Логопериодическая антенна

Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована в комплектах оборудования беспроводных систем передачи данных стандартов: 2G (GSM 1800), 3G (UMTS 2100), 4G (WIMAX, LTE), WI-FI (IEEE 802.11b, g) и в других стационарных и мобильных системах диапазона 780-980 и 1700-3000 МГц в качестве направленной антенны. Задача заявляемого технического решения - повышение технологичности, снижение стоимости изготовления антенны при повышении коэффициента усиления в верхней части дециметрового диапазона частот и надежности при эксплуатации. Для решения поставленной задачи в логопериодической антенне, содержащей питающую линию с закрепленными на ней вибраторами треугольной формы, короткозамкнутый участок и опорный элемент, иначе выполнен коаксиальный тракт и питающая линия. Питающая линия содержит металлический пруток и трубу, внутри которой расположен медный провод в изоляции из полиэтилена, при этом один конец провода соединен с торцом прутка со стороны входа антенны, а другой его конец соединен с центральным контактом высокочастотного разъема, закрепленного на противоположном торце трубы со стороны короткозамкнутого участка. Вибраторы могут быть выполнены из зигзагообразно изогнутой проволоки, закрепленной на питающей линии сваркой или на основе треугольной формы из листового металла. Диаметры трубы и прутка питающей линий не превышают 6 мм. Короткозамкнутый участок линии выполнен с использованием перемычки из проволоки, закрепленной сваркой на трубе и прутке, или в виде скобы. Опорный элемент может быть или соединен через переходную втулку 7 с отогнутым под прямым углом металлическим прутком для настольного варианта установки антенны или выполнен в виде хомута, который закреплен на скобе, и обеспечивает крепление антенны к мачте. Питающая линия снабжена изолирующими направляющими, которые обеспечивают постоянство расстояния между элементами питающей линии. Такая конструкция позволяет применить трубу минимального диаметра, что повышает эффективность работы вибраторов, настроенных на верхние граничные частоты дециметрового диапазона и при этом обеспечить расположение коаксиального тракта внутри трубы и его согласование с импедансом антенны, что снижает потери в расширенном диапазоне рабочих частот. Металлический пруток, в конструкции питающей линии повышает технологичность изготовления и надежность крепления антенны. 8 п.ф., 4 рис.

Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована в комплектах оборудования беспроводных систем передачи данных следующих стандартов: 2G (GSM 1800), 3G (UMTS 2100), 4G (WIMAX, LTE), WI-FI (IEEE 802.11b, g) и в других стационарных и мобильных системах диапазона 780-980 и 1700-3000 МГц в качестве направленной антенны.

Известна логопериодическая комбинированная антенна по патенту РФ на изобретение 2427946, содержащая три модуля приема сигналов: первый модуль приема метрового, второй модуль приема дециметрового и третий модуль приема сантиметрового диапазонов длин волн. При этом вибраторы второго модуля выполнены из алюминиевого прутка и запитаны от двухпроводной распределительной линии, состоящей из двух трубчатых проводников, возбуждаемой коаксиальным фидером, который размещен внутри одного из проводников. Вибраторы и двухпроводная распределительная линия в третьем модуле выполнены в виде полосковых проводников.

Недостатком известной антенны для использования ее в диапазонах 780-980, 1700-3000 МГц является технологическая сложность и высокая стоимость изготовления, что вызвано модульным построением конструкции антенны, сочетающим использование объемных и полосковых элементов, перекрывающих всю полосу частот от 300 до 5000 МГц.

Известна логопериодическая антенна, представленная в Интернете по адресу: http://shop.radioterminal.ru/catalog/antena/element_printer.php?id=46875&print=Y. Антенна предназначена для работы на разнесенных частотах в трех диапазонах 850-960, 1710-1885 и 1920-2170 МГц, содержит питающую линию из двух алюминиевых труб прямоугольного сечения, на которых установлены вибраторы, выполненные из отрезков алюминиевого прутка. Размеры вибраторов и расстояния между ними выбраны в соответствии с принципами логарифмической периодичности, при этом для уменьшения продольных размеров антенны вибраторы нижней граничной частоты второго и третьего диапазона установлены за вибраторами верхней граничной частоты первого и второго диапазонов, соответственно.

Недостатком известной антенны является выполнение вибраторов из отрезков металлических прутков, небольшая площадь и постоянный диаметр которых снижает эффективность работы антенны.

