АВТОМОБИЛЬНАЯ АНТЕННА ДЛЯ СОТОВОЙ СВЯЗИ

Полезная модель предназначена для использования в устройствах мобильной связи, установленных на автомобилях и других движущихся средствах в диапазоне 1700-2500 МГц и более.
Известны различные типы автомобильных антенн для мобильной связи. Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является автомобильная антенна для сотовой связи, представляющая собой установленный на крыше автомобиля или другого движущегося средства и питаемый изнутри автомобиля, несимметричный вибратор, (несимметричный диполь) (1) с высотой от четверти рабочей длины волны и более. Недостатком аналога является: низкий коэффициент усиления из-за широкой диаграммы направленности в вертикальной плоскости или низкая диапазонность при применении укорачивающих катушек (2, 3, 4), а также высокая вероятность механических повреждений из-за большого вертикального размера антенны.
Технический результат направлен на увеличение коэффициента усиления антенны при уменьшении ее вертикального размера.
Технический результат достигается тем, что автомобильная антенна для сотовой связи, устанавливаемая на крыше автомобиля, представляет собой осесимметричную антенну поверхностных волн, центр которой совмещен с центром металлической крыши автомобиля, а подложкой служит крыша автомобиля с нанесенной на участок размещения антенны замедляющей диэлектрической структурой, через которую изнутри автомобиля проходит коаксиальный кабель, оканчивающийся диском и образующий с подложкой возбуждающий осесимметричный рупор. Технический результат достигается также тем, что замедляющая диэлектрическая структура выполнена с гармонической периодической модуляцией в радиальном направлении.
На рис.1 представлен чертеж антенны, на рис.2 - диаграмма направленности антенны вдоль горизонта, на рис.3 показана диаграмма направленности антенны под углом к горизонту, на рис.4 - антенна с периодической модуляцией в радиальном направлении. Антенна состоит из металлической подложки 1, она же крыша движущегося средства, на которую нанесена замедляющая диэлектрическая структура 2, питаемая коаксиальным кабелем 4, оканчивающийся плоским диском или конусом 3, образующим с подложкой 1 возбуждающий осесимметричный рупор.
Антенна работает следующим образом. Электрические токи высокой частоты поступают на коаксиальный кабель 4 и преобразуются с помощью диска и подложки (осесимметричного рупора) в электромагнитные осесимметричные поверхностные волны (ПВ), которые, в свою очередь, дойдя до края замедляющей диэлектрической структуры 2, преобразуются в свободные электромагнитные волны, т.е. излучаются, формируя диаграмму направленности (ДН) в виде сплюснутого тора. В этом случае ширина ДН в вертикальной плоскости δФ пропорциональна корню квадратному из отношения длины волны λ к радиусу антенны R. Поскольку для указанного диапазона волн размеры крыши движущегося средства существенно больше рабочей длины волны, ширина (рис.2), ДН δФ в данном случае сравнима с шириной ДН для антенны с укорачивающими катушками, а диапазонность и механическая прочность несравненно выше. Например, если несущая длина волны λ=15 см, R=1 м, то , в то время как для несимметричного диполя δФ≈90°.
При высокой плотности расположения базовых станций в городе наиболее эффективная связь осуществляется при подъеме максимума ДН в вертикальной плоскости на некоторый угол (рис.3) относительно горизонта β. Его можно обеспечить при помощи дополнительной модуляции (рис.4) замедляющей структуры 2 в радиальном направлении с периодом, сравнимым с длиной волны.
Источники информации:
1. Нейман М.С. Передающие антенны, Л. - М.: Энергоиздат, 1934, стр.287-289.
2. Пистолькорс А.А. Антенны, М.: Связьиздат, 1947, стр.326.
3. Надененко СИ. Антенны, М.: Связьиздат, 1959, стр.285.
4. Нейман М.С. Передающие антенны, Л. - М.: Энергоиздат, 1934, стр.350.