КОАКСИАЛЬНАЯ АНТЕННА С УТЕЧКАМИ Российский патент 2010 года по МПК H01Q13/20 

Настоящее изобретение относится к коаксиальной антенне с утечками, содержащей внутренний проводник, диэлектрик вокруг внутреннего проводника и экранирующий проводник, расположенный вокруг диэлектрика, экранирующий проводник имеет отверстия, распределенные в продольном направлении внутреннего проводника, для того, чтобы электромагнитная энергия проходила через них. В частности, такая излучающая коаксиальная антенна с утечками может использоваться в самолетах и в других применениях.

Излучающие и/или испускающие коаксиальные кабели могут применяться в качестве продольных антенн в ограниченных пространствах типа туннелей, шахт, зданий и/или в других вытянутых применениях, включая узкий горизонтальный коридор (например, железные дороги и автомагистрали). В современных применениях такие кабели могут применяться в вытянутых транспортных средствах, таких как самолеты, где существует необходимость в одно- или двухсторонней связи. Излучающие коаксиальные кабели поддерживают поверхностные волны, где часть энергии излучается радиально. Излучающие коаксиальные кабели работают в излучающем режиме или режиме сопряжения. Эти режимы соответствуют синфазному добавлению всех составляющих апертур.

Большинство известных излучающих и/или испускающих коаксиальных кабелей являются тяжелыми, большими в диаметре и негибкими. Исторически это не было проблемой, однако, так как применения, в которых они используются, такие как некоторые из упомянутых выше, не требуют легковесных или гибких кабелей. Однако особенно для использования, например, в самолетах, такие препятствия могут быть неблагоприятными.

Патент США 4 599 121 направлен на способ производства излучающего коаксиального кабеля посредством использования непрерывной экранирующей оплетки, имеющей отверстия, созданные в ней посредством отбрасывающих концов экранирующего проводника, когда оплетка движется в процессе производства.

Патент США 5 936 203 A направлен на излучающий коаксиальный кабель с наружным проводом, сформированным непрерывными множественными проводящими лентами. Множество проводящих полосок непрерывно обернуты соосно центральному проводнику и отделены диэлектрическим сердечником. Множество проводящих полосок определяют в сочетании другой проводник излучающего кабеля и определяют множество зазоров или отверстий между проводящими лентами для излучения и приема электромагнитной энергии в ответ на намагничивание током кабеля.

Патент США 4 339 733 имеет отношение к излучающему кабелю, содержащему, по меньшей мере, один центральный проводник, диэлектрический сердечник, окружающий центральный проводник, и множество излучающих оболочек, расположенных соосно центральному проводнику вдоль длины диэлектрического сердечника. В частности, оболочки выполнены посредством непрерывных структур, таких как оплетки, спирально или продольно обернутые структуры.

Патент DE 26 36 523 A1 направлен на излучающую коаксиальную линию передачи, которая покрыта изолирующим слоем. Подобные цилиндрические излучающие элементы эквидистатно помещены на линии и на расстоянии от центра до центра, равном длине волны средней частоты высокочастотного диапазона, которая передается в и через линию. Изолирующее покрытие изолирует внешний проводник относительно среды и задает поддерживающую поверхность для излучающих элементов. Каждый излучатель предпочтительно имеет длину, равную половине длины волны средней частоты диапазона передачи, который должен излучаться.

Никакой из известных излучающих и/или испускающих коаксиальных кабелей, таких как осуществленные в некоторых из вышеуказанных ссылок, не удовлетворяет всем требованиям для использования в авиационных применениях. В то время как гибкие конструкции, использующие открытую структуру оплетки, имеют ограниченную полосу частот и высокие продольные потери, конструкции с гофрированным внешним проводом, имеющим отверстия, имеют большой радиус изгиба и недостаток гибкости. В частности излучающий/испускающий коаксиальный кабель, предназначенный для использования в качестве распределенной антенны для беспроводных применений типа WLAN и GSM в самолетах, должен удовлетворять многим специфическим требованиям. Эти требования включают в себя то, что он должен быть гибким (иметь радиус изгиба 32 мм с меньшим, чем 1 Ом, изменением сопротивления), иметь высокую пропускную способность и полосу частот (400 МГц вплоть до 6 ГГц), легковесным (190 г/м), иметь низкую продольную потерю (затухание меньше чем 0.36 дБ/м при 6 ГГц), чтобы поддерживать работу в полосе частот вплоть до длины антенны, например, в 60 м. Излучающий/испускающий коаксиальный кабель для использования в самолете, должен быть гибким, поскольку он должен быть установлен внутри самолета, где многие другие препятствия требуют, что антенна не может проходить по прямой линии. Он должен иметь высокочастотную характеристику, так как многие из стандартов беспроводной связи работают при нескольких ГГц. Он должен иметь большую ширину полосы пропускания, так как каждый из стандартов беспроводной связи работает в своей собственной полосе частот в одной антенне. Он должен быть легковесным, чтобы согласовываться со спецификациями самолета с целью минимизировать вес самолета. Он должен иметь низкие продольные потери, чтобы позволить достаточную длину зоны действия при наличии достаточных потерь излучения, чтобы функционировать как принимающая и/или передающая антенна. В заключение, потери излучения должны быть однородными по протяженности и делать возможным секционный периферический шаблон излучения, чтобы поддерживать определенные требования по помехоустойчивости, определенные областью применения, например, спецификацией самолета.

