ПРИЕМНАЯ АКТИВНАЯ АНТЕННА

Полезная модель относится к радиотехнике, в частности к антеннам, и может быть использована для приема, усиления и фильтрации радиосигналов, в частности в качестве активной приемной антенны в аппаратуре пользователей космических навигационных систем (GPS, ГЛОHACC/GPS/GALILEO).
Известна приемная навигационная активная антенна, выполненная в виде модуля, которая содержит поликарбонатный корпус, состоящий из защитного колпака и нижней крышки с элементами крепления к проводящему экрану, усилитель с фильтрами, антенный элемент и кабель с разъемом на конце, выполненные в виде единой сборки, причем усилитель с фильтрами закрыт металлическим экраном, антенный элемент с усилителем помещен внутри модульного корпуса, кабель выведен наружу, а место выхода кабеля из корпуса обжато механически (Motorola GPS Products - On core User's Guide Revision 5.008/30/02, сайт фирмы Motorola: http://www.motorola.com/ru/).
Эта конструкция не обеспечивает достаточную механическую прочность антенны и достаточный коэффициент усиления при углах, близких к экранной плоскости, что приводит к потере сигнала от спутников, находящихся вблизи горизонта. Антенна также недостаточно герметична в силу негерметичности мест соединения, а также имеет большие габариты и сложность конструкции.
Известна также приемная активная антенна, содержащая печатный проводник с керамической подложкой, малошумящий усилитель с керамическими фильтрами, коаксиальный кабель с высокочастотным соединителем на конце, крышку с элементами крепления к проводящему экрану, у которой отсутствуют крепежные отверстия в нижней крышке и при креплении активной антенны к немагнитному экрану используется дополнительно стальная переходная пластина (GPS Antenna/Rev.2.05(8/18/97), сайт фирмы Motorola: http://www.motorola.com/ru/).
Однако эта антенна не обеспечивает достаточную механическую прочность и надежность в работе, а также необходимое расширение диаграммы направленности. Кроме того, эта антенна имеет большие габариты и сложность конструкции.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является активная антенна, описанная в патенте РФ №2274934, опубл. 20.04.06 г. Известная антенна содержит антенный элемент, выполненный в виде печатного проводника с керамической подложкой, малошумящий усилитель с керамическими фильтрами, коаксиальный кабель с высокочастотным соединителем на конце, крышку с элементами крепления к проводящему экрану, при этом подложка антенного элемента выполнена в виде керамического корпуса стаканообразной формы с металлизированной внутренней полостью с уступом, на вершине которой расположен печатный проводник антенного элемента, покрытый защитным радиопрозрачным слоем, при этом малошумящий усилитель расположен на нижней металлизированной поверхности подложки во внутренней полости керамического корпуса, а вывод коаксиального кабеля проложен через боковое металлизированное отверстие подложки, закрытой металлизированной изнутри крышкой с магнитом и резьбовой втулкой, которая закреплена в уступе внутренней полости подложки.
Однако это устройство имеет также недостатки - большие габариты и сложность конструкции.
Технической задачей заявленной полезной модели является уменьшение габаритов антенны, упрощение конструкции и повышение технологичности изготовления и надежности приемной активной антенны.
Технический результат достигается тем, что малошумящий усилитель выполнен двухкаскадным в виде одной микросборки и включенной перед ней ограничительной диодной сборкой, а между каскадами усилителя установлен антенный керамический фильтр, подключенный к внешним выводам микросборки, при этом крышка выполнена магнитной, а антенный элемент, крышка и кабельный вывод покрыты защитным полимерным слоем, а в случае с ПАВ-фильтром внутренняя полость диэлектрического корпуса заполнена герметиком.
Общий вид заявляемой приемной активной антенны с кондуктивной связью представлен на фиг.1.
Приемная активная антенна состоит из антенного элемента, включающего печатный проводник 1 и диэлектрическую подложку 2 с металлизацией нижней поверхности 3, платы малошумящего усилителя 4 с ограничительной диодной сборкой 5 и фильтром 6, высокочастотного кабеля 7 с высокочастотным соединителем 8 на конце, крышки 9, защитного полимерного слоя 10, перемычки 11.
