ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРПУСА УСТРОЙСТВА СВЯЗИ, СОДЕРЖАЩЕЕ ПАССИВНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ РАДИОСИГНАЛА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Заявленная полезная модель относится к защитным чехлам устройств связи, более конкретно к защитным чехлам устройств связи, содержащим пассивный усилитель радиосигнала.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известны различные защитные чехлы устройств связи, такие как, например, защитные чехлы, описанные в патентах RU 2396890 С1 (ОАО "ИМЦ Концерна "Вега"), 20.08.2010 (D1); RU 55236 U1 (ООО "Альт Телеком"), 27.07.2006 (D2); RU 91492 U1 (Бегарь Виталий Владимирович), 10.02.2010 (D1). Известные защитные чехлы не предназначены для усиления радиосигнала устройства связи.
Известен пассивный усилитель радиосигнала (пассивный ретранслятор радиосигнала), описанный в патенте RU 154867 U1 (бывший правообладатель ООО «ЦЕНТР-ТД; нынешний правообладатель Федоров Максим Валерьевич), 10.09.2015 (D2). Известный из D4 пассивный усилитель радиосигнала представляет собой замкнутую решетку токопроводящего материала, выполненную в форме двумерной самоподобной структуры (двумерного фрактала), плоскостные габариты которой сопоставимы с плоскостными габаритами активной антенны устройства связи, нанесенную на диэлектрическое основание, причем упомянутая решетка предназначена для размещения параллельно плоскости активной антенны устройства связи на минимально возможном от нее расстоянии таким образом, чтобы центр упомянутой решетки пересекал линию электромагнитного излучения активной антенны устройства связи, при этом упомянутый пассивный усилитель радиосигнала не содержит фидер и связан с антенной устройства связи только посредством магнитного поля антенны устройства связи. Известный из D4 пассивный усилитель радиосигнала не содержит защитный корпус, что может повлечь к механическим повреждениям токопроводящего материала и, соответственно, к нарушению работоспособности пассивного усилителя.
Ближайшим аналогом (прототипом) заявленного решения является защитное устройство для устройства связи, описанное в заявке US 2012206303 A1 (DESCLOS LAURENT et al.), опубликованной 16.08.2012 на 11 листах (D3). Известное из D3 защитное устройство для устройства связи содержит корпус, выполненный с возможностью охвата корпуса устройства связи и фиксации на нем, причем задняя стенка корпуса защитного устройства для корпуса устройства связи содержит пассивный усилитель радиосигнала, представляющий собой плоский или вытянутый проводящий элемент, не обладающий двумерной самоподобной структурой, который в том числе может быть связан с антенной устройства связи посредством проводного соединения, что не позволяет рассматривать такого рода усилитель в качестве пассивного усилителя радиосигнала.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
О преимуществах фрактальной структуры решетки антенны известно из ряда публикаций, в частности из публикаций [1-7]. Использование преимуществ фрактальной структуры принимающей решетки в техническом решении, относящемся к пассивным усилителям радиосигнала, позволяет достичь существенного повышения эффективности усиления радиосигнала, что напрямую влияет на качество связи в целом.
Таким образом, задачей заявленной полезной модели является создание защитного устройства для корпуса устройства связи, обеспечивающего повышение эффективности усиления радиосигнала пассивным усилителем радиосигнала в сравнении с прототипом.
Техническим результатом является повышение эффективности усиления радиосигнала пассивным усилителем радиосигнала в сравнении с усилением радиосигнала пассивным усилителем радиосигнала прототипа.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что защитное устройство для корпуса устройства связи содержит пассивный усилитель радиосигнала. Более конкретно, пассивным усилителем радиосигнала (пассивным ретранслятором радиосигнала) является замкнутая решетка токопроводящего материала, выполненная в форме двумерной самоподобной структуры (двумерного фрактала), предпочтительно, фрактала «ковер Серпинского», плоскостные габариты которой равны или превышают плоскостные габариты активной антенны устройства связи, нанесенная на диэлектрическое основание, причем упомянутая решетка размещена на задней стенке защитного устройства для корпуса устройства связи параллельно плоскости активной антенны устройства связи таким образом, чтобы центр упомянутой решетки пересекал линию электромагнитного излучения активной антенны устройства связи, при этом упомянутый пассивный усилитель радиосигнала не содержит фидер и связан с антенной устройства связи только посредством магнитного поля антенны устройства связи. В некоторых вариантах осуществления заявленной полезной модели плоскостные габариты упомянутой решетки составляют 16×16 или 32×32 мм.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Защитное устройство для корпуса устройства связи содержит корпус, образованный по меньшей мере двумя боковыми, двумя торцевыми (верхней и нижней) и одной задней стенками. Корпус защитного устройства выполнен таким образом, чтобы обеспечивать охват корпуса устройства связи и обеспечивать надежную фиксацию защитного устройства для корпуса устройства связи на корпусе устройства связи. Корпус защитного устройства при этом выполнен из любого материала, допускающего обеспечение возможности размещения в его задней стенке пассивного усилителя, описываемого далее. Таким материалом может быть, в частности, кожа, экокожа, дерево, пластик, силикон и т.