Следовательно, целью настоящего изобретения является предоставление излучающей коаксиальной антенны, которая способна улучшить, по меньшей мере, некоторые из вышеупомянутых недостатков существующих решений.

Эта цель решается излучающей коаксиальной антенной согласно признакам пункта 1 и пункта 2 формулы. Варианты осуществления излучающей коаксиальной антенны согласно изобретению являются очевидными из зависимых пунктов формулы изобретения.

В частности, согласно первому аспекту изобретения излучающая коаксиальная антенна содержит внутренний проводник, диэлектрик вокруг внутреннего проводника и первый экранирующий проводник, расположенный вокруг диэлектрика, первый экранирующий проводник имеет отверстия, распределенные в продольном направлении внутреннего проводника, и приспособленные так, что электромагнитная энергия проходит через отверстия. Второй экранирующий проводник расположен вокруг первого экранирующего проводника, причем второй экранирующий проводник приспособлен покрывать, по меньшей мере, ряд отверстий первого экранирующего проводника в экранированной части для предотвращения прохождения электромагнитной энергии наружу антенны в экранированной части. Более того, второй экранирующий проводник размещен прерывисто в продольном направлении антенны, задавая непокрытые части первого экранирующего проводника в продольном направлении антенны, которые приспособлены так, чтобы электромагнитная энергия проходила через непокрытые части.

Согласно другому аспекту изобретения второй экранирующий проводник расположен под первым экранирующим проводом, причем второй экранирующий проводник выполнен с возможностью маскировать, по меньшей мере, ряд отверстий первого экранирующего проводника в экранированной части для предотвращения прохождения электромагнитной энергии наружу антенны в экранированной части. Кроме того, второй экранирующий проводник размещен прерывисто в продольном направлении антенны, задавая немаскированные части первого экранирующего проводника в продольном направлении антенны, которые приспособлены так, чтобы электромагнитная энергия проходила через немаскированные части.

Таким образом, настоящее изобретение предлагает двухслойную оплетку, содержащую первый экранирующий проводник и второй экранирующий проводник для улучшения свойств излучающей коаксиальной антенны, как упомянуто во вступительной части описания. В частности, оба экранирующих слоя, однако, позволяют изгиб кабеля, так как второй экранирующий слой, содержащий второй экранирующий проводник, покрывает или маскирует отверстия первого экранирующего слоя, содержащего первый экранирующий проводник, над значительными частями длины кабеля, продольные потери коаксиального режима передачи могут быть значительно уменьшены. Это позволяет сочетать гибкую конструкцию с низкими продольными потерями. Величина поперечных потерь или излучения, также как и ширина полосы частот и протяженность действия излучающего коаксиального кабеля, может управляться различными свойствами: зоной покрытия второго экранирующего слоя поверх первого экранирующего слоя или маскированием второго экранирующего слоя под первым экранирующим слоем, соответственно, и длиной непокрытых или немаскированных частей первого экранирующего слоя (отверстия второго экранирующего слоя). Кроме того, отверстия первого экранирующего слоя (например, ширина и/или число) могут соответственно изменяться. Это позволяет примененять это изобретение ко многим прикладным задачам. Это имеет особую важность, когда требуется большая ширина полосы частот и длинная протяженность действия в сочетании с гибкостью, таким как в авиационных применениях.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения второй экранирующий проводник содержит множественные трубчатые секции, которые размещены прерывисто в продольном направлении антенны, задавая, соответственно, непокрытые или немаскированные части первого экранирующего проводника между трубчатыми секциями.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения второй экранирующий проводник выполнен с возможностью электрически соединяться с первым экранирующим проводом в экранированной секции, по меньшей мере, когда антенна находится в работе. Таким образом, когда первый экранирующий проводник соединяется с потенциалом земли, второй экранирующий проводник также будет соединен с потенциалом земли для выполнения функции экранирования. Согласно варианту осуществления первый экранирующий проводник и второй экранирующий проводник поддерживают гальванический контакт друг с другом, так, что оба экранирующих проводника соединены непосредственно друг с другом. С другой стороны, первый экранирующий проводник может также быть соединен со вторым экранирующим проводом через материалы, имеющие емкостную характеристику, для подсоединения второго экранирующего проводника к первому экранирующему проводнику через емкостную связь. Такая связь индивидуально приспосабливается относительно рабочих частот излучающей коаксиальной антенны. В этом значении, например, диэлектрический материал, размещенный между первым экранирующим проводом и вторым экранирующим проводом, может служить в качестве элемента емкостной связи.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения проводящая лента продольно расположена вдоль круговой секции диэлектрика, чтобы сформировать экранированный сегмент упомянутых отверстий и неэкранированный сегмент упомянутых отверстий, в котором электромагнитная энергия проходит через отверстия в упомянутом неэкранированном сегменте упомянутых отверстий. Такая проводящая лента может применяться, например, для фокусировки электромагнитной энергии в предпочтительном направлении излучающей коаксиальной антенны. Кроме того, такая проводящая лента может использоваться для концентрации электромагнитной энергии в определенных местоположениях антенны и снижает продольные потери.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения первый экранирующий проводник и второй экранирующий проводник электрически связаны через проводящую ленту.

