RU2273079C2

RU2273079C2 - Panel antenna

Info

Publication number: RU2273079C2
Application number: RU2004115202/09A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Худобин (RU); Сергей Александрович Худобин; Алексей Алексеевич Сычев (RU); Алексей Алексеевич Сычев; Лев Михайлович Минокин (RU); Лев Михайлович Минокин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ТЕЛЕКОНТА"
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2004-05-20
Publication date: 2006-03-27
Also published as: RU2004115202A

Abstract

FIELD: panel antennas and antenna arrays for cellular communication systems.

SUBSTANCE: proposed antenna designed both for transmitting and receiving radio signals has a number of radiators, reflector, adder-divider, radar dome, and transceiving equipment connector. Radiator is made in the form of flat metal frame with slit and four stubs that may be bent out. Frame has plates for its attachment to reflector.

EFFECT: reduced back-lobe level, enhanced mechanical strength, and reduced manufacturing cost at desired shape of directivity pattern.

1 cl, 2 dwg

Description

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.The invention relates to the field of radio engineering, in particular to panel antennas, including panel antenna arrays for cellular communication systems, intended for both transmission and reception of radio signals.

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.Known antenna arrays containing linearly arranged emitters, including dipole elements and a reflector, for example ER 1174946, H 01 Q 21/26, published 01/23/2002

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.Antenna arrays containing flat emitters are also known, each of which consists of two half-wavelength vibrators detuned in frequency, mounted on opposite planes of the dielectric substrate, for example, RU 2225663, H 01 Q 1/38, published on March 10, 2004.

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.The problem to which the present invention is directed is to create a panel antenna having the reception and transmission characteristics necessary for cellular communication systems, in particular, the desired radiation pattern shape while reducing the level of the back lobe, increased mechanical strength and being more economical to manufacture.

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.The solution to this problem is a panel antenna containing at least one emitter with a supply coaxial cable, an adder-divider, a connector for connecting transceiver equipment and a reflector, while the emitter is made in the form of a flat metal frame with a slot, the inner conductor of the cable is connected to one half frames, and the outer conductor with the other half of the frame, the plane of the frame is parallel to the reflector, the frame at the points of zero potential has plates for its attachment to the reflector.

Кроме того, плоский отражатель может иметь пластины, расположенные по его продольным краям под углом менее 180 градусов к указанному отражателю.In addition, the flat reflector may have plates located along its longitudinal edges at an angle of less than 180 degrees to the specified reflector.

Антенна содержит один, два, три или более излучателей с одинаковой поляризацией, щели которых расположены поперек продольной оси антенны.The antenna contains one, two, three or more emitters with the same polarization, the slits of which are located across the longitudinal axis of the antenna.

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.The panel antenna is equipped with a means of reducing the VSWR in the operating frequency range, which is a loop in the form of four plates made parallel to the slit, the amount of bending of which controls the value of the VSWR, the end sections of the plates are bent in opposite directions.

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.In addition, the antenna is equipped with an adder divider connected to a connector for connecting transceiver equipment, and each of the supply coaxial cables of the emitters. The adder divider can be made in the form of a printed circuit or in the form of pieces of cables with different wave impedances and connectors.

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.The lengths of the supply cables to each of the emitters can be the same, also the lengths of the supply cables for two adjacent emitters can differ by half the wavelength in the cable (phase shift of 180 degrees), while the emitters themselves are 180 degrees rotated in the power supply node.

Антенна может иметь радиопрозрачное укрытие в виде колпака из стеклопластика обтекаемой формы. Корпус антенны может одновременно являться отражателем.The antenna may have a radiotransparent cover in the form of a streamlined fiberglass cap. The antenna casing can simultaneously be a reflector.

На фиг.1 показан общий вид излучателя;Figure 1 shows a General view of the emitter;

На фиг.2 - вид антенной решетки на примере четырех излучателей без радиопрозрачного укрытия;Figure 2 - view of the antenna array on the example of four emitters without radiotransparent shelter;

На фиг.3 - общий вид панельной антенны с радиопрозрачным укрытием.Figure 3 is a General view of a panel antenna with a radiotransparent shelter.

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.The antenna contains at least one emitter 1 with a supply coaxial cable 2 having an external conductor 3 and an internal conductor 4. The emitter 1 is a flat metal frame with a slot 5, with four loops 6, the amount of bending of which controls the VSWR in the operating frequency range. The length of the frame along the averaged line determines the average operating frequency, and the shape of the internal contour of the frame creates distributed reactivity for matching in a wide frequency range. The frame along the axis of symmetry, coinciding with the axis of the slit, at the points of zero potential has plates 7 for attaching it to the reflector 8. The selected shape of the frame allows you to create radiation in a wide frequency range, while increasing mechanical strength and simplifying the design of the antenna, as well as providing grounding at a constant current.

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.The antenna also includes a reflector case 8, mounting brackets 9, an adder-divider 10, a connector 11 for connecting transceiver equipment, and a translucent shelter 12 to protect the antenna from climatic factors and mechanical damage.

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).When the panel antenna is received, the incident electromagnetic wave excites signals in the emitters 1, which are fed through the coaxial supply cables 2 to the adder-divider 10, which ensures the combination of these signals with the specified weights, and then transmitted through the connector 11 to the transmitter-receiver equipment (not shown).

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.During operation of the panel antenna, the signal from the transmitter of the transceiver equipment (not shown) is transmitted to the connector 11, transmitted to the adder-divider 10, which provides division in a predetermined ratio. The signals obtained as a result of the division along the supply coaxial cables 2 are supplied to the emitters 1, each of which excites an electromagnetic wave in space. The electromagnetic waves of each of the emitters add up in space with their amplitudes and phases and create the necessary radiation pattern of the antenna array.

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.The flat design of the emitters 1, mechanically connected to the plates 13 of the reflector 8, allows you to create a simple (economical to manufacture) and at the same time mechanically strong design of the panel antenna with the necessary radiation patterns and with a low level of back radiation.

Claims

1. An antenna consisting of one or more emitters, each of which is powered by a coaxial cable, an adder-divider, a connector for connecting transceiver equipment and a reflector, while the emitter is made in the form of a metal frame with a slot and four loops, the inner conductor of the cable is connected to one half of the frame, and the outer conductor with the other half of the frame, the plane of the frame is parallel to the reflector, the frame has plates for attaching the emitter to the reflector.

2. The antenna according to claim 1, characterized in that the cables are bent.

3. The antenna according to claim 1, characterized in that antiphase power is supplied to adjacent emitters and at the same time adjacent emitters are rotated by 180 °, which allows to obtain a wider frequency band.

4. The antenna according to claim 1, characterized in that it contains a translucent shelter.

5. The antenna according to claim 1, characterized in that the coaxial cable has stripped insulation above the slot and its central core is shorted to the braid at a distance of 1/4 of the wavelength in the cable relative to the middle of the slot.