АНТЕННЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ СВЧ ДИАПАЗОНА ЧАСТОТ

Техническое решение относится к приемо-передающей технике диапазона СВЧ, предназначенной для обеспечения связи в качестве приемо-передающего оборудования и антенн транспортного средства, преимущественно, железнодорожного транспорта, и может быть использовано в системах радиосвязи между подвижными объектами, в частности для передачи или приема в системе радиотелефонной сотовой связи, в частности, системах, использующих стандарт DECT.
Системы подвижной радиосвязи на базе стандарта DECT относятся к классу систем беспроводного доступа. Среди приложений DECT - системы для дома и малого офиса, микросотовые корпоративные системы, системы абонентского радиодоступа (WLL), системы доступа к сети GSM, микросотовые системы общего пользования (СТМ), системы доступа к локальной сети, предоставляющие голосовую телефонию, факс, модем, электронную почту, Internet, X.25 и многие другие услуги. Преимущества систем, работающих по стандарту DECT, позволили установить их на транспортные средства, в частности, на объекты железнодорожного транспорта.
Известен (RU, патент 98658) антенный модуль спутниковой связи поезда. Известный антенный модуль содержит антенну для приема и передачи радиосигналов в спутниковой системе ИНМАРСАТ, подключенную к системе управления антенны ИНМАРСАТ, включающей блок наведения антенны ИНМАРСАТ, содержащий, по меньшей мере, один двигатель, и блок электронных устройств, содержащий малошумящий усилитель и радиоприемопередающее устройство, антенну для приема радиосигнала от навигационных систем ГЛОНАСС и/или GPS, при этом антенный модуль содержит защитный кожух для блока наведения антенны ИНМАРСАТ, по меньшей мере, два гироскопических датчика положения антенны ИНМАРСАТ, подключенных к системе управления антенной ИНМАРСАТ, средство подогрева антенны ИНМАРСАТ, содержащее блок управления, к которому подключены датчик температуры, по меньшей мере, один нагревательный элемент антенны ИНМАРСАТ и, по меньшей мере, один нагревательный элемент гироскопических датчиков, причем все электрические и электронные элементы модуля выполнены с возможностью подключения к системе электропитания поезда.
Недостатками известного антенного модуля следует признать сложность конструкции, значительные габаритные размеры, отсутствие разъемных соединителей для сигнальных и питающих кабелей.
Известен (RU, патент 2406226) антенный модуль системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда - принятый за ближайший аналог настоящего технического решения, содержащий металлическое основание, на котором размещены две базовые станции DECT, закрытые экранизирующими кожухами, на основании дополнительно закреплены два ТЭНа, каждый из которых установлен с возможностью обогрева одной из базовых станций DECT при наружных температурах ниже -20°C, и кронштейн, на котором закреплены две кросс-поляризованные антенны, каждая из которых подключена к одной из базовых станций DECT, внутри антенного модуля размещен термодатчик, причем базовые станции DECT и термодатчик выполнены с возможностью подключения к центральной управляющей системе контроля безопасности и связи пассажирского поезда, а ТЭНы выполнены с возможностью подключения к источнику питания, который находится в центральной управляющей системе, при этом весь антенный модуль закрыт радиопрозрачным колпаком.
Недостатками известного антенного модуля следует признать невозможность оперативного демонтажа или монтажа на подвижном объекте (пассажирском вагоне) из-за выходящих с его нижней поверхности длинных кабельных соединений между базовыми станциями антенного модуля и цифровой мини АТС, размещаемой внутри вагона, проходящих по кабельным каналам подкрышевого пространства пассажирского вагона, что требует обязательного нахождения подвижного объекта в вагонном депо или на территории без высоковольтного контактного провода, невозможность оперативного снятия и установки радиопрозрачного укрытия антенного модуля в целях обеспечения доступа к его внутренним компонентам при проведении ремонтных работ, применение в качестве кросс-поляризованных антенн 2-х одиночных антенн типа SP 1800/60/8, имеющих диаграммы направленности с максимумами, направления которых в угло-местной плоскости имеют углы 15-20° от нормали к плоскости, что приводит к ухудшению качества связи между подвижным объектом с установленным антенным модулем и аналогичным объектом при удалении последнего на расстояние более 300 м.