Первый экранирующий проводник может содержать открытую структуру проволочных проводов, которые не покрывают всю поверхность слоя внизу. Согласно другому варианту осуществления первый экранирующий проводник содержит открытую структурированную проводящую фольговую сетку. Кроме того, внутренний проводник может содержать металлический проводник, который обернут вокруг пластикового сердечника. Такой пластиковый сердечник или пластиковая труба предпочтительно состоит из FEP (фторэтилен-пропилена). Диэлектрик предпочтительно является политетрафторэтиленом, а наиболее предпочтительно растянутым политетрафторэтиленом. Предпочтительно, непроводящая оболочка расположена вокруг второго экранирующего проводника и первого экранирующего проводника.

В отдельном варианте осуществления излучающая коаксиальная антенна настоящего изобретения может содержать основной коаксиальный кабель, описанный в патенте США 5 500 488 A и европейском патенте EP 0 635 850 A1, который модифицирован согласно принципам настоящего изобретения, как описано в данном документе. Т.е. основные принципы, описанные в данном документе, могут быть применены к такому кабелю. В частности, внутренний проводник может быть размещен вокруг пластикового сердечника, причем внутренний проводник дополнительно содержит два слоя с внутренним слоем в форме перекрывающимся образом и спирально свернутой электрической проводящей пленки и внешним слоем в форме спаренных проводов, которые находятся в электрическом контакте с внутренним слоем.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения непокрытые или немаскированные части, соответственно, первого экранирующего проводника, которые формируют секции коаксиальной антенны, выполняющие функцию антенны, имеют расстояние между ними в продольном направлении антенны, которое изменяется вдоль длины антенны. В частности, расстояние может изменяться случайным образом вдоль длины антенны, избегая периодических резонансов. Такие периодические резонансы, если они происходят, могут ухудшать характеристики коаксиальной антенны. В этом отношении, изменение случайным образом означает переменную не определенную заранее структуру или закономерность расстояний между непокрытыми или немаскированными частями, соответственно, первого экранирующего проводника.

Согласно другому варианту осуществления изобретения непокрытые или немаскированные части, соответственно, первого экранирующего проводника имеют ширину в продольном направлении антенны, которая изменяется вдоль длины антенны. В частности, непокрытые или немаскированные части, соответственно, могут иметь ширину, которая становится шире, когда кабель прокладывается от передающего конца к принимающему концу, чтобы создать более однородные потери мощности при излучении вдоль длины антенны.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения осуществляется комбинация изменяющихся значений ширины непокрытых или немаскированных частей, соответственно, и изменяющихся расстояний между частями для того, чтобы в комбинированном эффекте создать однородные потери и избежать периодических резонансов, которые могут ухудшить характеристики.

Различные компоненты изобретенной излучающей коаксиальной антенны могут быть расположены в любом подходящем порядке. Например, коаксиальная антенна имеет вес около 190 г/м или потери (несмотря на зависимость от окончательного применения, вес может быть некритичным), радиус изгиба меньше, чем 32 мм, полосу частот от 400 МГц до 6 ГГц и продольное затухание менее чем 0.36 дБ на метр при частоте 6 ГГц.

Дополнительные варианты осуществления и полезные признаки настоящего изобретения очевидны из подчиненной формулы изобретения.

