RU2570598C1 - Method for compensation of surface impedance inhomogeneities - Google Patents
Method for compensation of surface impedance inhomogeneities Download PDFInfo
- Publication number
- RU2570598C1 RU2570598C1 RU2014130851/28A RU2014130851A RU2570598C1 RU 2570598 C1 RU2570598 C1 RU 2570598C1 RU 2014130851/28 A RU2014130851/28 A RU 2014130851/28A RU 2014130851 A RU2014130851 A RU 2014130851A RU 2570598 C1 RU2570598 C1 RU 2570598C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- value
- resistive
- antenna
- impedance
- elements
- Prior art date
Links
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в малогабаритных антеннах для ведения радиосвязи, навигации.The invention relates to antenna technology and can be used in small antennas for radio communications, navigation.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ [1], включающий операции согласования импеданса нагрузки, состоящего из сопротивления, шунтированного емкостью, с помощью конечного числа согласующих импедансных цепей, включающих в свой состав последовательно соединенные индуктивности и параллельно соединенные емкости.Closest to the proposed method is the method [1], including the operation of matching the impedance of the load, consisting of resistance, shunted by the capacitance, using a finite number of matching impedance circuits, including in series inductors and parallel connected capacitors.
Недостатком способа-прототипа является сравнительно узкий диапазон частот, в котором может быть достигнут приемлемый уровень согласования в связи с фундаментальными ограничениями полосы согласования импедансов посредством реактивных цепей.The disadvantage of the prototype method is the relatively narrow frequency range in which an acceptable level of coordination can be achieved due to the fundamental limitations of the impedance matching band through reactive circuits.
Задача изобретения - обеспечение компенсации отражений электромагнитной волны от неоднородностей типа короткого замыкания поверхностного импеданса антенны в полосе перекрытия 1:20.The objective of the invention is the provision of compensation for reflections of the electromagnetic wave from inhomogeneities such as short circuits of the surface impedance of the antenna in the overlapping band of 1:20.
Поставленная задача достигается тем, что в способе компенсации неоднородностей поверхностного импеданса антенны, включающем операции размещения на излучателе антенны элементов линии распределенного импеданса, согласно изобретению, в качестве элементов линии распределенного импеданса используют резистивные элементы, располагая их на излучателе антенны через равные отрезки, при этом величину каждого резистивного элемента выбирают из соотношения:The problem is achieved in that in a method for compensating for inhomogeneities of the surface impedance of an antenna, including the operation of placing elements of a distributed impedance line on an antenna emitter, according to the invention, resistive elements are used as elements of a distributed impedance line, placing them on the antenna emitter through equal lengths, wherein each resistive element is selected from the ratio:
где R(l,A) - величина резистивного элемента, расположенного на удалении l от начала линии распределенного импеданса длиной L; Rкз - величины резистивного сопротивления, являющиеся эквивалентами импедансам холостого хода (большое значение величины резистивного сопротивления) и короткого замыкания хода (малое значение величины резистивного сопротивления) соответственно; Г - уровень согласования Г=|(Rкз-Rхх)/(Rкз+Rхх)|; A - величина, равная отношению уровня согласования Г к максимальному заданному уровню согласования Гmax; φ(l,A) - функция, выраженная соотношением:where R (l, A) is the value of the resistive element located at a distance l from the beginning of the distributed impedance line of length L; R KZ - resistive values, which are equivalent to the idle impedances (a large value of the resistive value) and short circuit (small value of the resistive resistance), respectively; Г - level of coordination Г = | (R кз -R хх ) / (R кз + R хх ) |; A is a value equal to the ratio of the level of coordination G to the maximum specified level of coordination G max ; φ (l, A) is a function expressed by the relation:
где I1(x) - модифицированная функция Бесселя первого рода, при этом количество резистивных элементов выбирают таким, чтобы при аппроксимации функции распределения величины резистивных элементов R(l,A) набором резистивных элементов, квадрат разности номинала резистивного элемента на расстоянии l от начала линии распределенного импеданса и значения функции R(l,A) был наименьшим.where I 1 (x) is the modified Bessel function of the first kind, while the number of resistive elements is chosen so that when approximating the distribution function of the value of resistive elements R (l, A) by a set of resistive elements, the square of the difference in the nominal value of the resistive element at a distance l from the beginning of the line distributed impedance and the value of the function R (l, A) was the smallest.
