ДВУХДИАПАЗОННАЯ АБОНЕНТСКАЯ АНТЕННА

Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована как абонентская антенна для усиления сигналов сотовой связи и в системах беспроводной передачи данных. Из существующего уровня техники известна двухдиапазонная антенна (патент на полезную модель RU 158716 от 29.12.2014 г.), состоящая из активного вибратора, расположенного над проводящим экраном, симметрирующего устройства, коаксиального входа/выхода или ВЧ-линии передачи, проводящего экрана, держателей, защитного кожуха, П-образных шунтов, дополненных шлейфами холостого хода, антенна дополнительно оснащена двумя Т-образными шунтами, которые подключены к П-образным шунтам. Недостатком описанного устройства является невысокий коэффициент усиления в высокочастотном рабочем диапазоне антенны, где потери на прохождение сигнала существенно выше, чем в низкочастотном рабочем диапазоне.
В качестве прототипа рассмотрим двухдиапазонную антенну для сотовой связи (патент на полезную модель RU 177520 28.02.2017 г.), состоящую из двух симметричных активных вибраторов, расположенных над проводящим экраном, которые питаются через два симметрирующих устройства от коаксиального входа, закрепленного на экране. Симметрирующие устройства, выполненные в виде короткозамкнутых мостиков и питающие их полосковые линии, образуют единую деталь. Плечи активных вибраторов соединены проводящими шунтами. Антенна содержит два пассивных вибратора НЧ-диапазона, образующих с активными вибраторами и их шунтами единую деталь и скрепленные с проводящим экраном держателями в точках нулевого потенциала. Антенна так же содержит два пассивных вибратора ВЧ-диапазона, скрепленных с активными вибраторами посредством диэлектрических держателей. Недостатком описанного устройства является недостаточно высокий коэффициент усиления в высокочастотном рабочем диапазоне антенны, где потери на прохождение сигнала существенно выше, чем в низкочастотном рабочем диапазоне.
Техническим результатом полезной модели является повышение коэффициента усиления, при сохранении малых габаритов, высокой технологичности и простоты конструкции.
Технический результат достигается за счет применения четырех активных вибраторов высокочастотного диапазона, расположенных над проводящим экраном, четырех пассивных вибраторов, расположенных над ними, двух вибраторов низкочастотного диапазона, расположенных над проводящим экраном. Достижение технического результата обеспечивается применением при сложении сигналов высокочастотного и низкочастотного диапазона технологичного полоскового фильтра низкой частоты 5-го порядка и диэлектрических изоляторов для крепления к экрану активных вибраторов высокочастотного диапазона, исключающих взаимное влияние и потери сигнала в низкочастотном и высокочастотном диапазонах соответственно.
Предлагается двухдиапазонная абонентская антенна для сигналов сотовой связи и систем беспроводной передачи данных, состоящая из четырех активных вибраторов высокочастотного диапазона в виде дисков совместно с четырьмя пассивными вибраторами (директорами) в виде дисков, расположенными над центрами активных вибраторов высокой частоты, и двух полуволновых диполей низкочастотного диапазона, выполненных в виде прямоугольных пластин. Все вибраторы закреплены над проводящим экраном, высокочастотные активные вибраторы на расстоянии 0,11 длины волны средней частоты, низкочастотные вибраторы на расстоянии 0,17 длины волны средней частоты. Крепление вибраторов низкочастотного диапазона реализовано на симметрирующем устройстве, выполненном в виде короткозамкнутого мостика из плоских проводников, питающая часть которого представляет собой полосковую линию передачи. Сложение сигналов активных вибраторов высокочастотного диапазона осуществляется с помощью полосковых линий задержки и суммирующей (одновременно согласующей на нужное волновое сопротивление) полосковой линии. Сложение сигналов вибраторов низкочастотного диапазона выполнено на полосковой линии одновременно согласующей на нужное волновое сопротивление. Сложение сигналов низкочастотного и высокочастотного диапазона происходит через фильтр низкой частоты 5-го порядка, выполненный в виде полосковых линий разной ширины. Коаксиальный вход закреплен на экране антенны и напрямую соединен с полосковой линией сложения. Крепление активных вибраторов высокочастотного диапазона к экрану осуществлено через диэлектрические изоляторы. Для сохранения необходимого волнового сопротивления полосковых линий (технологического обеспечения необходимой высоты проводника над проводящим экраном) применены диэлектрические изоляторы полосковых линий. Для защиты антенны от агрессивных влияний на экран со стороны излучающих элементов установлен защитный кожух. Все элементы антенны, за исключением изоляторов и кожуха, выполнены из листового металла методом штамповки либо лазерной резки с последующей гибкой. С целью упрощения конструкции объединены в одну целую деталь:
проводники симметрирующих устройств с элементами НЧ-диполя, суммирующие полосковые линии, фильтр низкой частоты 5-го порядка;
полосковые линии задержки и суммирующая линия ВЧ-диапазона;
элемент НЧ-диполя и полоски симметрирующего устройства.
