RU131908U1 - ANTENNA FOR USB BROADBAND ACCESS MODES - Google Patents

Abstract

1. Антенна для USB модемов широкополосного доступа, состоящая из вибратора, рефлектора, радиомодема со встроенной антенной, USB кабеля для подсоединения к компьютеру, отличающаяся тем, что в качестве активного вибратора установлена двойная рамочная антенна, к входу питания которой подключен согласованный вход питания ретранслирующей антенны, а радиомодем установлен в зоне излучения ретранслирующей антенны и через переходную колодку подключен к USB кабелю для подсоединения к компьютеру.2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что ретранслирующая антенна выполнена электрически малой, с рекурсивной геометрией.3. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что рефлектор выполнен из листового металла.4. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что двойная рамочная и ретранслирующая антенны выполнены на общей плате из фольгированного стеклотекстолита.5. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что она размещена внутри корпуса с крышкой, которые выполнены из пластика и соединены с помощью защелок.6. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что оба USB разъема закреплены на общей печатной плате, которая вставлена в направляющие пазы внутри корпуса и закреплена саморезами.7. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что рефлектор закреплен в крышке на защелках.1. Antenna for USB broadband access modems, consisting of a vibrator, a reflector, a radio modem with a built-in antenna, a USB cable for connecting to a computer, characterized in that a double loop antenna is installed as an active vibrator, to the power input of which a coordinated relay power input is connected , and the radio modem is installed in the radiation zone of the relay antenna and is connected to a USB cable through the adapter block for connection to a computer. 2. The antenna according to claim 1, characterized in that the relay antenna is made electrically small, with a recursive geometry. The antenna according to claim 1, characterized in that the reflector is made of sheet metal. The antenna according to claim 1, characterized in that the dual-frame and relay antennas are made on a common board of foil fiberglass. The antenna according to claim 1, characterized in that it is placed inside the housing with a cover, which is made of plastic and connected using latches. The antenna according to claim 1, characterized in that both USB connectors are mounted on a common printed circuit board, which is inserted into the guide grooves inside the case and secured with self-tapping screws. The antenna according to claim 1, characterized in that the reflector is fixed in the lid on the latches.

Description

Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована в системах радиосвязи, мобильного широкополосного доступа для повышения помехозащищенности и устойчивости приема-передачи радиосигналов и, как следствие, скорости приема-передачи информации, в т.ч. в сетях 3-го и 4-го поколения LTE, WiFi, WiMax и т.п.The utility model relates to antenna technology and can be used in radio communication systems, mobile broadband access to increase the noise immunity and stability of the reception and transmission of radio signals and, as a result, the speed of reception and transmission of information, including in networks of the 3rd and 4th generation LTE, WiFi, WiMax, etc.

Известны устройства для решения тех же задач. Например, в статье Алексея Гаранжа «Собираем антенну для 3G-модема» (см. http://www.mobimag.ru/Articles/4965/Sobiraemantennudlya_3G-modema.htm) предложена конструкция, в которой для усиления сигнала используется антенна Харченко с рефлектором, соединенная с антенной модема либо индуктивной связью, либо на принципе "антенна-антенна" или переизлучения (ретрансляции) сигнала с антенны модема на антенну адаптера и обратно.Known devices for solving the same problems. For example, in an article by Alexei Grange “Assembling an antenna for a 3G modem” (see http://www.mobimag.ru/Articles/4965/Sobiraemantennudlya_3G-modema.htm), a design is proposed in which a Harchenko antenna with a reflector is used to amplify the signal connected to the antenna of the modem either by inductive coupling, or on the principle of "antenna-antenna" or re-emission (relay) of the signal from the antenna of the modem to the antenna of the adapter and vice versa.