На фигуре представлен график функции распределения величины резистивного элемента (в Ом) в зависимости от положения резистивного элемента вдоль длины линии распределенного импеданса (общей протяженностью в 0.02λ, где λ - наибольшая длина волны рабочего диапазона), один конец которой контактирует с неоднородностью поверхностного импеданса антенны, другой конец нагружен на волновое сопротивление антенны.The figure shows a graph of the distribution function of the value of the resistive element (in Ohms) depending on the position of the resistive element along the length of the distributed impedance line (with a total length of 0.02λ, where λ is the longest wavelength of the operating range), one end of which is in contact with the inhomogeneity of the surface impedance of the antenna , the other end is loaded on the impedance of the antenna.
Предлагаемый способ работает следующим образом. Компенсирующая отражения от неоднородностей типа короткого замыкания поверхностного импеданса антенны линия распределенного импеданса содержит резистивные элементы, равномерно распределенные по ее длине при этом величину каждого резистивного элемента выбирают из соотношения:The proposed method works as follows. Compensating reflections from inhomogeneities such as short circuits of the surface impedance of the antenna, the distributed impedance line contains resistive elements uniformly distributed along its length, and the value of each resistive element is selected from the relation:
где R(l,A) - величина резистивного элемента, расположенного на удалении l от начала линии распределенного импеданса длиной L; Rхх, Rкз - величины резистивного сопротивления, являющиеся эквивалентами импедансам холостого хода (большое значение величины резистивного сопротивления) и короткого замыкания хода (малое значение величины резистивного сопротивления) соответственно; Г - уровень согласования Г=|(Rкз-Rхх)/(Rкз+Rхх)|; A - величина, равная отношению уровня согласования Г к максимальному заданному уровню согласования Гmax; φ(l,A) - функция, выраженная соотношением:where R (l, A) is the value of the resistive element located at a distance l from the beginning of the distributed impedance line of length L; R xx , R KZ - resistive values, which are equivalent to the impedances of idling (large value of the resistive value) and short circuit (small value of the resistive resistance), respectively; Г - level of coordination Г = | (R кз -R хх ) / (R кз + R хх ) |; A is a value equal to the ratio of the level of coordination G to the maximum specified level of coordination G max ; φ (l, A) is a function expressed by the relation:
где I1(x) - модифицированная функция Бесселя первого рода.where I 1 (x) is the modified Bessel function of the first kind.
Вид функции R(l,A) может быть иным, обеспечивающим плавный переход от величины резистивного сопротивления, являющегося эквивалентом короткого замыкания (соответствует малому значению величины резистивного сопротивления) к величине резистивного сопротивления, являющегося эквивалентом холостого хода (соответствует большому значению величины резистивного сопротивления).The form of the function R (l, A) may be different, providing a smooth transition from the value of resistive resistance, which is the equivalent of a short circuit (corresponds to a small value of the resistive resistance) to the value of resistive resistance, which is the equivalent of idling (corresponds to a large value of the resistive resistance).
Количество резистивных элементов выбирается исходя из величины подводимой в антенне мощности и определяется таким, чтобы при аппроксимации функции распределения величины резистивных элементов R(l,A) набором резистивных элементов квадрат разности номинала резистивного элемента на расстоянии l от начала линии распределенного импеданса и значения функции R(l,A) был наименьшим. Элементы линии распределенного импеданса разбивают ее на отрезки, причем ближайший к неоднородности отрезок одним своим концом контактирует с неоднородностью поверхностного импеданса (типа короткого замыкания) антенны, другой его конец нагружен на резистивный элемент линии распределенного импеданса с наименьшим номиналом. Таким образом, следующий по порядку отрезок линии распределенного импеданса одним своим концом, ближайшим к неоднородности, нагружен на параллельно соединенные резистивную нагрузку и реактивную нагрузку отрезка линии с короткозамыкающей перемычкой на конце. Каждый отрезок линии между двумя резистивными элементами осуществляет трансформацию импеданса от одного своего конца к другому, согласно соотношению:The number of resistive elements is selected based on the power input to the antenna and is determined so that when approximating the distribution function of the value of resistive elements R (l, A) by a set of resistive elements, the square of the difference in the nominal value of the resistive element at a distance l from the beginning of the distributed impedance line and the value of the function R ( l, A) was the smallest. The elements of the distributed impedance line break it into segments, the segment closest to the inhomogeneity at one end contacting the heterogeneity of the surface impedance (such as a short circuit) of the antenna, its other end is loaded on the resistive element of the distributed impedance line with the smallest nominal value. Thus, the next in order segment of the distributed impedance line with one of its ends closest to the heterogeneity is loaded on the resistive load and reactive load of the line segment with a short-circuit jumper at the end connected in parallel. Each line segment between two resistive elements transforms the impedance from one end to the other, according to the ratio:
где W - волновое сопротивление антенны; θ - электрическая длина отрезка линии распределенного импеданса; Z1, Z2 - импедансные нагрузки на одном и другом конце линии распределенного импеданса соответственно.where W is the wave impedance of the antenna; θ is the electrical length of the line segment of the distributed impedance; Z1, Z2 - impedance loads at one and the other end of the distributed impedance line, respectively.