Изобретение будет лучше понято посредством ссылки к последующему описанию вариантов осуществления изобретения, взятых вместе с сопровождающими чертежами, на которых:

фиг.1 показывает вид сбоку примерной излучающей коаксиальной антенны согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 является видом сбоку примерной излучающей коаксиальной антенны согласно варианту осуществления настоящего изобретения, показывая каждый из различных компонентов, расположенные согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.3 является поперечным сечением примерной излучающей коаксиальной антенны на фиг.2;

фиг.4 является видом сбоку сборки примерной излучающей коаксиальной антенны согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.5 показывает части другого варианта осуществления излучающей коаксиальной антенны согласно изобретению.

Изобретение будет теперь описано с отдельной ссылкой на варианты осуществления изобретения, иллюстрированные на сопровождающих чертежах. Фиг.1 является видом сбоку примерной излучающей коаксиальной антенны 10 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Коаксиальная антенна 10 является соединяемой с разъемом 21 (не показан), по меньшей мере, на одном его конце. Второй экранирующий проводник 5 размещен прерывисто в продольном направлении антенны 10, задавая непокрытые части первого экранирующего проводника 4 прерывисто в дискретных позициях в продольном направлении антенны.

Больше деталей излучающей коаксиальной антенны согласно изобретению показано со ссылкой на фиг.2 и 3. Излучающая коаксиальная антенна 10 содержит внутренний проводник 1, который может быть металлом или который может быть металлом, обернутым вокруг пластиковой трубки, как описано ниже в данном документе более подробно. Диэлектрик 2 расположен вокруг внутреннего или центрального проводника 1, этот диэлектрик может быть любым изолирующим материалом. Например, диэлектрик 2 является политетрафторэтиленом (PTFE). В частности, диэлектрик 2 может быть растянутым политетрафторэтиленом (ePTFE).

Согласно варианту осуществления излучающая коаксиальная антенна 10 имеет проводящую ленту 3, расположенную вдоль круговой секции диэлектрика 2 в продольном направлении антенны, чтобы сформировать экранированный сегмент 31 и неэкранированный сегмент 32, причем электромагнитная энергия может проходить наружу антенны в упомянутом неэкранированном сегменте 32. Проводящая лента 3 может быть металлической или металлизированной фольгой или другим проводящим слоем. Размещая проводящую ленту 3 по длине коаксиальной антенны 10, покрывая только секцию ее внешней поверхности, электромагнитная энергия соединяется или излучается из неэкранированного сегмента 32 в направлении от проводящей ленты 3. В этом способе диаграмма направленности электромагнитной энергии и излучения может быть сфокусирована в отдельных направлениях, управляя, таким образом, направленностью антенны. Это очень важно, если плотностью ближнего поля и/или дальнего поля электромагнитного поля необходимо управлять в чувствительных областях, таких как области, которые содержат оборудование, чувствительное к электромагнитным помехам (EMI).

Первый экранирующий проводник 4 расположен вокруг диэлектрика 2 и проводящей ленты 3, соответственно, причем первый экранирующий проводник 4 имеет отверстия 41, распределенные в продольном направлении внутреннего проводника 1. Таким образом, первый экранирующий проводник 4 выполнен так, чтобы электромагнитная энергия проходила через отверстия 41. Первый электромагнитный проводник 4 расположен коаксиально вокруг диэлектрика 2 и проводящей ленты 3. Экранирующий проводник 4 может быть оплеткой или фольговой сеткой. Важным требованием для материала 4 экранирующего проводника является то, что он содержит отверстия, через которые электромагнитная энергия может излучаться или соединяться. Кроме того, второй экранирующий проводник 5 расположен вокруг первого экранирующего проводника 4, причем второй экранирующий проводник 5 выполнен с возможностью покрывать, по меньшей мере, ряд отверстий 41 первого экранирующего проводника 4 в экранированной секции, такой как S1-S12, показанная на фиг.1. В этих экранированных секциях S1-S12 предотвращается прохождение электромагнитной энергии наружу антенны в соответствующей экранированной секции. Второй экранированный проводник 5 может быть фольгой или любым другим подходящим проводящим материалом. Непроводящая оболочка 6 может быть расположена поверх всех компонентов коаксиальной антенны 10.

