Антенна для модемов и других цифровых устройств с функцией преобразования радиосигнала в цифровой сигнал
В описываемой полезной модели в антенну на место активного элемента устанавливается модем. Радиосигналы принимаются и передаются антенной модема, а директоры и рефлекторы обеспечивают усиление радиосигнала. Цифровой сигнал передается от модема по кабелю цифровой передачи данных, например по USB кабелю, в компьютер. Антенну с встроенным на место активного элемента модемом можно настроить на направление источника сигнала, поворачивая ее в горизонтальной, вертикальной плоскостях и углу наклона поляризации.
Технический результат предлагаемой полезной модели:
1. Улучшение качества приема сигнала за счет устранения потерь в кабеле.
2. Возможность настроить модем на направление источника сигнала.
Область техники, к которой относится заявляемая полезная модель: радиотехника, а именно антенная техника. Заявляемая полезная модель может быть использовано в системах радиосвязи, радиолокации и телекоммуникаций ультракоротковолнового (УКВ), сверхвысокочастотного (СВЧ) и др. диапазонов.
Актуальность разработки таких антенн обусловлена все возрастающими требованиями к антенным устройствам упомянутых радиотехнических систем в отношении их помехоустойчивости, простоты использования, направленности, массогабаритных показателей и технологичности.
Среди средств того же назначения, в качестве ближайшего аналога была найдена антенна типа «волновой канал», известная также под названием антенна Уда-Яги (Uda-Yagi) (см, например, Ротхаммель К. Антенны: Пер. с нем. - М.: Энергия, 1979. - 320 с., ил. - (Массовая радиобиблиотека; Вып.998).
Антенна типа «волновой канал» (Фиг.1) состоит из ряда параллельных вибраторов, расположенных в одной плоскости: полуволнового линейного или петлевого вибратора (активный вибратор), к которому подключен кабель снижения (1), рефлектора (пассивный отражающий элемент) (2), и директоров (пассивные вибраторы)(3).
Таким образом, питание в такой антенне подводится к единственному активному вибратору. Длина рефлектора и его расстояние до активного вибратора подобраны таким образом, что излучение рефлектора ослабляет излучение активного вибратора в обратном направлении и усиливает его в прямом направлении. Рефлектор является своеобразным отражателем, обеспечивающим формирование однонаправленной характеристики излучения (приема). Нередко в качестве рефлектора используется система вибраторов или сетка. Усилению излучения в прямом направлении способствуют директоры, которые возбуждаются, как и рефлектор, под воздействием излучения активного вибратора. Директоры и рефлекторы бывают разной формы - петли, квадраты, круги и другие.
Недостатком такой антенны являются потери сигнала в кабеле, соединяющем активный вибратор и приемо-передающее устройство.
В последнее время большое распространение получили внешние модемы для компьютеров, при помощи которых пользователю предоставляется доступ к сетям 3G, 4G, WiFi и т.д. В модеме установлена антенна, приемно-передающее устройство и блок сопряжения с компьютером. Недостатками таких модемов являются невозможность настроить модем на направление источника сигнала, поскольку собственная встроенная антенна модема имеет ненаправленную характеристику излучения и приема. В некоторых модемах предусмотрен специальный разъем для подключения внешней антенны, однако для частот более 1 ГГц затухание в кабеле достаточно существенно. Например, для наиболее распространенного кабеля RG-58C\U типовое значение затухания на частоте 2,150 ГГц составляет 0,85дБ/м (см. Табл.), что при длине кабеля 10 м ослабит сигнал на 8,5 дБ. Это обстоятельство существенно ограничивает применение внешних антенн (частота 2,150 ГГц является рабочей частотой для популярных модемов стандарта 3G). В большинстве радиомодемов возможность использования внешней антенны отсутствует.
В описываемой полезной модели в антенну-прототип (любую в которой есть активный элемент, например антенну «волновой канал») на место активного элемента устанавливается модем. Радиосигналы принимаются и передаются встроенной антенной модема, а директоры и рефлекторы прототипа обеспечивают усиление радиосигнала. Цифровой сигнал передается от модема по кабелю цифровой передачи данных, например по USB кабелю, в компьютер. Антенну с установленным на место активного элемента модемом можно настроить на направление источника сигнала, поворачивая ее в горизонтальной, вертикальной плоскостях и углу наклона поляризации.
Техническим результатом полезной модели являются:
1. Устранение потерь в кабеле антенны.
2. Возможность настроить модем на направление источника сигнала.
Заявляется полезная модель «Антенна для модемов и других цифровых устройств с функцией преобразования радиосигнала в цифровой сигнал» для приема радиосигналов (волн любых диапазонов), реализующаяся следующим образом: антенна состоит из ряда вибраторов - рефлекторов, директоров любой формы, а вместо активного вибратора в антенне активного вибратора устанавливается модем с функцией преобразования радиосигнала в цифровой сигнал.
Реализация заявляемой полезной модели может быть осуществлена, например, следующим образом: известны и широко распространены USB модемы и устройства для приема радиосигналов, работающие в разных диапазонах волн (3G, WiFi, WiMax, Blutooth и др.). Модемы подсоединяются к компьютеру либо непосредственно в USB разъем, либо через USB удлинитель. Такой модем устанавливается на место активного вибратора в антенне типа волновой канал или любой другой, в которой есть активный вибратор, а рефлекторы и директоры усиливают принимаемый модемом сигнал. Коэффициент усиления данной антенны будет зависеть от количества и расположения рефлекторов и директоров. Как упрощенный вариант может быть установлен, например, только директор или только рефлектор. Таким образом, затухания в кабеле радиосигнала не происходит - сигнал подается от антенны в цифровом виде через USB удлинитель или непосредственно.
На Фиг.2 изображена промышленная реализация заявляемой полезной модели «волновой канал» с рефлектором типа зеркало и одним директором. На фиг.3 показана такая же антенна с другим модемом и примером подключения модема через USB кабель.
Тип кабеля | RG58, RG58C/U | RG58A/U (Rexant) | RG58A/U (Multi) | RG58A/U (Vector) | RG58A/U (Radiolab) | RG174 | |
Изолятор | Сплошной ПЭ | Сплошной ПЭ | Сплошной ПЭ | Вспененный ПЭ | Вспененный ПЭ | Сплошной ПЭ | |
Диапазон | 450 CDMA (Скай Линк) | 0,42 | 0,38 | 0,3 | 0,24 | 0,27 | 0,72 |
900 (GSM) | 0,58 | 0,56 | 0,48 | 0,4 | 0,35 | 0,95 | |
1800 (GSM) | 0,89 | 0,83 | 0,76 | 0,65 | 0,51 | ||
2100 (3G) | 1,1 | 0,86 | 0,82 | 0,66 | 0,58 | ||
2400 (WiFi) | 0,87 | 0,85 | 0,68 | 0,6 |
Табл. Затухание радиосигналов в кабеле для разных типов кабеля RG 58, дБ. ПЭ=полиэтилен
Антенна для модемов и других цифровых устройств с функцией преобразования радиосигнала в цифровой сигнал, состоящая из ряда вибраторов - рефлекторов, директоров, отличающаяся тем, что вместо активного вибратора с соединительным радиочастотным кабелем на то же место установлен радиомодем со встроенной антенной, сигнал от которого передается в цифровом виде в компьютер.