Таким образом, ближайший к неоднородности конец последующего отрезка линии оказывается нагруженным на параллельно включенные, странсформированные предыдущим отрезком линии, импеданс и резистивный элемент линии распределенного импеданса. Наиболее удаленный от неоднородностей отрезок линии одним своим концом нагружен на параллельно включенные, странсформированные предыдущим отрезком линии, импеданс и резистивный элемент линии распределенного импеданса, другим же своим концом нагружен на поверхностный импеданс антенны. Номинал резистивных нагрузок плавно повышается вдоль длины импедансной линии в направлении от короткозамкнутого конца, что обеспечивает наилучшее согласование поверхностного импеданса антенны с неоднородностью типа короткозамкнутой перемычки.Thus, the end of the next line segment closest to the heterogeneity is loaded on the parallel-connected, country-formed by the previous line segment, impedance and resistive element of the distributed impedance line. The line segment farthest from the inhomogeneities is loaded with one end on the parallel-connected, formed by the previous line segment, impedance and resistive element of the distributed impedance line, the other end is loaded on the surface impedance of the antenna. The value of resistive loads gradually increases along the length of the impedance line in the direction from the short-circuited end, which ensures the best matching of the surface impedance of the antenna with inhomogeneity such as a short-circuit jumper.
Источники информацииInformation sources
1. Фано Р.М. «Теоретические ограничения полосы согласования произвольных импедансов». - М.: Советское радио, 1965 - 72 с.1. Fano R.M. "Theoretical limitations of the band matching of arbitrary impedances." - M .: Soviet Radio, 1965 - 72 p.
Claims (1)
где R(l, А) - величина резистивного элемента, расположенного на удалении l от начала линии распределенного импеданса длиной L; Rxx, Rкз - величины резистивного сопротивления, являющиеся эквивалентами импедансам холостого хода (большое значение величины резистивного сопротивления) и короткого замыкания хода (малое значение величины резистивного сопротивления) соответственно; Г - уровень согласования
где I1(х) - модифицированная функция Бесселя первого рода, при этом количество резистивных элементов выбирают таким, чтобы при аппроксимации функции распределения величины резистивных элементов R(l, А) набором резистивных элементов квадрат разности номинала резистивного элемента на расстоянии l от начала линии распределенного импеданса и значения функции R(l, А) был наименьшим. A method of compensating for inhomogeneities in the surface impedance of an antenna, including the operation of placing elements of a distributed impedance line on an antenna emitter, characterized in that resistive elements are used as elements of a distributed impedance line, placing them on the antenna emitter through equal segments, and the value of each resistive element is selected from the ratio :
where R (l, A) is the value of the resistive element located at a distance l from the beginning of the distributed impedance line of length L; R xx , R KZ - resistive values, which are equivalent to the impedances of idling (large value of the resistive value) and short circuit (small value of the resistive resistance), respectively; G - level of coordination
where I 1 (x) is the modified Bessel function of the first kind, while the number of resistive elements is chosen so that when approximating the distribution function of the value of the resistive elements R (l, A) by a set of resistive elements, the square of the difference in the nominal value of the resistive element at a distance l from the beginning of the line of the distributed impedance and the value of the function R (l, A) was the smallest.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014130851/28A RU2570598C1 (en) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | Method for compensation of surface impedance inhomogeneities |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014130851/28A RU2570598C1 (en) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | Method for compensation of surface impedance inhomogeneities |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2570598C1 true RU2570598C1 (en) | 2015-12-10 |