Различные компоненты излучающей коаксиальной антенны 10 настоящего изобретения иллюстрируются на чертежах в соответствующих вариантах осуществления. Например, второй экранирующий проводник 5 может быть расположен под первым экранирующим проводом 4, причем второй экранирующий проводник 5 выполнен с возможностью маскировать, по меньшей мере, ряд отверстий 41 первого экранирующего проводника 4 в экранированных секциях S1-S12. Соответственно, такой экранирующий проводник 5 размещен прерывисто в продольном направлении антенны, задавая немаскированные части первого экранирующего проводника 4 в продольном направлении антенны. Такие немаскированные части AS1-AS12 первого экранирующего проводника 4 выполнены так, чтобы электромагнитная энергия проходила через немаскированные части AS1-AS12. Таким образом, немаскированные части AS1-AS12 выполнены с возможностью функционировать как секции антенны. Более того, проводящая лента 3 может быть расположена под, между или над любым или обоими из первого экранирующего проводника 4 и второго экранирующего проводника 5.

В соответствии с вариантом осуществления на фиг.1 второй экранирующий проводник 5 размещен прерывисто в продольном направлении антенны 10, задавая непокрытые части AS1-AS12 первого экранирующего проводника 4, размещенного прерывисто и в дискретных местоположениях в продольном направлении антенны.

Тот же основной принцип может применяться, когда второй экранирующий проводник 5 расположен под первым экранирующим проводом 4, задавая немаскированные части AS1-AS12 первого экранирующего проводника 4 в продольном направлении антенны. В частности, согласно фиг.1, второй экранирующий проводник 5 содержит множество трубчатых секций S1-S12, как показано в поперечном сечении на фиг.3 посредством ссылочного номера 5. Такие множественные трубчатые секции размещены прерывисто в продольном направлении антенны 10, задавая прерывистые или дискретные непокрытые или немаскированные части AS1-AS12 между трубчатыми секциями S1-S12, эти непокрытые или немаскированные части AS1-AS12 также являются трубчатой или кольцевой формы и функционируют как секции антенны излучающего коаксиального кабеля 10. Наоборот, экранированные секции S1-S12 предоставляют функцию экранирования (неантенную функцию).

В частности осевая длина каждой из трубчатых секций S1-S12 сделана скорее большой и, например, является заметно большей, чем половина длины волны рабочих частот. Поверхностные волны должны иметь возможность распространяться.

Чтобы предоставить функцию экранирования, второй экранирующий проводник 5 выполнен с возможностью электрически связываться с первым экранирующим проводом 4 в экранированных секциях S1-S12, по меньшей мере, относительно соответствующей рабочей частоты, когда антенна 10 функционирует. В частности, первый экранирующий проводник 4 и второй экранирующий проводник 5 поддерживают гальванический контакт друг с другом, так что второй экранирующий проводник 5 находится на потенциале земли, когда первый экранирующий проводник 4 связан с потенциалом земли. Таким образом, первый экранирующий проводник 4 излучает или соединяет электромагнитную энергию с внешней стороны экранирующего проводника 4 по всей своей длине, т.е. по всей длине коаксиальной антенны, так как первый экранирующий проводник 4 размещен по всей длине антенны. Этот первый экранирующий проводник 4, таким образом, выполнен с возможностью предоставлять антенную функцию излучающей коаксиальной антенны 10. В противоположность второй экранирующий проводник 5 выполнен с возможностью предоставлять функцию блокирования в прерывистых экранированных секциях S1-S12, не допуская прохождение электромагнитной энергии наружу антенны в соответствующей экранированной секции S1-S12.

Следовательно, электромагнитная энергия коаксиальной антенны 10 передается через непокрытые или немаскированные части AS1-AS12, где второй экранирующий проводник 5 предоставляет отверстия. Ширина L этих непокрытых или немаскированных частей AS1-AS12 может изменяться, чтобы настроить антенну на конкретные частоты и регулировать обратные потери и потери связи. Более того, каждая из секций AS2-AS11 размещена на соответствующем расстоянии X₁-X₁₀ от секции AS1, причем эти расстояния могут изменяться, когда принимается во внимание их взаимоотношение друг к другу. В частности, непокрытые или немаскированные части AS1-AS12 могут иметь расстояние между ними в продольном направлении антенны, которое изменяется по длине антенны. В частности, такое расстояние может изменяться случайным образом вдоль длины антенны для предотвращения периодических резонансов. Таким образом, показанные расстояния X₁-X₁₀, как показано на фиг.1, могут быть выбраны случайным образом, в отдельности, избегая равностоящих непокрытых или немаскированных частей AS1-AS12. В сочетании, ширина L частей AS1-AS12 и расстояние между ними могут изменяться, чтобы настроить антенну на конкретные частоты и регулировать обратные потери и переходное затухание.

