АБОНЕНТСКАЯ АНТЕННА Российский патент 2009 года по МПК H01Q9/06 H01Q21/00 

Предлагаемое изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенн пользователей сетей цифрового эфирного телевидения MMDS или сетей беспроводного Интернета Wi-Fi, работающих в диапазонах 2,5-2,7 ГГц и 2,4-2,5 ГГц соответственно.

Опыт эксплуатации сетей MMDS и Wi-Fi показывает, что качество их работы в значительной степени зависит от коэффициента усиления абонентских антенн пользователей. Направленные антенны позволяют не только увеличить энергетику радиолинии, но и повысить устойчивость ее работы за счет ослабления интерференционных замираний, вызванных многолучевостью, особенно сильно проявляющейся в городских условиях.

В настоящее время в качестве абонентских антенн (www.parabola.ru) используют решетчатые экраны в форме вырезок из параболического зеркала, оснащенные специальными облучателями. Недостатком таких антенн является сильная зависимость коэффициента усиления от размеров зеркала и точности его изготовления.

Известна антенна (www.bester-ltd.ru) в виде плоской антенной решетки, излучателями которой являются прямоугольные секции, выполненные методом печатной технологии на поверхности стеклотекстолита. Для обеспечения однонаправленного приема излучатели установлены над плоским металлическим экраном. К недостатку данной антенны следует отнести большие размеры одиночного излучателя, ограничивающие при приемлемых размерах антенной решетки их число, а следовательно и коэффициент усиления антенны в целом. Кроме того, размещение на одной стороне излучателей и системы питания, что технологически более приемлемо, приводит к более сильному взаимному влиянию элементов друг на друга, снижающему, в конечной степени, к.п.д. антенны.

Значительно меньшими размерами в указанных диапазонах обладает излучатель, выполненный в виде двух прямоугольных рамок, расположенных в одной плоскости (В.П.Кисмерешкин. Телевизионные антенны для индивидуального приема. - М.: Радио и связь, 1982, рис.10, стр.18). Периметр каждой рамки равен средней длине волны. На основе таких рамок, сохраняя размеры антенны, можно построить антенную решетку с большим количеством излучателей, а следовательно, и большим коэффициентом усиления. Однако с ростом числа излучателей, подключаемых параллельно к системе питания, усложняется ее структура, а соответственно технология изготовления и настройка.

В качестве прототипа рассмотрим антенное устройство [Свидетельство на полезную модель №8166 от 29.09.97 г.], состоящее из двух, расположенных в одной плоскости рамок, с периметром, равным средней длине волны основного диапазона, и соединенных между собой посредством короткозамкнутых шлейф-вибраторов, длина которых равна четверти средней длины волны дополнительного диапазона. Питание антенны осуществляется в точке нулевого потенциала одной из рамок.

Недостатком данной антенны являются невысокая излучающая способность, большие размеры шлейф-вибраторов, рассчитанные на работу в низкочастотной части диапазона и перекрестное их включение, что усложняет технологию изготовления и увеличивает размеры антенны, не позволяющие использовать ее в качестве излучателя антенной решетки.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание фазированной антенной решетки с повышенным коэффициентом усиления, малыми размерами и оптимизированной системой питания за счет упрощения конструкции и повышения излучающей способности отдельного рамочного излучателя.

Поставленная задача решается с помощью предложенной конструкции антенны. Абонентская антенна состоит из излучателя в виде двух рамок, расположенных в одной плоскости, с периметром, равным средней длине волны основного диапазона, соединенных между собой посредством короткозамкнутых шлейф-вибраторов и питаемых в точках нулевого потенциала одной из рамок. Длина короткозамкнутых шлейфов находится в пределах 0,2-0,25 средней длины волны. В точки нулевого потенциала второй рамки через подобные шлейфы подключены последовательно один и более аналогичных излучателей, образующих излучающие модули антенной решетки, расположенные на лицевой поверхности радиопрозрачного основания. Посредством симметрирующих устройств излучающие модули подключены к схеме питания, оснащенной высокочастотным разъемом и выполненной методом печатной технологии на одной стороне фольгированного стеклотекстолита, закрепленного на обратной поверхности основания таким образом, что вторая металлизированная сторона стеклотекстолита служит отражающим экраном антенны.