Заявляемая полезная модель поясняется иллюстрациями, на которых на фиг. 1 и фиг. 2 изображен вид двухдиапазонной абонентской антенны, где
поз. 1 - активные вибраторы высокочастотного диапазона,
поз. 2 - пассивные вибраторы высокочастотного диапазона,
поз. 3 - проводящий экран,
поз. 4 - полосковые линии задержки с линией сложения сигналов ВЧ-диапазона,
поз. 5 - изоляторы крепления активных вибраторов высокочастотного диапазона,
поз. 6 - опора крепления пассивных вибраторов ВЧ-диапазона,
поз. 7 - вставка опоры крепления пассивных вибраторов ВЧ-диапазона,
поз. 8 - изоляторы линии сложения ВЧ-диапазона,
поз. 9 - вибраторы диполей НЧ-диапазона,
поз. 10 - симметрирующие устройства вибраторов НЧ-диапазона,
поз. 11 - полосковая линия сложения НЧ-диапазона,
поз. 12 - фильтр низкой частоты 5-го порядка,
поз. 13 - изоляторы симметрирующих устройств вибраторов НЧ-диапазона,
поз. 14 - изоляторы линии сложения НЧ-диапазона,
поз. 15 - коаксиальный вход/выход антенны,
поз. 16 - защитный диэлектрический кожух антенны.
Двухдиапазонная абонентская антенна работает в НЧ-диапазоне следующим образом: при подаче сигнала на вибраторы диполей низкой частоты поз. 9, через коаксиальный вход/выход поз. 15, фильтр низкой частоты 5-го порядка поз. 12, полосковую согласующую линию сложения поз. 11 и симметрирующие устройства вибраторов НЧ-диапазона поз. 13, вибраторы диполей НЧ-диапазона синфазно возбуждаются и совместно с проводящим экраном поз. 3 и формируют линейную диаграмму направленности излучения сигнала в направлении вибраторов относительно проводящего экрана. Модуль антенны ВЧ-диапазона не оказывает влияния на работу НЧ-диапазона в связи с применением вибраторов поз. 1 и поз. 2 из-за их малых габаритных размеров, а также изоляторов поз.5, исключающих короткое замыкание сигналов НЧ-диапазона в высокочастотном модуле антенны. Двухдиапазонная абонентская антенна работает в ВЧ-диапазоне следующим образом: при подаче сигнала на активные вибраторы высокой частоты поз. 1, через коаксиальный вход/выход поз. 15, полосковую линию сложения с линиями задержки поз. 4, активные вибраторы ВЧ-диапазона синфазно возбуждаются и совместно с проводящим экраном поз. 3 и пассивными вибраторами высокочастотного диапазона поз. 2 формируют линейную диаграмму направленности излучения сигнала в направлении вибраторов относительно экрана. Фильтр низкой частоты 5-го порядка поз. 12 исключает влияние НЧ-модуля антенны на работу ВЧ-модуля антенны.
Описанная конструкция позволила получить следующие основные характеристики антенны для НЧ-диапазона 790-960МГц и ВЧ-диапазона частот 1700-2700 МГц:
1) КСВН по входу антенны не более 2 в диапазоне частот 790-960 МГц и не более 1,8 в диапазоне частот 1700-2700 МГц.
2) Коэффициент усиления в НЧ-диапазоне частот 8-10 дБи.
3) Коэффициент усиления в ВЧ-диапазоне частот 12,5-15,5 дБи.
4) Размеры антенны с учетом кожуха 292×261×92 мм.