Так как сигналы должны передаваться продольно вплоть до коаксиальной антенны 10, открытый структурированный экранирующий проводник 4 также расположен коаксиально вокруг коаксиальной антенны 10, причем экранирующий проводник 4 расположен вокруг кабеля вдоль всей его длины, так что проводимость поддерживается продольно. Вследствие открытой структуры экранирующего проводника 4, однако, электромагнитной энергии позволяется соединяться или излучаться через открытую структуру экранирующего проводника 4 в отверстиях 41.

На фиг.5 показан вид сбоку частей другой примерной излучающей коаксиальной антенны согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Согласно этому варианту осуществления центральный или внутренний проводник 1 содержит другую структуру в соответствии с принципами, как описано в патенте США 5 500 488 A. Согласно этому варианту осуществления внутренний проводник 1 размещен вокруг пластикового сердечника 11, в котором внутренний проводник дополнительно содержит два слоя 12 и 13. Внутренний слой 12 задан в форме перекрывающимся образом и спирально свернутой электрической проводящей пленки, тогда как внешний слой 13 задан в форме спаренных проводов, которые находятся в электрическом контакте с внутренним слоем 12. Слой 12 может быть в форме посеребренной медной пленки, обернутой вокруг пластикового стержня 11, причем в настоящем варианте осуществления комбинация обернутых посеребренных медных проводов 13 применяется поверх медной пленки 12. Диэлектрик 14 покрывает внутренний проводник 1. С такой конструкцией может быть предоставлен широкополосный высокочастотно-совместимый электрический коаксиальный кабель, который объединяет широкополосные высокочастотные свойства передачи, которые удовлетворяют потребности в коаксиальном кабеле с малым затуханием, который оптимизирует электрические и механические свойства, также как и затраты на производство, в комбинации со свойствами антенны, как описано в данном документе. Более того, могут быть обеспечены низкий вес кабеля и высокая гибкость.

Фиг.4 показывает вид сбоку другой примерной излучающей коаксиальной антенны согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, показывающий конкретные расстояния между соответствующими частями AS1-AS10. Согласно этому примеру ширина L частей AS1-AS10 сохраняется постоянной по показанной длине кабеля.

Поэтому настоящее изобретение предлагает двухслойное экранирование для улучшения свойств излучающей коаксиальной антенны. В частности, оба экранирующих слоя позволяют изгиб кабеля, тем не менее, так как второй экранирующий слой, содержащий второй экранирующий проводник, покрывает или маскирует отверстия первого экранирующего слоя, содержащего первый экранирующий проводник, над значительными частями длины кабеля, продольные потери коаксиального режима передачи могут быть значительно уменьшены. Это позволяет сочетать гибкую конструкцию с низкими продольными потерями. Количество поперечных потерь или излучения, также как и полоса частот и протяженность охвата излучающего коаксиального кабеля, могут управляться зоной действия первого экранирующего слоя или маскированием первого экранирующего слоя, соответственно, и длиной непокрытых или немаскированных частей первого экранирующего слоя (отверстия второго экранирующего слоя). Это позволяет применять данное изобретение ко многим прикладным задачам. Это имеет особую важность, когда требуется высокая пропускная способность и длинная протяженность действия в сочетании с гибкостью, например, в авиационных применениях.

Заявитель создал примеры изобретенной коаксиальной антенны и сравнил их с традиционными коаксиальными кабелями. Эти примеры и результаты тестирования сообщаются ниже.

Пример 1.

Коаксиальная антенна согласно настоящему изобретению была сконструирована, как показано на фиг.4. Были выполнены следующие тесты, чтобы протестировать практическую эффективность предложенного изобретения.

Радиус изгиба был измерен оборачиванием коаксиальной антенны на фиг.4 на 180° вокруг сердечников различных диаметров и измерением изменения в волновом сопротивлении. Волновое сопротивление было измерено с помощью импульсного рефлектометра [Tektronix TDS 8000 с модулем TDR-дискретизации 80E04]. Результаты показали, что изменение в волновом сопротивлении было меньше чем 1 Ом для диаметров сердечника больших или равных 32 мм. Этот тест дал хорошее указание, что коаксиальная антенна может использоваться в применениях, требующих изгибания и/или некоторую гибкость.

