АНТЕННЫЙ АДАПТЕР - УНИТРАНСФОРМЕР

Полезная модель относится к устройствам для адаптации пространственной направленности радиоволн, излучаемых антенной, и может быть использована в беспроводных сетях.
Известно устройство Wi-Fi антенного адаптера (Пат. РФ №116277, опубл. 20.05.2012). Антенный адаптер содержит систему вертикальных пассивных вибраторов. Вибраторы представляют собой один рефлектор и не менее двух директоров. Рефлектор установлен на отдельной горизонтальной траверсе. Директоры установлены также на отдельных горизонтальных траверсах. Каждая траверса снабжена на одном конце кольцом. С помощью этих колец траверсы с рефлектором и директорами устанавливают на активный вибратор точки доступа. Траверсы и кольца выполнены проводящими. Количество траверс с директорами может составлять от 1 до 3. Достигается возможность оперативно регулировать форму диаграммы направленности и изменять коэффициент усиления.
Недостатками известного Wi-Fi антенного адаптера при регулировании направленности являются неопределенность величин коэффициента усиления, из-за раздельной не нормированной ориентации траверс с рефлектором и директорами, а также малый диапазон регулирования коэффициента усиления, из-за однозначной величины продольного размера структур системы директоров.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является техническое решение известного Wi-Fi антенного адаптера-трансформера (Пат. РФ №135851, опубл. 20.12.2013). Антенный адаптер - прототип, содержит систему вертикальных пассивных вибраторов, представляющих собой рефлектор и директоры, установленные на активный вибратор точки доступа с возможностью вращения вокруг него. Рефлектор и директоры установлены на активный вибратор точки доступа с помощью диэлектрической насадки, от которой радиально отходят три вертикальные диэлектрические плоскости, на которых размещены пассивные вибраторы. На одной плоскости размещен рефлектор, а на двух одинаковых других, имеющих общую линию соприкосновения, диэлектрических плоскостях размещены директоры, при этом плоскости с размещенными на них директорами соединены между собой с возможностью изменения угла между ними с помощью дополнительной диэлектрической плоскости, по центру которой выполнен перегиб с размещенным в нем директором.
Недостатком известного Wi-Fi антенного адаптера-трансформера является, при регулировании, только симметричное формирование диаграммы направленности, заключающееся в регулировании только ее угла раскрыва, сопровождающееся изменением коэффициента усиления, что зачастую недостаточно для оптимального обеспечения электромагнитной доступности при работе нескольких устройств беспроводной сети, расположенных в местах, при большом горизонтальном угле расхождения или снижения уровня электромагнитного излучения в требуемом секторе.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в адаптивном пространственном изменении зоны действия беспроводной сети с увеличением уровня сигнала в выбранных направлениях и ослаблением уровня сигнала в других (ненужных) направлениях за счет регулировании формы диаграммы направленности и изменения коэффициента усиления.
Для достижения указанного технического результата в антенном адаптере-унитрансформере, содержащем систему вертикальных пассивных вибраторов, представляющих собой рефлектор и директоры, установленные на активный вибратор точки доступа с возможностью вращения вокруг него, рефлектор и директоры выполнены в виде структуры вибраторов антенны «волновой канал», размещенных вдоль горизонтальной оси диэлектрической конструкции в виде диэлектрической насадки на активный вибратор с возможностью вращения вокруг него. При этом структура директоров выполнена не менее чем с двумя дополнительными плоскостями, увеличивающими длину осевой структуры антенны «волновой канал» при продольном параллельном их размещении. Они, в свою очередь, могут модифицировать структуру антенны «волновой канал» изменением направления дополнительных плоскостей с отклонением от горизонтальной оси диэлектрической конструкции, при их повороте вокруг вертикальной оси каждой в точках их крепления к диэлектрической конструкции.
Размеры рефлектора и директоров, а также расстояния между ними и активным вибратором, как для насадки на активный вибратор, так и для дополнительных плоскостей рассчитывают типовыми, хорошо известными методами вычисления директорных антенн для средней длины волны рабочего диапазона частот.
Предлагаемый антенный адаптер-унитрансформер иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-6.
На фиг. 1 показан общий вид адаптера в раскрытом положении с двумя дополнительными насадками, расположенными перпендикулярно диэлектрической конструкции, на фиг. 2 - тоже в развернутом положении с двумя дополнительными насадками, при продольном их размещении, но расположенными под прямым углом друг относительно друга, на фиг. 3 - тоже, версия, в раскрытом, двунаправленном, положении с двумя дополнительными насадками, с отклонением их от диэлектрической конструкции на 90° и 45°, на фиг. 4 - диаграмма направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях в раскрытом положении, на фиг. 5 - тоже в развернутом положении, на фиг. 6 - тоже в двунаправленном положении.