Техническая задача, решаемая посредством разработанной конструкции, состоит в повышении оперативности монтажа или демонтажа антенного модуля за счет введения разъемных соединителей, а также в возможности проведения ремонтных работ непосредственно с компонентами антенного модуля за счет реализации съемного радиопрозрачного защитного укрытия (колпака) при одновременном повышении качества связи с удаленными абонентскими устройствами за счет применения кросс-поляризованных антенн, у которых максимумы диаграмм направленности в вертикальной (угло-местной) плоскости имеют меньшие углы - «прижаты» к нормали относительно плоскости антенн (горизонту), при меньших габаритных размерах антенного модуля, что позволяет эффективней использовать надкрышевое пространство пассажирского вагона.
Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции антенного модуля, состоит в упрощении и повышении скорости ремонтных и монтажных работ за счет возможности оперативного демонтажа радиопрозрачного купола (колпака) и разъемных соединений кабельных соединений с расположенным внутри вагонным оборудованием.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать антенный модуль системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда, содержащий металлическое основание, на котором размещены две базовые станции DECT, закрытые экранизирующими кожухами, на основании дополнительно закреплены два ТЭНа, каждый из которых установлен с возможностью обогрева одной из базовых станций DECT при наружных температурах ниже -20°C, и кронштейн, на котором закреплены две кросс-поляризованные антенны, каждая из которых подключена к одной из базовых станций DECT, внутри антенного модуля размещен термодатчик, причем базовые станции DECT и термодатчик выполнены с возможностью подключения к центральной управляющей системе контроля безопасности и связи пассажирского поезда, а ТЭНы выполнены с возможностью подключения к источнику питания, который находится в центральной управляющей системе, при этом весь антенный модуль закрыт радиопрозрачным колпаком. Указанный радиопрозрачный колпак выполнен пластмассовым и легко съемным, а связь оборудования антенного модуля с внутри вагонным оборудованием осуществлена сигнальными кабелями посредством разъемных соединений.
В некоторых вариантах реализации для повышения надежности связи в антенном модуле устанавливают 2 кросс-поляризованные антенны, угло-местное направления главного лепестка диаграммы направленности которых имеет меньший угол отклонения от нормали к их плоскости. Предпочтительно базовые станции DECT установлены перпендикулярно направлению движения вагона.
Отличие разработанного антенного модуля системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда от ближайшего аналога, принятого за прототип, состоит в том, что использованы легкосъемный пластмассовый купол антенного модуля и разъемные соединения вместо кабельных вводов для связи оборудования антенного модуля с внутри вагонным оборудованием. Кроме того, предпочтительно использовать кросс-поляризованные антенны с диаграммами направленности в вертикальной плоскости, имеющие меньший угол отклонения от нормали к ее плоскости.
Антенный модуль разработанной конструкции работает следующим образом. Радиочастотные сигналы, формируемые передающим внутри вагонным устройством передачи стандарта DECT, по кабелям связи поступают к радиочастотным разъемам, находящимся на нижней части металлического основания антенного модуля, а далее ко входам базовых станций DECT. Радиочастотные выходы базовых станций DECT соединены ВЧ кабелями с кросс-поляризованными антеннами, находящимися в антенном модуле. Кроме того, в одном из двух антенных модулей, монтируемых на крыше вагона, размещена навигационная антенна систем ГЛОНАСС и GPS. Сигнал с навигационной антенной, аналогично кросс-поляризованным антеннам, поступает на вход навигационного приемника, находящегося внутри вагона, через разъемное соединение на нижней части металлического основания антенного модуля.
Для обеспечения заданного температурного режима, внутри антенного модуля использованы термоподогреватели и термоконтактор, соединенные последовательно, цепи питания схемы подогрева так же выведены на разъем, находящийся в нижней части антенного модуля.
Применение антенного модуля системы безопасности и связи пассажирского поезда позволяет упростить и ускорить проведение ремонтных и монтажных работ за счет возможности оперативного демонтажа радиопрозрачного купола и разъемных соединений кабельных соединений с внутри вагонным оборудованием при одновременном повышении надежности радиосвязи за счет применения более эффективных антенн.