В патенте на полезную модель №103052 от 16.06.2010 г.предложено устройство для беспроводной связи, содержащее активный излучающий элемент, пассивный элемент и USB-кабель, причем активным излучающим элементом является интегрированный радиомодем с его встроенными приемопередатчиком и приемопередающей антенной, причем интегрированный радиомодем размещен в устройстве таким образом, чтобы совместно с пассивным элементом они формировали диаграмму направленности, необходимую для поступления максимального сигнала на встроенную приемопередающую антенну радиомодема, при этом радиомодем соединен с оконечным оборудованием с помощью USB-кабеля.Utility Model Patent No. 103052 dated June 16, 2010 proposes a device for wireless communication comprising an active radiating element, a passive element and a USB cable, the active radiating element being an integrated radio modem with its integrated transceiver and transceiver antenna, the integrated radio modem being located in the device so that, together with the passive element, they form the radiation pattern necessary for the maximum signal to arrive at the built-in transceiver antenna of the radio modem, while the radio modem is connected to the terminal equipment using a USB cable.

Патент на полезную модель 117242 от 23.01.2012 г. защищает устройство передачи ВЧ сигнала в виде резонансного элемента, в который помещено мобильное устройство со своей внутренней антенной, и в котором выполнен коаксиальный ВЧ выход для передачи сигнала.Utility Model Patent 117242 of January 23, 2012 protects an RF signal transmission device in the form of a resonant element in which a mobile device with its internal antenna is placed, and in which a coaxial RF output for signal transmission is made.

Наиболее близким решением к предлагаемой конструкции антенны для модемов можно считать антенну, приведенную в патенте на полезную модель 108222 от 26.04.2011 г.The closest solution to the proposed antenna design for modems can be considered the antenna shown in the patent for utility model 108222 dated 04/26/2011.

Прототип конструктивно выполнен в виде антенны типа «волновой канал» или любой другой, состоящей из ряда вибраторов - рефлекторов, директоров, в которой вместо активного вибратора установлен USB радиомодем со встроенной антенной, сигнал от которого передается в цифровом виде в компьютер, а рефлекторы и директоры усиливают принимаемый модемом сигнал. Коэффициент усиления антенны зависит от количества и расположения рефлекторов и директоров. В упрощенном варианте может быть установлен, например, только директор или только рефлектор.The prototype is structurally made in the form of an antenna of the “wave channel” type or any other, consisting of a number of vibrators - reflectors, directors, in which instead of an active vibrator a USB radio modem is installed with a built-in antenna, the signal from which is transmitted digitally to a computer, and reflectors and directors amplify the signal received by the modem. The antenna gain depends on the number and location of reflectors and directors. In a simplified version, for example, only a director or only a reflector can be installed.

Недостатком антенны в упрощенном варианте, например, только с рефлектором, является небольшой коэффициент усиления. Добавление директора повышает коэффициент усиления в двухэлементной антенне примерно на 2 дБ. Дипольная антенна типа «волновой канал» с рефлектором и одним директором имеет коэффициент усиления около 6 дБ в полосе частотThe disadvantage of the antenna in a simplified version, for example, only with a reflector, is a small gain. Adding a director increases the gain in a two-element antenna by about 2 dB. A wave channel dipole antenna with a reflector and one director has a gain of about 6 dB in the frequency band

где fмакс и fмин - верхняя и нижняя частоты рабочей полосы [1]. Можно увеличивать коэффициент усиления антенны за счет увеличения числа директоров, но при этом сужается полоса рабочих частот, увеличиваются габариты антенны. Кроме того, если антенна содержит более трех элементов, появляется необходимость настройки.where fmax and fmin are the upper and lower frequencies of the working band [1]. It is possible to increase the antenna gain by increasing the number of directors, but at the same time, the operating frequency band narrows, and the dimensions of the antenna increase. In addition, if the antenna contains more than three elements, it becomes necessary to tune.

Задача, для решения которой предложена заявляемая полезная модель, заключается в повышении усиления сигнала в расширенной полосе частот, а также упрощение конструкции.The problem for which the proposed utility model is proposed is to increase the signal gain in the extended frequency band, as well as simplifying the design.

Поставленная задача решена следующим образом.The problem is solved as follows.

