СВЕРХШИРОКОПОЛОСНАЯ СЕГНЕТОКЕРАМИЧЕСКАЯ АНТЕННА ИНТЕРАКТИВНОГО ДОСТУПА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к приемопередающим антеннам в дециметровом диапазоне частот. Может быть использована как внешняя, так и внутренняя (интегрированная в приемопередающее устройство) антенна для различных видов беспроводных систем связи, приемных, передающих и приемопередающих устройств, например, теле- и радиоустройств, ноутбуков, нетбуков, планшетов, смартфонов и других конвергентных устройств для обеспечения, в том числе, доступа в системах LTE, GSM, GPS, WiFi, WiMax, CDMA и т.п.
Известна приемопередающая малогабаритная антенна, в которой активный элемент выполнен в виде цилиндрического объема из сегнетокерамического материала (патент РФ №2138102, МПК H01Q 19|09, опубл. 20.09.1999 г.). Известное техническое решение обеспечивает возможность управления режимом настройки антенны на рабочую частоту с заданной шириной полосы сигнала.
Однако данная антенна для сетей мобильного широкополосного доступа имеет довольно сложную конструкцию, требующую источник питания для перенастройки по частоте, что усложняет ее применение в конвергентных устройствах.
Известна антенна Reflexus Penta-band: p/n A 10315 компании Antenova (http://www.antenova.com/?id=1498), которая представляет собой антенну монопольного типа, нагруженную на плату заземления. Известное техническое решение обеспечивает возможность доступа к сетям GSM850/900/1800/1900 и WCDMA.
Данное техническое решение принято за прототип.
Указанная антенна имеет диаграмму направленности, близкую к круговой, и средний коэффициент усиления от -1,3 dBi (на частоте 824-960 МГц) до -1,5 dBi (на частоте 1710-2170 МГц). Антенна имеет малые размеры.
Однако, антенна имеет лишь отдельные, дискретно выделенные частотные рабочие полосы в диапазоне частот 824-2170 МГц, недостаточно высокий коэффициент усиления в этих поддиапазонах и сложное согласующее устройство.
Техническим результатом заявленной полезной модели является улучшение эксплуатационных характеристик антенны в условиях расширенной рабочей полосы частоты.
Указанный технический результат достигается тем, что в сверхширокополосной антенне интерактивного доступа для различных приемопередающих устройств, содержащей излучатель в виде сегнетокерамического элемента, соединенного с платой заземления, в отличие от прототипа сегнетокерамический элемент выполнен в форме удлиненного параллелепипеда из сегнетоэлектрического материала с высокой диэлектрической проницаемостью ε≥1000, расположенного половиной своей длины над платой заземления, которая представляет собой конструктивную плату с собранной на ней электрической схемой приемопередающего устройства, а на сегнетокерамическом элементе около торца, расположенного над платой заземления, размещена точка возбуждения, имеющая электрический контакт с металлическим штырем, соединенным с полосковой токопроводящей линией подключения ресивера приемопередающего устройства.
Указанный технический результат достигается также тем, что в сверхширокополосной антенне интерактивного доступа для различных приемопередающих устройств, содержащей излучатель в виде сегнетокерамического элемента, соединенного с платой заземления, в отличие от прототипа сегнетокерамический элемент выполнен в форме удлиненного параллелепипеда из сегнетоэлектрического материала с высокой диэлектрической проницаемостью ε≥1000, расположенного половиной своей длины над платой заземления, а на сегнетокерамическом элементе около торца, расположенного над платой заземления, размещена точка возбуждения, имеющая электрический контакт с металлическим штырем, соединенным с ресивером приемопередающего устройства через радиочастотный разъем и коаксиальный кабель.
Конструктивное выполнение по первому варианту полезной модели соответствует случаю интегрированной в устройство антенны.
В случае внешней антенны используется конструктивное выполнение по второму варианту.
Если позволяют конструктивные возможности и габариты приемопередающего устройства, для интегрированной антенны допускается подключение излучателя к приемопередающему устройству через радиочастотный разъем и коаксиальный кабель.
Согласование, ширина рабочей полосы частот, рабочий диапазон частот, коэффициент усиления антенны определяются геометрией излучателя, взаимным расположением излучателя и платой заземления, электрофизическими свойствами материала излучателя.
Сущность полезной модели продемонстрирована на примере сверхширокополосной антенны для диапазона частот 900-2800 МГц и поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена принципиальная схема антенны, интегрированной в устройство приема-передачи, на фиг.2 представлена принципиальная схема внешней антенны, подключаемой через разъем и коаксиальный кабель к устройству приема-передачи, на фиг.3, 4, 5 - результаты измерений основных параметров модели (коэффициента стоячей волны КСВ - фиг.3, коэффициента обратных потерь - фиг.4, волнового сопротивления - фиг.5).
Сверхширокополосная, интегрированная в приемо-передающее устройство, антенна интерактивного доступа фиг.1. содержит излучатель-сегнетокерамический элемент 1 в форме параллелепипеда размером 58×9×3 мм, расположенный над платой заземления 2 на высоте 10 мм, точка возбуждения 3 размещена на расстоянии 5 мм от торца сегнетоэлектрического элемента и на расстоянии 25 мм от торца платы заземления и имеет электрический контакт с металлическим штырем 4, соединенным с полосковой токопроводящей линией 5 подключения ресивера.
Сверхширокополосная внешняя антенна интерактивного доступа фиг.2. содержит излучатель-сегнетокерамический элемент 1 в форме параллелепипеда размером 58×9×3 мм, расположенный над платой заземления 2 на высоте 10 мм, точка возбуждения 3 размещена на расстоянии 5 мм от торца сегнетоэлектрического элемента и на расстоянии 25 мм от торца платы заземления и имеет электрический контакт с металлическим штырем 4, соединенным с радиочастотным разъемом 5, через который коаксиальным кабелем 6 подключается ресивер.
По результатам, замеров параметров антенны (фиг.2, 3, 4) можно отметить, что:
- средний коэффициент усиления полезной модели составляет 1,5 dBi, поляризация линейная;
- полезная модель имеет рабочую полосу частот, равную 1900 МГц;
- коэффициент возвратных потерь находится в пределах от -24 dB до -8 dB;
- волновое сопротивление во всем диапазоне частот близко к 50 Ом.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики антенны в условиях расширенной рабочей полосы частот.