ШИРОКОПОЛОСНАЯ НАПРАВЛЕННАЯ ДВУХПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ АНТЕННА

Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована для усиления сигналов сотовой связи и в системах беспроводной передачи данных в качестве абонентской антенны. В частности, в качестве приемо-передающей антенны в системах беспроводной передачи данных стандарта IEEE 802.11n, сотовой связи GSM-1800, 3G, WiFi, 4G и др., работающих в дециметровом, сантиметровом, миллиметровом диапазонах волн.
Из существующего уровня техники известна панельная антенна (патент на изобретение RU 2359376, опубликован 20.06.2009), которая состоит из одной пары или нескольких пар ортогональных излучателей, каждый из излучателей питается коаксиальным кабелем, двух сумматоров-делителей, двух разъемов для подключения приемопередающей аппаратуры, отражателя и корпуса из металла, при этом пара ортогональных излучателей выполнена в виде одного печатного элемента в форме «мальтийского креста» со стороны отражателя, на одной плате из диэлектрического материала, так, что каждый из двух ортогональных излучателей по постоянному току замкнут друг на друга, внутренние проводники кабелей излучателей крестообразно соединены перемычками с другими половинками излучателей и с металлическими столбиками, внешние металлические оплетки кабелей соединены с отражателем и половинками излучателей, столбики соединены с отражателем и с другими половинками излучателей, плоскости плат с излучателями параллельны отражателю, крепление каждой платы излучателей осуществляется на двух металлических оплетках полужестких кабелей и двух металлических столбиках.
Известна широкополосная направленная антенна с двойной поляризацией (патент на полезную модель RU 169151, опубликован 07.03.2017). Антенна состоит из двух антенн с линейной поляризацией, каждая из которых состоит из активных вибраторов, экрана, питающей коаксиальной линии, отличающаяся тем, что каждая антенна с линейной поляризацией состоит из, по крайней мере, двух активных вибраторов, причем плечи активных вибраторов одной антенны являются плечами активных вибраторов второй антенны, по крайней мере, двух симметрирующих трансформаторов, подключенных к активным вибраторам.
Прототипом является широкополосная направленная антенна с двойной поляризацией (патент на полезную модель RU 172803, опубликован 27.03.2017). Данное устройство содержит две антенны с линейной поляризацией, имеющие общий экран, каждая из которых состоит из, по крайней мере, двух активных вибраторов, причем плечи активных вибраторов одной антенны являются плечами активных вибраторов второй антенны, отличающаяся тем, что схема питания вибраторов каждой антенны выполнена на отрезках двухпроводной линии передачи, соединяющих входы вибраторов и несимметричную линию передачи.
Недостатком указанных известных изделий является низкая изоляция между двумя входными портами, а, следовательно, высокий уровень кроссполяризации, что негативно сказывается на устойчивости связи.
Техническим результатом полезной модели является увеличение межвходовой изоляции антенны.
Для достижения технического результата предлагается антенна, содержащая, по крайней мере, две пары вибраторов, плоскости поляризации этих пар вибраторов перпендикулярны, причем плечи вибраторов одной поляризации совпадают с плечами вибраторов другой поляризации и расположены над общим рефлектором, а питающие их симметричные линии передачи находятся на одинаковой высоте от рефлектора и связаны с коаксиальными входами антенны с помощью симметрирующих устройств. Описанная конструкция позволяет обеспечить симметричное расположение вибраторов, питающих их линий передачи и симметрирующих устройств в двух плоскостях и таким образом добиться увеличения изоляции между входными портами и снижения кроссполяризации, благодаря чему повышается устойчивость соединения с базовой станцией.