В конструкцию антенны для модемов, содержащую вибратор, рефлектор и радиомодем со встроенной антенной, сигнал от которого в цифровом виде передается в компьютер, внесены изменения. Активный вибратор выполнен в виде двойной рамочной антенны (также известной, как антенна Харченко) [2]. К входу питания двойной рамочной антенны подключен согласованный по волновому сопротивлению вход питания ретранслирующей электрически малой антенны (ЭМА) [3] с вибраторами рекурсивной геометрии, например, фрактальной прямоугольной ломаной [4]. Модем устанавливается в фиксированное положение в зоне излучения ретранслирующей антенны, у ближней границы зоны [5].The design of the antenna for modems, containing a vibrator, reflector and a radio modem with a built-in antenna, the signal from which is transmitted in digital form to a computer, has been changed. The active vibrator is made in the form of a double loop antenna (also known as the Harchenko antenna) [2]. A power input of a relay of an electrically small antenna (EMA) [3] with a recursive geometry vibrators, for example, a fractal rectangular polygonal [4], is connected to the power input of a double-frame antenna. The modem is installed in a fixed position in the radiation zone of the relay antenna, at the near boundary of the zone [5].

Предлагаемая конструкция позволяет повысить коэффициент усиления антенны и расширить полосу рабочих частот.Введение новых элементов конструкции позволило также сократить ее размеры, повысить надежность и прочность.The proposed design allows to increase the antenna gain and expand the operating frequency band. The introduction of new structural elements also allowed to reduce its size, increase reliability and strength.

Полезная модель поясняется рисунками:The utility model is illustrated by the drawings:

на фиг.1 представлен общий вид антенны без защитно-декоративного корпуса,figure 1 presents a General view of the antenna without a protective and decorative body,

на фиг.2 представлен общий вид антенны в защитно-декоративном корпусе,figure 2 presents a General view of the antenna in a protective and decorative casing,

на фиг.3 представлено расположение элементов антенны внутри защитно-декоративного корпуса.figure 3 presents the location of the elements of the antenna inside the protective and decorative casing.

Антенна содержит рефлектор 1 (фиг.1), выполненный из листового металла, двойную рамочную антенну 2 и ретранслирующую электрически малую антенну с вибраторами 3 (6 штук) фрактальной прямоугольной ломаной конструкции. Двойная рамочная 2 и ретранслирующая 3 антенны выполнены на общей плате 4 из фольгированного стеклотекстолита. Радиомодем 5 со встроенной антенной установлен в зоне излучения вибраторов 3 ретранслирующей антенны у ближней границы зоны и подключен через USB разъем 6, печатную плату 7 и USB разъем 8 к USB удлинителю 9 для подсоединения к компьютеру. Корпус 10 и крышка 11 (фиг.2), выполненные из пластика и соединенные с помощью защелок, образуют защитный корпус антенны, внутри которого размещены и закреплены все составляющие элементы. Рефлектор 1 крепится в пластмассовой крышке 11 на защелках (фиг.3). Плата 4 из фольгированного стеклотекстолита крепится к корпусу 10 на термозаклепках. USB разъемы 6 и 8 смонтированы на печатной плате 7, которая вставлена в направляющие пазы внутри корпуса 10 и закреплена саморезами.The antenna contains a reflector 1 (Fig. 1) made of sheet metal, a double loop antenna 2, and a retransmitting electrically small antenna with vibrators 3 (6 pieces) of a fractal rectangular broken design. Dual frame 2 and relay 3 antennas are made on a common board 4 of foil fiberglass. A radio modem 5 with a built-in antenna is installed in the emission zone of the vibrators 3 of the relay antenna at the near boundary of the zone and is connected via a USB connector 6, a printed circuit board 7, and a USB connector 8 to a USB extension cable 9 for connection to a computer. The housing 10 and the cover 11 (figure 2), made of plastic and connected by means of latches, form a protective housing of the antenna, inside which all constituent elements are placed and fixed. The reflector 1 is mounted in a plastic cover 11 on the latches (figure 3). The board 4 made of foil-coated fiberglass is attached to the housing 10 on heat rivets. USB connectors 6 and 8 are mounted on a printed circuit board 7, which is inserted into the guide grooves inside the housing 10 and secured with self-tapping screws.