Частотная характеристика коаксиальной антенны из примера 1 была измерена с помощью векторного анализатора цепей Agilent 8753ES. И вносимые потери S21 и обратные потери S11 были измерены в диапазоне частот 300 кГц-6 ГГц. Чтобы получить базовый уровень производительности эти измерения сначала были выполнены с коаксиальной антенной в Примере 1 прежде, чем отверстия были размещены во внешний второй экранирующий проводник (продольное затухание) и, во-вторых, после того, как такие отверстия были введены в коаксиальную антенну (продольное и поперечное затухание). Результаты были следующими: базовый (не антенный) кабель имеет продольные вносимые потери 0,19 дБ/м при 2,5 ГГц и 0,31 дБ/м при 6 ГГц. После того, как были введены отверстия, была измерена комбинация продольных и поперечных потерь, которые равны 0,24 дБ/м при 2,5 ГГц и 0,57 дБ/м при 6 ГГц. Были измерены обратные потери излучающей линейной антенны, которые меньше чем -18 дБ для частот, меньших, чем 6 ГГц. Кроме того, было выполнено измерение передаточного полного сопротивления, чтобы получить эффективность антенны, с помощью векторного анализатора цепей ZVCE от фирмы Rhode & Schwarz. Тест был выполнен в экранированной комнате. Способ подачи проводника, описанный в документе IEC 61196-1 по стандартам международной электротехнической комиссии, был осуществлен в диапазоне частот от 20 кГц-3 ГГц. Тестовым примером была коаксиальная антенна длиной 0.5 м с одним отверстием. Оба конца заканчиваются медными зажимами, чтобы обеспечить определенные условия заземления. Была измерена эффективность антенны -15 дБ при 800 МГц и -10 дБ при 2,5 ГГц. Эти эксперименты показали, что испускающая/излучающая коаксиальная антенна в Примере 1 показала высокую полосу частот, т.е. 400 МГц-6 ГГц.

Другой эксперимент был выполнен с целью смонтировать коаксиальную антенну из Примера 1 в практической ситуации, представляющей систему в использовании: была установлена WLAN-сеть с помощью коаксиальной антенны из этого примера между двумя компьютерами. Точка доступа WLAN [SMC EliteConnect Universal Wireless Access Point SMC2555W-AG] была соединена с 60 м коаксиальной антенны из этого примера. Секция в 10 м была подвешена примерно в 2 метрах над землей, а приемник был помещен в различных точках ниже подвешенной антенны, и была измерена производительность. Приемник содержал мобильный компьютер [Dell® Latitude] с картой беспроводной LAN [SMC EliteConnect Universal Wireless Cardbus Adapter SMC2536W-AG]. Качество WLAN-линии связи было измерено с помощью программного обеспечения, которое пришло с WLAN-антенной, и показало максимальное качество линии связи в пределах расстояния в 5 метров от подвешенной антенны.

В то время как отдельные варианты осуществления настоящего изобретения были иллюстрированы и описаны в данном документе, настоящее изобретение не должно быть ограничено такими иллюстрациями и описаниями. Должно быть очевидно, что изменения и модификации могут быть объединены и осуществлены как часть настоящего изобретения в рамках формулы изобретения.

Изобретение относится к излучающей коаксиальной антенне (10), содержащей внутренний проводник (1), диэлектрик (2) вокруг внутреннего проводника (1) и первый экранирующий проводник (4), расположенный вокруг диэлектрика (2), первый экранирующий проводник имеет отверстия (41), распределенные в продольном направлении внутреннего проводника (1), и приспособленные так, что электромагнитная энергия проходит через отверстия (41). Второй экранирующий проводник (5) размещается вокруг или под первым экранирующим проводом (4), второй экранирующий проводник (5) приспособлен так, чтобы покрывать или маскировать, по меньшей мере, ряд отверстий (41) первого экранирующего проводника в экранированной секции (S1-S12). Второй экранирующий проводник (5) размещен прерывисто в продольном направлении антенны (10), задавая непокрытые или немаскированные части (AS1-AS12) первого экранирующего проводника (4) в продольном направлении антенны, которые приспособлены так, что электромагнитная энергия проходит через непокрытые части (AS1-AS12). Таким образом, настоящее изобретение предлагает двухслойное экранирование для улучшения свойств излучающей коаксиальной антенны относительно, например, авиационных применений. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Излучающая коаксиальная антенна (10), содержащая: внутренний проводник (1), диэлектрик (2) вокруг внутреннего проводника (1), первый экранирующий проводник (4), расположенный вокруг диэлектрика (2), первый экранирующий проводник имеет отверстия (41), распределенные в продольном направлении внутреннего проводника (1) и выполнен так, что электромагнитная энергия проходит через отверстия (41), отличающаяся тем, что второй экранирующий проводник (5) расположен вокруг первого экранирующего проводника (4), второй экранирующий проводник (5) выполнен так, чтобы покрывать, по меньшей мере, ряд отверстий (41) первого экранирующего проводника в экранированной секции (S1-S12), причем второй экранирующий проводник (5) размещен прерывисто в продольном направлении антенны (10), задавая трубчатые экранированные секции (S1-S12) и непокрытые части первого экранирующего проводника (4) в продольном направлении антенны, которые приспособлены так, что электромагнитная энергия проходит через непокрытые части (AS1-AS12), причем каждая из трубчатых экранированных секций (S1-S12) имеет осевую длину заметно большую, чем половина длины волны рабочих частот, для предотвращения прохождения электромагнитной энергии наружу антенны в каждой из трубчатых экранированных секций (S1-S12).