Широкополосная направленная двухполяризационная антенна содержит по крайней мере, пару активных вибраторов линейной поляризации и, по крайней мере, пару ортогональных им аналогичных активных вибраторов, причем проводящие плечи активных вибраторов одной поляризации совпадают с плечами активных вибраторов другой и расположены над общим проводящим рефлектором. Плечи активных вибраторов могут быть выполнены в виде проводящих пластин различной формы. Над плечами активных вибраторов дополнительно могут быть установлены пассивные вибраторы в виде проводящих пластин. К каждому активному вибратору подключена симметричная полосковая линия передачи и соединяет активный вибратор с симметрирующим и/или согласующим устройством. Форма симметричной линии может быть различной: как прямолинейной, так и переменного сечения в какой-либо из плоскостей для достижения наилучшего согласования с питающим фидером. Соединение симметрирующих и согласующих устройств с коаксиальным входом антенны может быть осуществлено как непосредственно, так и с помощью несимметричной линии передачи, например, полосковой. Каждое плечо вибратора может быть выполнено в виде единой детали с, как минимум, одним проводником симметричной линии. Указанные плечи могут быть выполнены из листового металла и могут лежать в одной плоскости. Симметрирующие устройства и питающие их полосковые линии для повышения технологичности могут объединяться в пары и также выполняться в виде единой детали из листового металла (Фиг. 2). Дополнительно, антенна может быть заключена в радиопрозрачный защитный кожух.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, на которых изображен вариант осуществления антенны, а именно на Фиг. 1 изображен общий вид антенны, где:
1 - радиопрозрачный защитный кожух;
2 - пассивный вибратор;
3 - плечо активного вибратора;
4 - симметричная линия передачи;
5 - проводящий рефлектор;
6 - держатель пассивного вибратора;
7 - держатель плеча активного вибратора;
8 - симметрирующее/согласующее устройство;
9 - коаксиальный ВЧ вход/выход антенны;
10 - полосковая несимметричная линия передачи.
На Фиг. 2 изображен разнесенный вид антенны (защитный кожух не показан).
На Фиг. 3 показан вариант исполнения антенны содержащий четыре пары вибраторов, вид сверху и сбоку.
На Фиг. 4 изображен разнесенный вид варианта исполнения антенны (защитный кожух не показан) содержащей четыре пары вибраторов.
Рассмотрим пример реализации антенны, состоящей из четырех полноволновых активных вибраторов (Фиг. 1, Фиг. 2), попарно образуемых посредством пластин 3, четырех пассивных вибраторов 2, четырех симметрирующих устройств 8, соединенных полосковыми линиями 10 с коаксиальными ВЧ входами антенны 9. Активные вибраторы установлены над рефлектором 5 с помощью диэлектрических или проводящих держателей 7 и соединены с симметрирующими устройствами посредством симметричных линий передачи 4. Пассивные вибраторы установлены над активными с помощью держателей 6 из диэлектрического или проводящего материала. Симметрирующие устройства и питающие их полосковые линии передачи попарно выполнены как две единые детали из листового металла и устанавливаются взаимно-перпендикулярно друг относительно друга на проводящем рефлекторе.
Антенна работает следующим образом: с коаксиального входа антенны ВЧ сигнал поступает на несимметричные полосковые линии 10, его мощность делится поровну и в одинаковой фазе поступает на симметрирующие устройства 8 и далее по симметричным двухпроводным линиям 4 питает симметричные активные вибраторы, образованные плечами в виде пластин 3. В результате пара активных вибраторов питается синфазно с равной амплитудой и вместе с пассивными вибраторами 2 и рефлектором 5 формируют излучение линейной поляризации преимущественно в направлении от рефлектора 5 к пассивным вибраторам 2.
Аналогичным образом антенна работает от второго ВЧ входа с той лишь разницей, что задействуется вторая пара симметрирующих устройств и симметричных линий, а направление линейной поляризации излучения изменяется на ортогональное.
Возможен вариант исполнения антенны для получения более высокого коэффициента усиления 17-18 дБи (Фиг. 3, Фиг. 4). Отличие состоит в увеличенном вдвое числе излучающих вибраторов, а также в том, что каждая симметричная линия передачи расщепляется на систему из нескольких несимметричных полосковых линий передачи, питающих одновременно четыре плеча активных вибраторов.