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WO2018124868A1 - Titre : antenne microbande à fort gain pour les systèmes radars opérant dans la bande - Google Patents

Titre : antenne microbande à fort gain pour les systèmes radars opérant dans la bande Download PDF

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Publication number
WO2018124868A1
WO2018124868A1 PCT/MA2018/050002 MA2018050002W WO2018124868A1 WO 2018124868 A1 WO2018124868 A1 WO 2018124868A1 MA 2018050002 W MA2018050002 W MA 2018050002W WO 2018124868 A1 WO2018124868 A1 WO 2018124868A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
antenna according
antenna
band
radiating
radar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/MA2018/050002
Other languages
English (en)
Inventor
Mohammed ESSAAIDI
Iman BEN ISSA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universite Mohammed 5 Rabat
Original Assignee
Universite Mohammed 5 Rabat
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universite Mohammed 5 Rabat filed Critical Universite Mohammed 5 Rabat
Publication of WO2018124868A1 publication Critical patent/WO2018124868A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0428—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • H01Q15/0026—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective said selective devices having a stacked geometry or having multiple layers
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    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/006—Selective devices having photonic band gap materials or materials of which the material properties are frequency dependent, e.g. perforated substrates, high-impedance surfaces
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    • H01Q1/3208—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used
    • H01Q1/3233—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems

Definitions

  • the X band (8.0 - 12.0 GHz) is used in radar applications, including continuous aperture, pulsed, single polarization, dual polarization, synthetic aperture, and phased array radars.
  • X-band radar frequency sub-bands are used in civilian, military and governmental institutions for weather monitoring, air traffic control, maritime traffic control, defense monitoring and detection of speed of vehicles for law enforcement.
  • X-band is often used in modern radars.
  • the shorter X-band wavelengths allow higher resolution imaging from high resolution imaging radars for target identification and discrimination.
  • Antennas as in any other radar technology, play an axial role in radar devices and systems operating in the X band.
  • Figure 1 Antenna Geometry (a) with two layers of MTM and (b) without layers of MTM as well as (c) the geometry of the radiating elements. .
  • Figure 2 Return losses (parameter SI 1) of the X-band antenna without a metamaterial layer (MTM) and with one and two layers of MTM.
  • MTM metamaterial layer
  • Figure 3 Gain of the X-band antenna without a layer of MTM and with one and two layers of MTM.
  • Figure 4 Antenna diagram of the 10.14 GHz antenna.
  • Table 1 Frequency band and antenna gain (a) without MTM, (b) with a layer of
  • This invention provides a high gain microstrip antenna operating in the X band for radar systems.
  • the radiating element of this antenna is a square-shaped copper conductor whose two opposing vertices are truncated. There are four smaller square shaped radiating elements on each side of this element.
  • the power supply of this antenna is provided by a 50 ohm microstrip line.
  • Two layers of metamaterials (MTM) are placed respectively at 30 mm and 96.5 mm from the radiating element as shown in the Figurel. The system formed by these two layers of MTM behaves like a lens focusing the electromagnetic waves.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

Cette invention propose une antenne microbande (ou microstrip en anglais) compacte multi- bandes pour les systèmes radars fonctionnant dans la bande X (8.0 – 12.0 GHz). Cette bande est utilisée dans les applications radar, y compris les radars à ouverture continue, à impulsions, à polarisation unique, à double polarisation, à ouverture synthétique, et les réseaux en phase. Les sous-bandes de fréquences radar à bandes X sont utilisées dans les institutions civiles, militaires et gouvernementales pour la surveillance météorologique, le contrôle du trafic aérien, le contrôle de la circulation des navires maritimes, le suivi de la défense et la détection de la vitesse des véhicules