п. Такой материал обеспечивает, по меньшей мере, защиту корпуса устройства связи от механических повреждений. В качестве устройства связи может быть использовано любое известное устройство связи, содержащее активную плоскую (полосковую) антенну, такое как смартфон, сотовый телефон, планшетный компьютер, фаблет и т.п., т.е. такое устройство, которое, во-первых, содержит активную плоскую (полосковую) антенну, во-вторых, эта антенна размещена внутри корпуса устройства связи близко к задней стенке корпуса устройства связи. Задняя стенка защитного устройства для корпуса устройства связи при этом может иметь отверстия, предназначенные для камеры устройства связи и/или вспышки устройства связи, и/или иных элементов устройства связи, доступ к которым не должен быть перекрыт задней стенкой защитного устройства для корпуса устройства связи. Задняя стенка защитного устройства для корпуса устройства связи содержит в себе пассивный усилитель радиосигнала, предпочтительно размещенный параллельно плоскости активной антенны устройства связи. Пассивный усилитель радиосигнала представляет собой замкнутую решетку токопроводящего материала, выполненную в форме двумерной самоподобной структуры (двумерного фрактала), предпочтительно, фрактала «ковер Серпинского», плоскостные габариты которой равны или превышают плоскостные габариты активной антенны устройства связи, нанесенную на диэлектрическое основание. Упомянутая решетка размещается на задней стенке защитного устройства для корпуса устройства связи параллельно плоскости активной антенны устройства связи таким образом, чтобы центр упомянутой решетки пересекал линию наиболее интенсивного электромагнитного излучения активной антенны устройства связи. Упомянутый пассивный усилитель радиосигнала не содержит фидер и связан с антенной устройства связи только посредством магнитного поля антенны устройства связи. Тот факт, что пассивный усилитель не имеет фидера или какого-либо иного питающего элемента, а связан с антенной устройства связи только посредством магнитного поля антенны устройства связи, указывает на то, что заявленный пассивный усилитель является энергонезависимым, а его усиливающие радиосигнал свойства проявляются на основании известного принципа взаимоиндукции. В некоторых вариантах осуществления заявленной полезной модели плоскостные габариты упомянутой решетки составляют 16×16 или 32×32 мм. Под плоскостными габаритами понимается длина и ширина фрактальной решетки пассивного усилителя радиосигнала. Предпочтительно, чтобы длина и ширина решетки пассивного усилителя радиосигнала были равны длине и ширине его диэлектрического основания, на котором выполняется упомянутая фрактальная решетка. Токопроводящим материалом может являться любой известный из уровня техники материал, обладающий проводниковыми свойствами, например металлическая фольга, в частности золотая фольга.
Пассивный усилитель радиосигнала размещается в задней стенке защитного устройства для корпуса устройства связи параллельно активной антенне устройства связи на минимально возможном от нее расстоянии, определяемом конструктивными особенностями защитного устройства и активной антенны устройства связи, при этом центр решетки пассивного усилителя радиосигнала пересекает линию электромагнитного излучения активной антенны устройства связи. Электромагнитное излучение, генерируемое активной антенной устройства связи, проецируется на решетку пассивного усилителя радиосигнала. Возникающий согласно принципу взаимоиндукции резонанс повышает уровень исходящего излучения активной антенны устройства связи. В свою очередь посредством упомянутой решетки внешнее электромагнитное излучение поляризуется и фокусируется на активной антенне, что повышает чувствительность антенны устройства связи в целом. Таким образом, пассивный усилитель, используемый в заявленном устройстве связи, является энергонезависимым. Коэффициент эффективности применения заявленного пассивного усилителя радиосигнала в обоих случаях определяется геометрическими размерами обоих элементов (активной антенны устройства связи и решетки пассивного усилителя радиосигнала) и порядком фрактального узора усилителя.
Решетка пассивного усилителя радиосигнала, расположенная над излучающей плоскостью активной антенны, выполнена в виде каскадного соединения самоподобных структур из модели изгиба токопроводящего материала на угол, предпочтительно определяемый фракталом «ковер Серпинского» или любым другим фракталом, если при этом соблюдается сопоставимость плоскостных габаритов пассивного усилителя и активной антенны устройства связи. Полная матрица А-параметров всей решетки может быть определена в виде степени матриц передачи [а] для элементарной структуры и приведена к виду
Входной импенданс, соответственно, определяется соотношением
,
11
12
21
где А, А, А - элементы матрицы эквивалентного закрытого контура, которые определяются выражением (1).