Family
ID=54846659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014130851/28A RU2570598C1 (en) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | Method for compensation of surface impedance inhomogeneities |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2570598C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5862458A (en) * | 1995-04-18 | 1999-01-19 | Nec Corporation | Impedance matching circuit in transmitter circuit and control method thereof |
| RU2262783C1 (en) * | 2004-05-05 | 2005-10-20 | Томский Государственный Университет Систем Управления И Радиоэлектроники (Тусур) | High-frequency transceiving antenna system |
| RU2315401C1 (en) * | 2006-04-28 | 2008-01-20 | Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники | High-voltage transceiving antenna combination |
| RU2010145173A (en) * | 2008-04-08 | 2012-05-20 | Телефонактиболагет Л М Эрикссон (Пабл) (Se) | SYSTEM AND METHOD FOR ADAPTIVE MATCHING OF ANTENNA IMPEDANCE |
-
2014
- 2014-07-24 RU RU2014130851/28A patent/RU2570598C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5862458A (en) * | 1995-04-18 | 1999-01-19 | Nec Corporation | Impedance matching circuit in transmitter circuit and control method thereof |
| RU2262783C1 (en) * | 2004-05-05 | 2005-10-20 | Томский Государственный Университет Систем Управления И Радиоэлектроники (Тусур) | High-frequency transceiving antenna system |
| RU2315401C1 (en) * | 2006-04-28 | 2008-01-20 | Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники | High-voltage transceiving antenna combination |
| RU2010145173A (en) * | 2008-04-08 | 2012-05-20 | Телефонактиболагет Л М Эрикссон (Пабл) (Se) | SYSTEM AND METHOD FOR ADAPTIVE MATCHING OF ANTENNA IMPEDANCE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5953603B2 (en) | Microwave rectifier circuit, rectenna circuit including the same, and contactless connector | |
| KR101757974B1 (en) | Unequal Gysel power divider | |
| US8789003B1 (en) | Millimeter wave phase shifters using tunable transmission lines | |
| US9800434B2 (en) | Millimeter wave phase shifters using tunable transmission lines | |
| Mishra et al. | Design of an ultra-wideband Wilkinson power divider | |
| US7855614B2 (en) | Integrated circuit transmission lines, methods for designing integrated circuits using the same and methods to improve return loss | |
| CN104409859A (en) | High-gain low-side lobe half-height waveguide wide side slot antenna and design method thereof | |
| Rengarajan et al. | Stability analysis of superluminal waveguides periodically loaded with non-Foster circuits | |
| RU2570598C1 (en) | Method for compensation of surface impedance inhomogeneities | |
| CN111082207B (en) | Antenna structure and electronic equipment | |
| Kao et al. | Design and analysis of UWB TEM horn antenna for ground penetrating radar applications | |
| CN105322263B (en) | Microwave one-to-N power divider | |
| RU2655038C1 (en) | Power divider | |
| Li et al. | Novel absorptive design of common-mode filter at desired frequency band | |
| Urbanavičius et al. | Simulation of the meander delay line using the hybrid method | |
| CN104300229B (en) | Log-periodic antenna miniaturization method based on gradient factor | |
| RU131904U1 (en) | DOUBLE-LINE TRANSFORMER | |
| Wu et al. | Unidirectional reciprocal DC-block impedance transformer with flatness and broadband negative group delay characteristics | |
| TWI610535B (en) | Discrete-time multi-band impedance transformers for load impedance matching | |
| RU2534956C1 (en) | BROADBAND π/2 PHASE CHANGER | |
| RU2692111C1 (en) | Power divider | |
| KR101214913B1 (en) | Tunable impedance transformer using multi-conductor coupled lines | |
| Stedler et al. | Noise investigation of an active non-Foster matching network for small antennas | |
| JP2018528752A5 (en) | ||
| CN107947754B (en) | Broadband high-performance attenuation circuit |