Патент на изобретение №2273079

(54) ПАНЕЛЬНАЯ АНТЕННА

(57) Реферат:

Изобретение относится к панельным антеннам, в том числе к панельным антенным решеткам для сотовых систем связи, предназначенным как для передачи, так и для приема радиосигналов. Технический результат заключается в создании панельной антенны с требуемой формой диаграммы направленности при уменьшении уровня заднего лепестка, повышенной механической прочности и более экономичной в изготовлении. Сущность изобретения состоит в том, что антенна включает в себя ряд излучателей, рефлектор, сумматор-делитель, радиопрозрачное укрытие и разъем для подключения приемо-передающей аппаратуры. Излучатель выполнен в виде плоской металлической рамки со щелью и четырьмя шлейфами, которые могут быть отогнуты. Рамка имеет пластины для ее крепления к отражателю. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к панельным антеннам, в том числе к панельным антенным решеткам для сотовых систем связи, предназначенным как для передачи, так и приема радиосигналов.

Известны антенные решетки, содержащие линейно расположенные излучатели, включающие дипольные элементы и отражатель, например ER 1174946, Н 01 Q 21/26, опубликовано 23.01.2002 г.

Также известны антенные решетки, содержащие плоские излучатели, каждый из которых состоит из двух расстроенных по частоте полуволновых вибраторов, закрепленных на противоположных плоскостях диэлектрической подложки, например RU 2225663, Н 01 Q 1/38, опубликовано 10.03.2004 г.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании панельной антенны, имеющей характеристики приема и передачи, необходимые для сотовых систем связи, в частности, требуемую форму диаграммы направленности при уменьшении уровня заднего лепестка, повышенной механической прочности и являющейся более экономичной в изготовлении.

Решение указанной задачи представляет собой панельную антенну, содержащую по меньшей мере один излучатель с питающим коаксиальным кабелем, сумматор-делитель, разъем для подключения приемопередающей аппаратуры и отражатель, при этом излучатель выполнен в виде плоской металлической рамки со щелью, внутренний проводник кабеля соединен с одной половинкой рамки, а внешний проводник с другой половинкой рамки, плоскость рамки параллельна отражателю, рамка в точках нулевого потенциала имеет пластины для ее крепления к отражателю.

Кроме того, плоский отражатель может иметь пластины, расположенные по его продольным краям под углом менее 180 градусов к указанному отражателю.

Антенна содержит один, два, три или более излучателей с одинаковой поляризацией, щели которых расположены поперек продольной оси антенны.

Панельная антенна снабжена средством снижения КСВН в рабочем диапазоне частот, представляющим собой шлейфы в виде четырех пластин, выполненных параллельно щели, величина отгиба которых регулирует величину КСВН, концевые участки пластин отогнуты в противоположные стороны.

Кроме того, антенна снабжена сумматором-делителем, соединенным с разъемом для подключения приемопередающей аппаратуры, и каждым из питающих коаксиальных кабелей излучателей. Сумматор-делитель может быть выполнен в виде печатной схемы либо в виде отрезков кабелей с разным волновым сопротивлением и соединителями.

Длины питающих кабелей до каждого из излучателя могут быть одинаковыми, также длины питающих кабелей для двух соседних излучателей могут отличаться на половину длины волны в кабеле (фазовый сдвиг 180 градусов), при этом сами излучатели по узлу питания развернуты в пространстве на 180 градусов.

Антенна может иметь радиопрозрачное укрытие в виде колпака из стеклопластика обтекаемой формы. Корпус антенны может одновременно являться отражателем.

На фиг.1 показан общий вид излучателя;

На фиг.2 – вид антенной решетки на примере четырех излучателей без радиопрозрачного укрытия;

На фиг.3 – общий вид панельной антенны с радиопрозрачным укрытием.

Антенна содержит по меньшей степени один излучатель 1 с питающим коаксиальным кабелем 2, имеющим внешний проводник 3 и внутренний проводник 4. Излучатель 1 представляет собой плоскую металлическую рамку со щелью 5, с четырьмя шлейфами 6, величина отгиба которых регулирует КСВН в рабочем диапазоне частот. Длина рамки по усредненной линии определяет среднюю рабочую частоту, а форма внутреннего контура рамки создает распределенные реактивности для согласования в широком диапазоне частот. Рамка вдоль оси симметрии, совпадающей с осью щели, в точках нулевого потенциала имеет пластины 7 для крепления ее к рефлектору 8. Выбранная форма рамки позволяет создать излучение в широком диапазоне частот, при увеличении механической прочности и упрощении конструкции антенны, а также обеспечить заземление по постоянному току.

В состав антенны входят также корпус-рефлектор 8, крепежные кронштейны 9, сумматор-делитель 10, разъем 11 для подключения приемопередающей аппаратуры и радиопрозрачное укрытие 12 для обеспечения защиты антенны от воздействия климатических факторов и механических повреждений.

При работе панельной антенны на прием падающая электромагнитная волна возбуждает в излучателях 1 сигналы, которые по питающим коаксиальным кабелям 2 поступают в сумматор-делитель 10, обеспечивающий объединение этих сигналов с заданными весами, и далее передаются через разъем 11 на приемопередающую аппаратуру (не показана).

При работе панельной антенны на передачу сигнал от передатчика приемопередающей аппаратуры (не показан) поступает на разъем 11, передается в сумматор-делитель 10, который обеспечивает деление в заданном соотношении. Полученные в результате деления сигналы по питающим коаксиальным кабелям 2 подаются на излучатели 1, каждый из которых возбуждает в пространстве электромагнитную волну. Электромагнитные волны каждого из излучателей складываются в пространстве со своими амплитудами и фазами и создают необходимую диаграмму направленности антенной решетки.

Плоская конструкция излучателей 1, механически связанных с пластинами 13 рефлектора 8, позволяют создать простую (экономичную в изготовлении) и одновременно механически прочную конструкцию панельной антенны с необходимыми диаграммами направленности и с низким уровнем заднего излучения.

Формула изобретения

1. Антенна, состоящая из одного или нескольких излучателей, каждый из которых питается коаксиальным кабелем, сумматора-делителя, разъема для подключения приемопередающей аппаратуры и отражателя, при этом излучатель выполнен в виде металлической рамки со щелью и четырьмя шлейфами, внутренний проводник кабеля соединен с одной половинкой рамки, а внешний проводник – с другой половинкой рамки, плоскость рамки параллельна отражателю, рамка имеет пластины крепления излучателя к отражателю.

2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что шлейфы отогнуты.

3. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что на соседние излучатели подается противофазное питание и одновременно соседние излучатели развернуты между собой на 180°, что позволяет получить более широкую полосу частот.

4. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что содержит радиопрозрачное укрытие.

5. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что коаксиальный кабель имеет снятую изоляцию над щелью и центральная жила его закорочена на оплетку на расстоянии 1/4 длины волны в кабеле относительно середины щели.

РИСУНКИ