Description

Titre : Antenne microbande à fort gain pour les systèmes radars opérant dans la bande
X
Description :
La bande X (8.0 - 12.0 GHz) est utilisée dans les applications radar, y compris les radars à ouverture continue, à impulsions, à polarisation unique, à double polarisation, à ouverture synthétique, et les réseaux en phase. Les sous-bandes de fréquences radar à bandes X sont utilisées dans les institutions civiles, militaires et gouvernementales pour la surveillance météorologique, le contrôle du trafic aérien, le contrôle de la circulation des navires maritimes, le suivi de la défense et la détection de la vitesse des véhicules pour l'application de la loi.
La bande X est souvent utilisée dans les radars modernes. Les longueurs d'onde plus courtes de la bande X permettent une imagerie de résolution plus élevée à partir de radars d'imagerie à haute résolution pour l'identification et la discrimination des cibles.
Les antennes, comme dans toute autre technologie radars, jouent un rôle axial dans les dispositifs et systèmes radars opérant dans la bande X.
Brève description des figures :
Figure 1 : Géométrie de Antenne (a) avec deux couches de MTM et (b) sans couches de MTM ainsi que (c) la géométrie des éléments rayonnants. .
Figure 2 : Pertes de retour (paramètre SI 1) de l'antenne de bande X sans couche de méta- matériel (MTM) et avec une et deux couche de MTM.
Figure 3 : Gain de l'antenne de bande X sans couche de MTM et avec une et deux couche de MTM.
Figure 4 : Diagramme de rayonnement de l'antenne à 10.14 GHz.
Table 1 : Bande de fréquence et gain de l'antenne (a) sans MTM, (b) avec une couche de
MTM et (c) avec deux couches de MTM.
Table 2 : Paramètres géométriques et physiques de l'antenne de Bande X. Description détaillé
Cette invention propose une antenne microstrip à fort gain opérant dans la bande X pour les systèmes radars. Pour arriver à ce résultat nous avons opté pour la conception d'une antenne utilisant la technologie d'antennes micro-rubans imprimées sur un substrat diélectrique. L'élément rayonnant de cette antenne est un conducteur en cuivre de forme carrée dont deux sommets opposés sont tronqués. Il y a quatre éléments rayonnants de forme carrée de taille plus petite de chaque côté de cet élément. L'alimentation de cette antenne est assurée par une ligne microbande de 50 ohms. Deux couches de méta-matériaux (MTM) sont placées respectivement à 30 mm et 96.5 mm de l'élément rayonnant comme indiqué sur la Figurel . Le système formé par ces deux couches de MTM se comporte comme une lentille focalisant les ondes électromagnétiques. Tous les éléments conducteurs sont déposés sur des substrats diélectriques d'époxy FR4 de permittivité 4.4 et d'épaisseur 1.5mm. Les dimensions et les paramètres physiques de cette antenne sont donnés dans la Table 1. Par ailleurs, les caractéristiques de rayonnement de cette antenne, notamment, les bandes de fréquence, les gains correspondants ainsi que le diagramme de rayonnement sont données sur la table 2 et sur les Figure 2, 3 et 4. Les deux couches de MTM contribuent d'une façon appréciable à l'augmentation du gain de cette antenne de 3 unités. On remarque aussi un effet intéressant sur le diagramme de rayonnement qui devient directif, une propriété importante pour les applications radars.

Claims

Revendications
1. Antenne comportant une partie conductrice rayonnante de forme carrée, dont deux sommets opposés sont tronqués, et quatre éléments rayonnants de forme carrée de taille plus petite de chaque côté de cet élément caractérisée en ce que l'élément rayonnant est imprimé sur une lame diélectrique en FR4 de forme rectangulaire.
2. Antenne selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comporte un micro-ruban conducteur d'alimentation présentant une impédance caractéristique de 50 Ohms.
3. Antenne selon les revendications 1,2 caractérisée en ce que deux couches de méta- matériaux sont placées respectivement à 30 mm et 96.5 mm de l'élément rayonnant.
4. Antenne selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la surface de la partie conductrice rayonnante est inférieure ou égale à 4.5 cm2.
5. Antenne selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la partie conductrice rayonnante est de forme de base carrée.
6. Antenne selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la bande de fréquence couverte est la bande X (9.36 - 10.15 GHz).
7. Antenne selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le gain maximum et de 8.38 à 10.16GHz.
8. Antenne selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le diagramme de rayonnement est directif.
9. Antenne intégrable dans des dispositifs électroniques comportant une antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes.
10. Antenne selon la revendication 6 appropriée pour les systèmes radars et les systèmes de communication par satellite.
PCT/MA2018/050002 2016-12-30 2018-02-14 Titre : antenne microbande à fort gain pour les systèmes radars opérant dans la bande Ceased WO2018124868A1 (fr)

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MA39656A MA39656B1 (fr) 2016-12-30 2016-12-30 Antenne microbande à fort gain pour les systèmes radars opérant dans la bande x
MA39656 2016-12-30

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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