2. Излучающая коаксиальная антенна (10), содержащая: внутренний проводник (1), диэлектрик (2) вокруг внутреннего проводника (1), первый экранирующий проводник (4), расположенный вокруг диэлектрика (2), первый экранирующий проводник имеет отверстия (41), распределенные в продольном направлении внутреннего проводника (1) и приспособлены так, что электромагнитная энергия проходит через отверстия (41), отличающаяся тем, что содержит второй экранирующий провод (5), размещенный под первым экранирующим проводом (4), второй экранирующий проводник (5) приспособлен маскировать, по меньшей мере, часть отверстий (41) первого экранирующего проводника в экранированной секции (S1-S12) для предотвращения прохождения электромагнитной энергии наружу антенны в экранированной секции (S1-S12), причем второй экранирующий проводник (5) размещен прерывисто в продольном направлении антенны (10), задавая немаскированные части (AS1-AS12) первого экранирующего проводника (4) в продольном направлении антенны, которые приспособлены так, что электромагнитная энергия проходит через немаскированные части (AS1-AS12).

3. Излучающая коаксиальная антенна по п.1 или 2, в которой второй экранирующий проводник (5) содержит множество трубчатых секций (5, S1-S12), размещенных прерывисто в продольном направлении антенны (10), задавая непокрытые или немаскированные части (AS1-AS12), соответственно, первого экранирующего проводника (4) между трубчатыми секциями (S1-S12).

4. Излучающая коаксиальная антенна по п.1 или 2, в которой второй экранирующий проводник (5) выполнен с возможностью электрически соединяться с первым экранирующим проводом (4) в экранированной секции (S1-S12), по меньшей мере, когда антенна (10) функционирует.

5. Излучающая коаксиальная антенна по п.1 или 2, в которой первый экранирующий проводник (4) и второй экранирующий проводник (5) поддерживают гальванический контакт друг с другом.

6. Излучающая коаксиальная антенна по п.1 или 2, дополнительно содержащая проводящую ленту (3), продольно расположенную вдоль круговой секции диэлектрика (2), чтобы сформировать экранированный сегмент (31) упомянутых отверстий (41) и неэкранированный сегмент (32) упомянутых отверстий (41), причем упомянутая электромагнитная энергия проходит через упомянутые отверстия (41) в упомянутом неэкранированном сегменте (32) упомянутых отверстий.

7. Излучающая коаксиальная антенна по п.6, в которой первый экранирующий проводник (4) и второй экранирующий проводник (5) электрически соединены через упомянутую проводящую ленту (3).

8. Излучающая коаксиальная антенна по п.1 или 2, в которой первый экранирующий проводник (4) содержит открытую структуру проволочных проводников, которые не покрывают всю поверхность слоя (2, 3) ниже.

9. Излучающая коаксиальная антенна по п.1 или 2, в которой первый экранирующий проводник (4) содержит открытую структурированную проводящую фольгу, проводящую сетку, спаренные провода или плетеные провода.

10. Излучающая коаксиальная антенна по п.1 или 2, в которой непокрытые или немаскированные части (AS1-AS12), соответственно первого экранирующего проводника (4) имеют расстояние (X1-Х10) между ними в продольном направлении антенны (10), которое изменяется вдоль длины антенны (10), в частности, изменяется случайным образом вдоль длины антенны, не допуская периодических резонансов.

11. Излучающая коаксиальная антенна по п.1 или 2, в которой непокрытые или немаскированные части (AS1-AS12), соответственно, первого экранирующего проводника (4) имеют ширину (L) в продольном направлении антенны (10), которая изменяется вдоль длины антенны (10).

12. Излучающая коаксиальная антенна по п.1 или 2, в которой внутренний проводник (1) содержит металлический проводник (12, 13), обернутый вокруг пластикового стержня (11).

13. Излучающая коаксиальная антенна по п.1 или 2, в которой внутренний проводник (1) размещен вокруг пластикового стержня (11) и в которой внутренний проводник дополнительно содержит два слоя (12, 13) с внутренним слоем (12) в форме перекрывающейся и спирально обернутой электрической проводящей пленки и внешним слоем (13) в форме спаренных проводов, которые находятся в электрическом контакте с внутренним слоем (12).