Предлагаемая конструкция имеет следующие преимущества:The proposed design has the following advantages:

- коэффициент усиления антенны не менее, чем на 2-2,5 дБ выше (с учетом потерь на переизлучение),- the antenna gain is not less than 2-2.5 dB higher (taking into account re-emission losses),

- полоса рабочих частот на 30-35% шире,- the operating frequency band is 30-35% wider,

- габариты меньше по сравнению с трех элементной антенной «волновой канал»,- dimensions are smaller in comparison with the three element antenna "wave channel",

- все элементы размещены внутри компактного декоративно-защитного корпуса, выполненного из прочного пластика, что обеспечивает удобство и надежность при эксплуатации.- all elements are placed inside a compact decorative and protective housing made of durable plastic, which ensures convenience and reliability during operation.

Список литературы.Bibliography.

1. Князев, Б. Медников, Л. Андреева. Широкодиапазонная телевизионная приемная антенна. Радио №2, 1973.1. Knyazev, B. Mednikov, L. Andreeva. Broadband television receiving antenna. Radio No. 2, 1973.

2. Григоров И.Н. Практические конструкции антенн, Москва, 2000.2. Grigorov I.N. Practical Antenna Designs, Moscow, 2000.

3. В. Слюсар. Фрактальные антенны. Электроника: НТБ, №5 2007.3. V. Slyusar. Fractal antennas. Electronics: NTB, No. 5 2007.

4. В. Слюсар. Фрактальные антенны, часть 2. Электроника: НТБ, №6 2007.4. V. Slyusar. Fractal antennas, part 2. Electronics: NTB, No. 6 2007.

5. Д. Гололобов, В. Кирильчук, О. Юрцев. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства. Методическое пособие. Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники. Минск, 2006.5. D. Gololobov, V. Kirilchuk, O. Yurtsev. Radio wave propagation and antenna feeder devices. Toolkit. Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics. Minsk, 2006.

Claims (7)

1. Антенна для USB модемов широкополосного доступа, состоящая из вибратора, рефлектора, радиомодема со встроенной антенной, USB кабеля для подсоединения к компьютеру, отличающаяся тем, что в качестве активного вибратора установлена двойная рамочная антенна, к входу питания которой подключен согласованный вход питания ретранслирующей антенны, а радиомодем установлен в зоне излучения ретранслирующей антенны и через переходную колодку подключен к USB кабелю для подсоединения к компьютеру.1. Antenna for USB broadband access modems, consisting of a vibrator, a reflector, a radio modem with a built-in antenna, a USB cable for connecting to a computer, characterized in that a double loop antenna is installed as an active vibrator, to the power input of which a matched power input of the relay antenna is connected , and the radio modem is installed in the radiation zone of the relay antenna and is connected to a USB cable through the adapter block for connection to a computer. 2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что ретранслирующая антенна выполнена электрически малой, с рекурсивной геометрией.2. The antenna according to claim 1, characterized in that the relay antenna is made electrically small, with a recursive geometry. 3. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что рефлектор выполнен из листового металла.3. The antenna according to claim 1, characterized in that the reflector is made of sheet metal. 4. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что двойная рамочная и ретранслирующая антенны выполнены на общей плате из фольгированного стеклотекстолита.4. The antenna according to claim 1, characterized in that the dual-frame and relay antennas are made on a common board of foil-coated fiberglass. 5. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что она размещена внутри корпуса с крышкой, которые выполнены из пластика и соединены с помощью защелок.5. The antenna according to claim 1, characterized in that it is placed inside the housing with a lid, which are made of plastic and connected using latches. 6. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что оба USB разъема закреплены на общей печатной плате, которая вставлена в направляющие пазы внутри корпуса и закреплена саморезами.6. The antenna according to claim 1, characterized in that both USB sockets are mounted on a common printed circuit board, which is inserted into the guide grooves inside the case and secured with self-tapping screws. 7. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что рефлектор закреплен в крышке на защелках.

7. The antenna according to claim 1, characterized in that the reflector is fixed in the lid on the latches.

Images