В предложенной антенне распределенная схема питания возбуждает в каждом излучателе токи равной амплитуды и фазы, формируя тем самым синфазное излучение линейной поляризации в направлении нормали к раскрыву антенной решетки. Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости зависит от числа рамочных элементов в излучающем модуле, размещенных на одном этаже решетки, а в вертикальной плоскости от числа этажей. Достоинством предложенной конструкции является независимость входного сопротивления излучающего модуля от числа рамочных элементов в нем. Независимо от количества рамочных элементов в излучающем модуле его эквивалентная схема соответствует короткозамкнутой линии, пропорциональной четверти длины волны, имеющей большое входное сопротивление.

На чертеже показаны отдельные элементы и общий вид антенны, где:

1 - излучатель из двух рамок;

2 - излучающие модули;

3 - радиопрозрачное основание;

4 - симметрирующие устройства;

5 - схема питания;

6 - высокочастотный разъем;

7 - фольгированный стеклотекстолит.

Абонентская антенна состоит из излучателя 1 в виде двух расположенных в одной плоскости рамок с периметром, равным средней длине волны λ_ср рабочего диапазона, соединенные между собой короткозамкнутыми шлейфами и питаемых в точке нулевого потенциала одной из рамок. К данному излучателю в точке нулевого потенциала второй рамки через подобные шлейфы последовательно подключены один или несколько аналогичных излучателей, образующих излучающие модули 2 антенной решетки.

Попарно соединенные излучающие модули 2 располагаются на лицевой поверхности основания 3 и с помощью симметрирующих устройств 4 подключаются к схеме питания 5. Схема питания антенной решетки 5, оснащенная высокочастотным разъемом 6, выполнена методом печатной технологии на одной стороне фольгированного стеклотекстолита 7. Фольгированный стеклотекстолит закреплен на обратной поверхности основания таким образом, что его противоположная металлизированная сторона выполняет роль отражающего экрана антенны. Лицевая сторона антенны может быть защищена от метеоосадков радиопрозрачной пленкой.

Элементы антенны могут быть выполнены из металлических проводников или провода круглого сечения. В качестве основания может быть использован пенопласт повышенной плотности или фольгированный пластик, на поверхности которого методом печатной технологии нанесены излучающие модули фазированной решетки. Лицевая сторона антенны защищена от метеоосадков радиопрозрачной пленкой. Достоинством предлагаемой конструкции антенны является возможность наращивания числа рамочных элементов в излучающем модуле, сохраняя первоначальную структуру схемы питания.

Предлагаемое изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве антенн пользователей сетей цифрового эфирного телевидения MMDS или сетей беспроводного Интернета Wi-Fi, работающих в диапазонах 2,5-2,7 ГГц и 2,4-2,5 ГГц соответственно. Технический результат - создание фазированной антенной решетки с повышенным коэффициентом усиления, малыми размерами и оптимизированной системой питания за счет упрощения конструкции и повышения излучающей способности отдельного рамочного излучателя. Достигается тем, что абонентская антенна представляет собой антенную решетку, излучающими элементами которой являются модули, в основу построения которых положены квадратные рамки с периметром, равным средней длине волны рабочего диапазона, соединенные между собой короткозамкнутыми шлейфами. Излучающие модули располагаются на лицевой стороне радиопрозрачного основания, которые посредством симметрирующих устройств соединены со схемой питания, выполненной методом печатной технологии на одной из сторон фольгированного стеклотекстолита. Стеклотекстолит закреплен на обратной поверхности основания таким образом, что его металлизированная сторона выполняет роль отражающего экрана. Для защиты излучателей от метеоосадков они могут закрываться радиопрозрачной пленкой или специальным покрытием. 1 ил.

Абонентская антенна, состоящая из излучателя в виде двух рамок, расположенных в одной плоскости, с периметром, равным средней длине волны основного диапазона, соединенных между собой посредством короткозамкнутых шлейф-вибраторов и питаемых в точках нулевого потенциала одной из рамок, отличающаяся тем, что длина короткозамкнутых шлейфов находится в пределах 0,2÷0,25 средней длины волны, а в точки нулевого потенциала второй рамки через подобные шлейфы подключены последовательно один и более аналогичные излучатели, образующие излучающие модули антенной решетки, которые расположены на лицевой поверхности радиопрозрачного основания и посредством симметрирующих устройств подключены к схеме питания, оснащенной высокочастотным разъемом и выполненной методом печатной технологии на одной стороне фольгированного стеклотекстолита, закрепленного на обратной поверхности основания таким образом, что вторая металлизированная сторона стеклотекстолита служит отражающим экраном антенны.