Известна логопериодическая антенна по патенту РФ на полезную модель 35176, содержащая питающую линию из двух труб с вибраторами, прикрепленными на них парами. Внутри одной из труб расположена латунная трубка. В результате образуется коаксиальный тракт питания, внутренним проводником которого является латунная трубка, а наружным проводником служит внутренняя поверхность трубы питающей линии.

Недостатком этой антенны является ограничение частотного диапазона технологическими возможностями выполнения питающей линии нужного поперечного сечения, так как при повышении частоты требуется уменьшение диаметра трубы питающей линии, например, до 6 мм, что затрудняет размещение внутри нее латунной трубки, усложняет технологию изготовления и снижает надежность при эксплуатации.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой антенне можно считать телевизионную логопериодическую антенну по патенту РФ на полезную модель 54263, содержащую питающую линию из двух труб, внутри одной из которых проложен коаксиальный кабель, шесть пар вибраторов, которые выполнены из единого зигзагообразно изогнутого куска проволоки и закреплены на трубах, короткозамкнутый участок труб и подставку для установки антенны в месте эксплуатации.

Недостатком известной антенны является ограничение диапазона рабочих частот частотами эфирного телевещания от 230 до 900 МГц и увеличение потерь в коаксиальном кабеле, являющемся коаксиальным трактом питания, который проложен внутри одной из труб питающей линии. Уменьшение потерь возможно путем замены на кабель с малыми потерями, но для этого необходимо увеличение диаметра труб, однако это приведет к ухудшению диаграммы направленности и коэффициента усиления в верхней части дециметрового диапазона частот.

Задача заявляемого технического решения - повышение технологичности и снижение стоимости изготовления антенны, повышение коэффициента усиления в верхней части дециметрового диапазона частот и повышение надежности при эксплуатации.

Для решения поставленной задачи в логопериодической антенне, содержащей питающую линию с закрепленными на ней вибраторами треугольной формы, короткозамкнутый участок труб и опорный элемент, иначе выполнен коаксиальный тракт и питающая линия. Питающая линия содержит металлический пруток и трубу, внутри которой расположен медный провод в изоляции из полиэтилена, при этом один конец провода соединен с торцом прутка со стороны входа антенны, а другой его конец соединен с центральным контактом высокочастотного разъема, закрепленного на противоположном торце трубы со стороны короткозамкнутого участка.

Вибраторы могут быть выполнены из зигзагообразно изогнутой проволоки, закрепленной на питающей линии сваркой, или вырезаны из листового металла в форме на основе треугольника.

Диаметры трубы и прутка питающей линий имеют размер, не превышающий 6 мм.

Кроме того, короткозамкнутый участок линии выполнен перемычкой из проволоки или в виде скобы, которые закреплены сваркой к трубе и к прутку.

Опорный элемент может быть или соединен через переходную втулку с отогнутым под прямым углом металлическим прутком для настольного варианта установки антенны или выполнен в виде хомута, который закреплен на скобе, и обеспечивает крепление антенны к мачте.

Питающая линия снабжена изолирующими направляющими, которые обеспечивают постоянство расстояния между элементами питающей линии.

Такая конструкция позволяет применить трубу минимального диаметра, что повышает эффективность работы вибраторов, настроенных на верхние граничные частоты дециметрового диапазона, и при этом обеспечить расположение коаксиального тракта внутри трубы и его согласование с импедансом антенны, что снижает потери в расширенном диапазоне рабочих частот. Металлический пруток, в конструкции питающей линии повышает технологичность и надежность крепления антенны за счет большей механической прочности и простоте выполнения операции гибки по сравнению с трубой.

Предлагаемая антенна иллюстрируется рисунками:

фиг. 1 - вариант настольного выполнения антенны,

фиг. 2 - схема подключения высокочастотного разъема к коаксиальному тракту,

фиг. 3 - схема подключения коаксиального тракта к входу антенны,

фиг. 4 - вариант антенны с вибраторами из листового металла и с креплением на мачту.

Антенна (фиг. 1) содержит питающую линию, выполненную из трубы 1 и металлического прутка 2, при этом внутри трубы 1 проложен провод 3 (Фиг. 2) в изоляции из твердого полиэтилена. Труба 1 с проложенным внутри нее проводом 3 образует коаксиальный тракт питания, центральным проводником которого является провод 3, а наружным проводником служит внутренняя поверхность трубы 1. Провод 3 (фиг. 2) подключен одним концом к центральному контакту выходного высокочастотного разъема 5, например, типа FMA, который закреплен в торце трубы 1 путем обжатия последней, а другим концом подключен к входу антенны подпайкой к торцу прутка 2 (фиг. 3). Коротко замкнутый участок линии выполнен с использованием перемычки 6 из проволоки, закрепленной сваркой на трубе 1 и прутке 2. Металлический пруток 2 питающей линии используется, как усиливающий элемент узла крепления.

