АНТЕННА ДЛЯ МОДЕМОВ И ДРУГИХ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ С ФУНКЦИЕЙ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ РАДИОСИГНАЛА В ЦИФРОВОЙ СИГНАЛ

Область техники, к которой относится заявляемая полезная модель: радиотехника, а именно антенная техника. Заявляемая полезная модель может быть использовано в системах радиосвязи, радиолокации и телекоммуникаций ультракоротковолнового (УКВ), сверхвысокочастотного (СВЧ) и др. диапазонов.
Актуальность разработки таких антенн обусловлена все возрастающими требованиями к антенным устройствам упомянутых радиотехнических систем в отношении их помехоустойчивости, простоты использования, направленности, массогабаритных показателей и технологичности.
Среди средств того же назначения, в качестве ближайшего аналога была найдена антенна типа «волновой канал», известная также под названием антенна Уда-Яги (Uda-Yagi) (см, например, Ротхаммель К. Антенны: Пер. с нем. - М.: Энергия, 1979. - 320 с., ил. - (Массовая радиобиблиотека; Вып.998).
Антенна типа «волновой канал» (Фиг.1) состоит из ряда параллельных вибраторов, расположенных в одной плоскости: полуволнового линейного или петлевого вибратора (активный вибратор), к которому подключен кабель снижения (1), рефлектора (пассивный отражающий элемент) (2), и директоров (пассивные вибраторы)(3).
Таким образом, питание в такой антенне подводится к единственному активному вибратору. Длина рефлектора и его расстояние до активного вибратора подобраны таким образом, что излучение рефлектора ослабляет излучение активного вибратора в обратном направлении и усиливает его в прямом направлении. Рефлектор является своеобразным отражателем, обеспечивающим формирование однонаправленной характеристики излучения (приема). Нередко в качестве рефлектора используется система вибраторов или сетка. Усилению излучения в прямом направлении способствуют директоры, которые возбуждаются, как и рефлектор, под воздействием излучения активного вибратора. Директоры и рефлекторы бывают разной формы - петли, квадраты, круги и другие.
Недостатком такой антенны являются потери сигнала в кабеле, соединяющем активный вибратор и приемо-передающее устройство.
В последнее время большое распространение получили внешние модемы для компьютеров, при помощи которых пользователю предоставляется доступ к сетям 3G, 4G, WiFi и т.д. В модеме установлена антенна, приемно-передающее устройство и блок сопряжения с компьютером. Недостатками таких модемов являются невозможность настроить модем на направление источника сигнала, поскольку собственная встроенная антенна модема имеет ненаправленную характеристику излучения и приема. В некоторых модемах предусмотрен специальный разъем для подключения внешней антенны, однако для частот более 1 ГГц затухание в кабеле достаточно существенно. Например, для наиболее распространенного кабеля RG-58C\U типовое значение затухания на частоте 2,150 ГГц составляет 0,85дБ/м (см. Табл.), что при длине кабеля 10 м ослабит сигнал на 8,5 дБ. Это обстоятельство существенно ограничивает применение внешних антенн (частота 2,150 ГГц является рабочей частотой для популярных модемов стандарта 3G). В большинстве радиомодемов возможность использования внешней антенны отсутствует.
В описываемой полезной модели в антенну-прототип (любую в которой есть активный элемент, например антенну «волновой канал») на место активного элемента устанавливается модем. Радиосигналы принимаются и передаются встроенной антенной модема, а директоры и рефлекторы прототипа обеспечивают усиление радиосигнала. Цифровой сигнал передается от модема по кабелю цифровой передачи данных, например по USB кабелю, в компьютер. Антенну с установленным на место активного элемента модемом можно настроить на направление источника сигнала, поворачивая ее в горизонтальной, вертикальной плоскостях и углу наклона поляризации.
Техническим результатом полезной модели являются:
1. Устранение потерь в кабеле антенны.
2. Возможность настроить модем на направление источника сигнала.
Заявляется полезная модель «Антенна для модемов и других цифровых устройств с функцией преобразования радиосигнала в цифровой сигнал» для приема радиосигналов (волн любых диапазонов), реализующаяся следующим образом: антенна состоит из ряда вибраторов - рефлекторов, директоров любой формы, а вместо активного вибратора в антенне активного вибратора устанавливается модем с функцией преобразования радиосигнала в цифровой сигнал.
Реализация заявляемой полезной модели может быть осуществлена, например, следующим образом: известны и широко распространены USB модемы и устройства для приема радиосигналов, работающие в разных диапазонах волн (3G, WiFi, WiMax, Blutooth и др.). Модемы подсоединяются к компьютеру либо непосредственно в USB разъем, либо через USB удлинитель. Такой модем устанавливается на место активного вибратора в антенне типа волновой канал или любой другой, в которой есть активный вибратор, а рефлекторы и директоры усиливают принимаемый модемом сигнал. Коэффициент усиления данной антенны будет зависеть от количества и расположения рефлекторов и директоров. Как упрощенный вариант может быть установлен, например, только директор или только рефлектор. Таким образом, затухания в кабеле радиосигнала не происходит - сигнал подается от антенны в цифровом виде через USB удлинитель или непосредственно.
На Фиг.2 изображена промышленная реализация заявляемой полезной модели «волновой канал» с рефлектором типа зеркало и одним директором. На фиг.3 показана такая же антенна с другим модемом и примером подключения модема через USB кабель.
Тип кабеля
RG58, RG58C/U
RG58A/U (Rexant)
RG58A/U (Multi)
RG58A/U (Vector)
RG58A/U (Radiolab)
RG174
Изолятор
Сплошной ПЭ
Сплошной ПЭ
Сплошной ПЭ
Вспененный ПЭ
Вспененный ПЭ
Сплошной ПЭ
Диапазон
450 CDMA (Скай Линк)
0,42
0,38
0,3
0,24
0,27
0,72
900 (GSM)
0,58
0,56
0,48
0,4
0,35
0,95
1800 (GSM)
0,89
0,83
0,76
0,65
0,51
2100 (3G)
1,1
0,86
0,82
0,66
0,58
2400 (WiFi)
0,87
0,85
0,68
0,6
Табл. Затухание радиосигналов в кабеле для разных типов кабеля RG 58, дБ. ПЭ=полиэтилен