Так, для усилителя радиосигнала на основе фрактала «ковер Серпинского» первого порядка с плоскостными габаритами 32×32 мм, расположенного над проводящей плоскостью активной антенны устройства связи сопоставимых размеров и выполненного из токопроводящего материала толщиной 100 мкм, на высоте над экраном активной антенны h=l мм, были получены коэффициенты 1,273-1,826 при взаимоиндукции на резонансных частотах 0,093-6,517 ГГц.
Пассивный усилитель радиосигнала изготавливают путем придания токопроводящему материалу самоподобной геометрической формы, в частности формы фрактала «ковер Серпинского». Вместе с тем, любая геометрическая форма может быть использована. Выбор геометрической формы определяется лишь необходимостью того, чтобы плоскостные габариты фрактальной решетки пассивного усилителя были сопоставимы или, как минимум, превышали плоскостные габариты антенны устройства связи. Такая структура может быть получена известными способами, в частности аддитивным и субтрактивным.
В частности, в случае аддитивного метода, из основания, являющегося изоляционным материалом (диэлектриком), в частности текстолитовым или стеклотекстолитовым, плотной бумагой, полимерным материалом, вырезают требуемую основную геометрическую двумерную форму пассивного ретранслятора. Толщина диэлектрика определяется требуемой механической и/или электрической прочностью. Основание при этом, соответственно, может содержать также клейкое основание для прикрепления его на элемент устройства связи. Затем на полученную основную двумерную форму наносят проводник в виде фольгированного материала (металлической фольги). Выбор фольгированного материала осуществляется, исходя из требований, предъявляемых к материалоемкости процесса изготовления заявленного пассивного ретранслятора, а также требуемого коэффициента усиления. Нанесение фольгированного материала на полученную основную двумерную форму осуществляется посредством метода горячего тиснения с помощью пресс-формы, максимально точно повторяющей рисунок фрактальной решетки пассивного ретранслятора.
В случае с субтрактивным методом сначала изготавливают требуемую основную двумерную форму пассивного ретранслятора из изоляционного материала, содержащего на одной из сторон металлизированное покрытие. После этого на полученную форму защитным слоем наносят рисунок фрактальной решетки пассивного ретранслятора и осуществляют травление незащищенных участков химическими методами, например посредством вытравливания в водном растворе хлорида железа. Защитный слой, в частности, может быть нанесен фотолитографическим способом.
Вместе с тем, специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что также и иные способы нанесения фольгированного материала на диэлектрик таким образом, чтобы фольгированным материалом создавалась фрактальная решетка пассивного усилителя радиосигнала, могут быть использованы, если такие способы обеспечивают требуемую точность и порядок фрактальной решетки. Такими способами, в частности, может быть способ лазерной гравировки, а также некоторые высокоточные способы механической обработки.
Размещение пассивного усилителя на задней стенке защитного устройства для корпуса устройства связи осуществляется известными из уровня техники способами, такими как, например, литье на готовый пассивный усилитель, или аддитивная печать вокруг готового пассивного усилителя, или послойное изготовление задней стенки корпуса и пассивного усилителя, или врезание пассивного усилителя, или зашивание пассивного усилителя, или наклеивание пассивного усилителя на заднюю стенку корпуса с помощью адгезивного слоя основания пассивного усилителя или с помощью ламинатной пленки и т.п.
Настоящее описание осуществления заявленной полезной модели демонстрирует лишь частный вариант осуществления и не ограничивает иные варианты реализации заявленной полезной модели, в частности, иные формы фрактальной структуры решетки пассивного усилителя, поскольку возможные альтернативные варианты осуществления заявленной полезной модели, не выходящие за пределы объема информации, изложенной в настоящей заявке, должны быть очевидными для специалиста в данной области техники, имеющего обычную квалификацию, на которого рассчитана заявленная полезная модель.
Список цитированных непатентных источников
1. Flexible Substrate Antennas (HINDAWI PUBLISHING CORPORATION), 2012.
2. Study of the “Sierpinski’s Carpet” Fractal Planar Antenna by the Renormalisation Method (C. LARBI et al.), 01.01.2007.
3. Stacked Microstrip Patch Antenna: Gain and Bandwidth Improvement, Effect of patch rotation A (RUSHIT D TRTVEDI et al), 31.12.2014.
4. Experimental Study of Stacked Rectangular Microstrip Antenna for Dual-Band (RAJESH KUMAR VISHWAKARMA et al), 02.2010.
5. A STACKED MICROSTRIP PATCH ANTENNA WITH FRACTAL SHAPED DEFECTS (H. TIWARI et al), 2010.
6. STACKED SIERPINSKI CARPET FRACTAL ANTENNA FOR X-BAND APPLICATIONS (ANUJ ATTRI), 07.2013.
7. Фрактальные антенны (В.И. СЛЮСАРЬ), 09.2002.