К питающей линии подключены 10 пар вибраторов 7 (фиг. 1) треугольной формы. Вибраторы 7 выполнены из зигзагообразно изогнутой проволоки и закреплены на питающей линии сваркой. Размеры вибраторов и расстояния между ними выбраны в соответствии с рабочими частотами и принципами логарифмической периодичности.

Антенна закреплена изогнутым металлическим прутком 2 через переходную втулку 8 к подставке 9, обеспечивающей устойчивое размещение антенны на плоской поверхности.

Труба 1 и пруток 2 скреплены изолирующими направляющими 10, которые обеспечивают постоянство расстояния между проводниками питающей линии. Колпачок 11 предназначен для защиты места подключения коаксиального тракта к входу антенны.

На фиг. 4 представлена предлагаемая антенна в варианте исполнения для крепления на мачте. Для этого коротко замыкающая перемычка выполнена в форме скобы 12, закрепленной сваркой на питающей линии. Скоба 12 дополнена хомутом 13, который обеспечивает возможность крепление антенны.

Мачтовый вариант антенны также отличается количеством и конструкцией вибраторов 7. Вибраторы 7 в форме на основе треугольника вырезаны из единого металлического листа. Крепятся такие вибраторы к питающей линии сваркой, аналогично первому варианту.

Кроме того, в варианте антенны на фиг. 4 показаны подключенные к питающей линии 14 пар вибраторов 7 частотного диапазона 1700-3000 МГц, где вибратор 7а и вибратор 7б - резонансные вибраторы, соответственно верхней и нижней частоты диапазона, и 7 пар вибраторов частотного диапазона 870-980 МГц, где вибратор 7в и вибратор 7г - резонансные вибраторы, соответственно верхней и нижней частоты диапазона.

Таким образом, за счет нового решения питающей линии и коаксиального тракта в предлагаемой антенне удалось повысить технологичность изготовления антенны и соответственно снизить себестоимость изделия, а также повысить коэффициент усиления в верхней части дециметрового диапазона частот и надежность при эксплуатации - за счет:

- выполнения питающей линии из элементов минимального поперечного сечения, что снижает их влияние на вибраторы верхней части рабочего диапазона частот, приводящее к потере усиления,

- использования в коаксиальном тракте провода в изоляции, что надежно фиксирует его в пространстве, обеспечивая согласование с импедансом антенны, простоту и надежность соединения с питающей линией и выходным разъемом подпайкой,

- использования металлического прутка в конструкции питающей линии повышает технологичность и надежность крепления антенны за счет большей механической прочности и простоте выполнения операции гибки по сравнению с трубой.

1. Логопериодическая антенна, содержащая питающую линию с закрепленными на ней вибраторами треугольной формы, короткозамкнутый участок и опорный элемент, отличающаяся тем, что питающая линия содержит металлический пруток и трубу, внутри которой расположен медный провод в изоляции из полиэтилена, при этом один конец провода соединен с торцом прутка со стороны входа антенны, а другой его конец соединен с центральным контактом высокочастотного разъема, закрепленного на противоположном торце трубы со стороны короткозамкнутого участка.

2. Логопериодическая антенна по п. 1, отличающаяся тем, что вибраторы выполнены из зигзагообразно изогнутой проволоки, закрепленной на питающей линии сваркой.

3. Логопериодическая антенна по п. 1, отличающаяся тем, что вибраторы выполнены на основе треугольной формы из листового металла.

4. Логопериодическая антенна по п. 1, отличающаяся тем, что диаметры трубы и прутка питающей линий составляют не более 6 мм.

5. Логопериодическая антенна по п. 1, отличающаяся тем, что короткозамкнутый участок линии выполнен с использованием перемычки из проволоки, закрепленной сваркой на трубе и прутке.

6. Логопериодическая антенна по п. 1, отличающаяся тем, что короткозамкнутый участок линии выполнен в виде скобы, а опорный элемент выполнен в виде хомута, который закреплен на скобе и обеспечивает крепление антенны к мачте.

7. Логопериодическая антенна по п. 1, отличающаяся тем, что опорный элемент соединен через переходную втулку 7 с отогнутым под прямым углом металлическим прутком.

8. Логопериодическая антенна по п. 1, отличающаяся тем, что питающая линия снабжена изолирующими направляющими, которые обеспечивают постоянство расстояния между элементами питающей линии.