Антенный адаптер - унитрансформер (фиг. 1) устанавливают на активный вибратор 1 точки доступа. Адаптер содержит диэлектрическую насадку 2, одеваемую на активный вибратор 1 с возможностью свободного вращения вокруг него. От насадки 2 с диаметрально противоположных сторон радиально отходят две диэлектрические плоскости, а именно: диэлектрическая плоскость 3 с размещенным на нем рефлектором 4 и диэлектрическая плоскость 5 с размещенными на ней директорами 6. В тоже время в месте расположения наиболее удаленного от активного вибратора 1 директора 6 выполнено крепление двух дополнительных диэлектрических плоскостей 7 с размещенными на них директорами 8, эти плоскости 7 выполнены с возможностью их независимого вращения при повороте вокруг вертикальной оси 9, в точках их крепления к диэлектрической конструкции 5. В версии на фиг. 1, при перпендикулярном размещении дополнительных плоскостей 7 к диэлектрической плоскости 5, антенный адаптер-унитрансформер имеет диаграмму направленности и параметры, показанные на фиг. 4.
Антенный адаптер-унитрансформер (фиг. 2), отличающийся расположением дополнительных плоскостей 7, развернутых симметрично вперед и имеющих угол между собой в 90°, имеет характеристики, представленные на фиг. 5.
Антенный адаптер-унитрансформер (фиг. 3), отличающийся расположением одной из дополнительных плоскостей 7, повернутой ближе к активному вибратору 1 и имеющей угол в 45° по отношению к диэлектрической плоскости 5, имеет диаграмму направленности и параметры, показанные на фиг. 6.
Таким образом, в зависимости от углов положения между дополнительными плоскостями 7 и относительно основной насадки 2 можно синтезировать множество версий по изменению формы диаграммы направленности адаптера-унитрансформера.
Размеры рефлектора 4 и директоров 6 и 8, а также расстояния между ними и активным вибратором 1 рассчитывают типовыми, хорошо известными методами вычисления директорных антенн для средней длины волны рабочего диапазона частот, в зависимости от расчетного максимального коэффициента усиления, количества вибраторов в директорной структуре для развернутого положения и требуемой ширины диаграммы направленности, при раскрытом положении антенного адаптера-унитрансформера.
Антенный адаптер-унитрансформер работает следующим образом.
В раскрытом положении (фиг. 1) формируется классическая антенная структура “волновой канал” с директорной структурой 8, способствующей расширению диаграммы направленности, показанной на фиг. 4.
В развернутом положении (фиг. 2) формируется классическая антенная структура “волновой канал”, а разнесенные в пространстве директоры 8 увеличивают апертуру антенны, что в результате обеспечивает параметры, представленные на фиг. 5.
В двунаправленном положении (фиг. 3) директоры 6 образуют антенну “волновой канал” и обеспечивают излучение в одном направлении, а директоры 8, выполняют роль рефлектора и обеспечивают излучение во втором направлении с суммарным эффектом, показанным на фиг. 6.
Оптимальные размеры антенного адаптера-унитрансформера были рассчитаны и уточнены в процессе электронного моделирования в программе MMANA для изготовления опытных макетов для частоты 2450 МГц с перекрытием рабочего диапазона частот 2400-2500 МГц. Полученные параметры подтверждают работу антенного адаптера-унитрансформера в Wi-Fi диапазоне радиочастот.
Во всех случаях все элементы адаптера-унитрансформера, кроме проводников пассивных вибраторов, выполняют из монолитного диэлектрика путем литья из пластмассы, из ткане-бумажной комбинации или прессшпана. Проводники выполняют из утолщенной проволоки с фиксацией в местах размещения, утонченной проволоки при использовании вместо одной из швейных нитей или вклеенными полосками фольги. Все это позволяет реализовать изготовление адаптеров-унитрансформеров в массовом производстве легко и дешево, без привлечения сложного и дорогостоящего оборудования.
Адаптация точки доступа к месту установки на базе штатной ненаправленной антенны с Wi-Fi антенным адаптером осуществляется использованием регулируемой формы диаграммы направленности и изменениями коэффициента усиления путем трансформации директорных структур, выполнения изменения по горизонтали углов между ними или количества директоров в структуре, обеспечивая необходимый уровень сигнала в зоне обслуживания.