Диэлектрическая подложка 2 антенного элемента выполнена в виде стаканообразного корпуса с экранной металлизированной внутренней поверхностью 3 и металлизированным отверстием в боковой стенке, на вершине которой расположен печатный проводник 1 произвольной формы. Подложка антенного элемента может быть выполнена как из высокопрочной керамики, так и из диэлектрического полимерного вещества. Второй вариант исполнения корпуса подложки более дешевый, но менее прочный.
Плата 4 малошумящего усилителя (МШУ) закреплена на металлизированной нижней поверхности диэлектрической подложки во внутренней полости стаканообразного корпуса. Плата МШУ включает собственно двухкаскадный усилитель, выполненный в виде одной микросборки, ограничительную диодную сборку 5, включенную перед микросборкой, и керамический фильтр 6, включенный между каскадами усилителя к внешним выводам микросборки.
В частном варианте антенный фильтр 6, выполненный в герметичном корпусе в виде фильтра на поверхностных акустических волнах (ПАВ-фильтр), при этом внутренняя полость корпуса-подложки заполнена герметиком.
Керамический фильтр, также как и ПАВ-фильтр включены после первого каскада усиления малошумящего усилителя 4. Вход малошумящего усилителя 4 электрически соединен с помощью перемычки 11 с печатным проводником 1 антенного элемента, обеспечивая кондуктивный тип связи. При этом точка соединения выбирается из условия их оптимального согласования по импедансу.
Высокочастотный кабель 7 служит для соединения выхода малошумящего усилителя 4 с приемным устройством. Один конец высокочастотного кабеля пропущен через боковое отверстие в подложке и распаян к выходу платы малошумящего усилителя, а на другой конец припаян высокочастотный соединитель 8.
Крышка 9 выполнена из проводящего материала, обладающего остаточной намагниченностью, и соединена с диэлектрическим корпусом. Крышка служит также для крепления активной антенны к проводящему экрану 12, образуя с ним так называемый "магнитный замок".
Снаружи антенный элемент и крышка покрыты защитным полимерным слоем 10, имеющем продолжение на высокочастотный кабель 7 в форме патрубка.
При падении электромагнитной волны на антенный элемент с широкой диаграммой направленности, который образован печатным проводником 1 и диэлектрической подложкой 2 с металлизацией нижней поверхности 3, в нем возникают высокочастотные колебания, порождающие высокочастотные токи на токопроводящих поверхностях антенного элемента.
Расширение диаграммы направленности происходит за счет приподнимания антенного элемента над экранной плоскостью 12. Достигается это путем выполнения диэлектрической подложки с металлизированной нижней поверхностью в виде перевернутого "стакана", на вершине которого и располагается печатный проводник 1 произвольной формы. Наличие диэлектрического слоя на боковой поверхности "стакана" позволяет еще более расширить диаграмму направленности.
Через перемычку 11 высокочастотный ток, возникающий в печатном проводнике 1, поступает на вход малошумящего усилителя 4, который расположен внутри замкнутого объема, образованного металлизированной внутренней полостью диэлектрического корпуса 2 и проводящей (металлизированной) крышкой 9, и изолирован от прямого воздействия падающей электромагнитной волны, В малошумящем усилителе сигнал усиливается, фильтруется с помощью фильтра 6 и поступает на высокочастотный кабель 7 с высокочастотным соединителем 8, который в свою очередь соединен с входом приемного устройства.
Стоящая на входе малошумящего усилителя ограничительная диодная сборка 5 служит для защиты входного каскада МШУ от выхода из строя при наличии постороннего сигнала большой мощности (помехи).
Выполнение двухкаскадного усилителя в виде одной микросборки, совмещение функций крышки и магнита в крышке из намагниченного материала, формирование общего для корпуса, крышки и ввода кабеля полимерного защитного слоя позволяет сократить габариты антенны, упростить конструкцию, повысить технологичность изготовления и надежность приемной активной антенны.
Заполнение внутренней полости диэлектрического корпуса-подложки герметиком в случае использования в схеме МШУ ПАВ-фильтра с герметичным корпусом не влияет на его работу с учетом этого заполнения, но позволяет сделать антенну абсолютно герметичной и максимально надежной.