the desired directivity, also allowing a reduction in production and operating costs. In fact, avoiding the use of a beam-forming network, the performance of the antenna in question is the same in both reception and transmission. In fact, using several powered radiant elements involves either the economic disadvantage of using a number of transceivers equal to that of the antennas or of designing a power supply network that introduces additional losses into the system, caused by the non-idealities of the power dividers and / or couplers. management involved in your project. The polygonal opening is fed by a slit made in the ground plane of a microstrip line connected to the power supply. This type of power supply, compared to an extreme simplicity of construction, has the disadvantage of generating a non-negligible rear radiation lobe due to the imperfect coupling between the microstrip line and the opening. The coupling can be improved by varying the shape of the slit in the ground plane or by loading the terminal part of the stripline. Dog-bone, H, butterfly openings are commonly used, or, alternatively, the terminal section of the microstrip line is flanked by additional metallizations or terminated with additional metallizations of various shapes, for example H, T, polygon shape etc. etc. The use of a flat or curvilinear reflector, placed at a suitable distance, allows an almost total suppression of the rear radiation and a substantial increase in directivity. The shape of the antenna aperture, on the other hand, influences the radiation pattern and the possible presence of secondary lobes and is chosen on the basis of the project specifications.

L’invenzione viene di seguito descritta, a scopo illustrativo e non limitativo, facendo riferimento alle seguenti figure allegate: The invention is described below, for illustrative and non-limiting purposes, referring to the following attached figures:

FIC.1 : schema del dispositivo. FIC.1: scheme of the device.

L’invenzione sfrutta il fatto che la componentistica elettronica odierna si basa per lo più sulla tecnologia planare dei circuiti stampati. The invention exploits the fact that today's electronic components are mostly based on the planar technology of printed circuits.

Nella FIG.l viene schematizzato il dispositivo, a scopo illustrativo e non limitativo, costituito da uno schermo metallico dove è praticata una apertura poligonale o ellissoidale (1), da una scheda stampata sulla quale è presente una microstriscia (3) con una opportuna terminazione o metallizzazioni aggiuntive (4) scelta tra quelle precedentemente descritte, nel cui piano di massa è praticata una fenditura (2) che accoppia il campo elettromagnetico guidato dalla microstrìscia all’apertura. L’alimentazione è portata tramite la microstriscia. Sulla parte posteriore ad una distanza elettrica di circa un quarto della lunghezza d’onda alla frequenza di progetto è presente un riflettore piano o curvilineo (5). I tre elementi di cui si compone l’antenna sono uniti da distanziatori di appositi materiali, collocati in opportune posizioni che non influenzino le caratteristiche radiative dell’antenna. In aggiunta, opzionalmente, è previsto l’uso di un radome (6), che applicato ermeticamente al riflettore sigilli l’antenna, proteggendola dagli agenti atmosferici. In FIG. 1 the device is schematized, for illustrative and non-limiting purposes, consisting of a metal screen where a polygonal or ellipsoidal opening (1) is made, a printed card on which there is a microstrip (3) with a suitable termination or additional metallizations (4) selected from those previously described, in whose ground plane a slit (2) is made which couples the electromagnetic field guided by the microstrip to the opening. The power supply is carried through the microstrip. On the back, at an electrical distance of about a quarter of the wavelength at the design frequency, there is a flat or curvilinear reflector (5). The three elements that make up the antenna are joined by spacers of special materials, placed in appropriate positions that do not affect the radiative characteristics of the antenna. In addition, optionally, the use of a radome (6) is provided, which hermetically applied to the reflector seals the antenna, protecting it from atmospheric agents.

Claims

Claims 1. The Hybrid Aperture Antenna Device with Reflector, characterized in that it has, FIG. a slit that feeds the opening; the transmission line can end with a stub made either by varying the shape of the terminal section of the microstrip or by placing additional metallizations alongside them, suitably spaced.

2. The Hybrid Opening Antenna Device with Reflector according to RIV.l characterized by the fact that it has a high directivity, even higher than 12dBi and small dimensions compared to antenna panels that have the same directivity.

3. The Hybrid Aperture Antenna Device with Reflector, characterized by the fact that, FIG. a distance not exceeding a quarter of the wavelength at the design frequency, of a flat or curved shape, in the case of a microstrip line.

4. The Hybrid Aperture Antenna Device with Reflector according to RIV.3 characterized by the fact that it presents a reduced rear radiation, and a directivity improved by the introduction of the reflector.

5. The Hybrid Opening Antenna Device with Reflector, characterized by the fact that it has polygonal or ellipsoidal metallizations near the power supply line or on its termination.

6. The Hybrid Opening Antenna Device with Reflector according to RIV.5 characterized by the fact of being able to adjust the operating frequency by varying the shape and position of the metallizations in question in RIV.5, leaving the overall dimensions of the device unchanged.