Портативное устройство для радиосвязи

 

Изобретение относится к портативным устройствам для радиосвязи, преимущественно для работы в кармане пользователя, и может быть использовано для приемопередатчиков систем персонального вызова (пейджеров). Цель изобретения - повышение эффективности. Предлагаемое портативное устройство для радиосвязи включает установленные внутри диэлектрического корпуса плату приемопередатчика, имеющую выход, образованный высоко- и низкопотенциальными проводниками, и излучатель, выполненный в виде двух параллельных проводников пилообразной формы с электромагнитной связью между ними, один из которых имеет электрическую длину, примерно равную половине рабочей длины волны, и разомкнут с обеих концов, второй - примерно равную четверти рабочей длины волны; один из концов первого проводника размещен вблизи одного из концов второго, к последнему подключен высокопотенциальный проводник выхода приемопередатчика, второй конец второго проводника размещен вблизи середины первого проводника, при этом оба проводника лежат в одной плоскости, перпендикулярной поверхности платы приемопередатчика и поверхности тела пользователя. Предложенное устройство отличается новым конструктивным исполнением излучателя в виде двух параллельных проводников пилообразной формы с электромагнитной связью между ними, конструктивными размерами проводников, один из которых имеет электрическую длину, примерно равную половине рабочей длины волны, и разомкнут с обеих концов, а второй - примерно равную четверти рабочей длины волны; их новым взаимным размещением - один из концов первого проводника размещен вблизи одного из концов второго, к последнему подключен высокопотенциальный проводник выхода приемопередатчика, второй конец второго проводника размещен вблизи середины первого проводника, и расположением обоих проводников в одной плоскости, которая, в свою очередь, должна быть перпендикулярна поверхности платы приемопередатчика и поверхности тела пользователя. Использование предлагаемого устройства позволяет повысить надежность радиосвязи или снизить требования по потребляемой мощности в портативной, карманной аппаратуре примерно в 1,5 раза. 3 ил.

Изобретение относится к портативным устройствам для радиосвязи, преимущественно для работы в кармане пользователя, и может быть использовано для приемопередатчиков систем персонального вызова (пейджеров).

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является портативное устройство для радиосвязи, размещаемое в кармане пользователя, включающее установленные внутри диэлектрического корпуса плату приемопередатчика, имеющую выход, образованный высоко- и низкопотенциальными проводниками, и излучатель, выполненный в виде плоской печатной рамочной антенны, концы которой замкнуты конденсатором, при этом один из концов соединен с низкопотенциальной "земляной" шиной приемопередатчика, а другой с его высокопотенциальным выходом.

Недостаток известного устройства низкая эффективность обусловлена тем, что рамочная антенна обладает существенными собственными реактивными полями, что снижает поля излучения.

Задачей изобретения является повышение эффективности устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в портативном устройстве для радиосвязи, преимущественно для работы в кармане пользователя, включающем установленные внутри диэлектрического корпуса плату приемопередатчика, имеющую выход, образованный высоко- и низкопотенциальными проводниками, излучатель и регулировочный элемент, излучатель выполнен в виде двух параллельных проводников пилообразной формы с электромагнитной связью между ними, один из которых имеет электрическую длину, примерно равную половине рабочей длины волны, и разомкнут с обеих концов, второй примерно равную четверти рабочей длины волны; один из концов первого проводника размещен вблизи одного из концов второго, к последнему подключен высокопотенциальный проводник выхода приемопередатчика, второй конец второго проводника размещен вблизи середины первого проводника, при этом оба проводника лежат в одной плоскости, перпендикулярной поверхности платы приемопередатчика и поверхности тела пользователя.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается новым конструктивным исполнением излучателя в виде двух параллельных проводников пилообразной формы с электромагнитной связью между ними, конструктивными размерами проводников, один из которых имеет электрическую длину, примерно равную половине рабочей длины волны, и разомкнут с обеих концов, а второй примерно равную четверти рабочей длины волны; их новым взаимным размещением один из концов первого проводника размещен вблизи одного из концов второго, к последнему подключен высокопотенциальный проводник выхода приемопередатчика, второй конец второго проводника размещен вблизи середины первого проводника, и расположением обоих проводников в одной плоскости, которая, в свою очередь, должна быть перпендикулярна поверхности платы приемопередатчика и поверхности тела пользователя. Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнительный анализ заявленного устройства не только с прототипом, но и с другими техническими решениями показывает, что известны портативные устройства для радиосвязи и работы в кармане пользователя, включающие установленные внутри металлического корпуса плату приемопередатчика, имеющую выход, образованный высоко- и низкопотенциальными проводниками, и излучатель, выполненный в виде четвертьволновой спирали, один из концов которой разомкнут, а другой соединен с высокопотенциальным выходом приемопередатчика. Однако это устройство обладает низкой эффективностью, что обусловлено тем, что на процесс излучения оказывает существенное влияние корпус приемопередатчика и тело пользователя, что сильно уменьшает добротность антенны и поля излучения.

Существенными отличиями обладают такие признаки заявленного технического решения, как исполнение излучателя в виде двух параллельных проводников пилообразной формы с электромагнитной связью между ними, один из которых имеет электрическую длину, примерно равную половине рабочей длины волны, и разомкнут с обеих концов, второй примерно равную четверти рабочей длины волны; их взаимное размещение один из концов первого проводника размещен вблизи одного из концов второго, подключение к внешним цепям: к одному из концов второго проводника подключен высокопотенциальный проводник выхода приемопередатчика, второй конец второго проводника размещен вблизи середины первого проводника, и расположение обоих проводников в одной плоскости, которая, в свою очередь, перпендикулярна поверхности платы приемопередатчика и поверхности тела пользователя. Цель изобретения достигается лишь при совокупном наличии всех существенных признаков.

На фиг.1 изображен эскиз устройства-прототипа; на фиг.2 заявленное устройство; на фиг.3 экспериментально полученные характеристики макетов портативного устройства для радиосвязи, реализованного в соответствии с заявленным техническим решением, и устройства прототипа.

Прототип содержит установленные внутри диэлектрического корпуса 1 плату 2 приемопередатчика, имеющую выход, образованный высоко- и низкопотенциальными проводниками 3, 4 соответственно, и излучатель 5, выполненный в виде плоской печатной рамочной антенны, концы которой замкнуты конденсатором 6, при этом один из концов рамки соединен с низкопотенциальным 4 проводником приемопередатчика, а другой с его высокопотенциальным 3 проводником.

Заявленное устройство включает установленные внутри диэлектрического корпуса 7 плату 8 приемопередатчика, имеющую выход, образованный высоко- и низкопотенциальными проводниками 9, 10 соответственно, и излучатель, выполненный в виде двух параллельных проводников 11, 12 пилообразной формы с электромагнитной связью между ними, один из которых 11 имеет электрическую длину, примерно равную половине рабочей длины волны, и разомкнут с обеих концов, второй 12 примерно равную четверти рабочей длины волны; один из концов первого проводника размещен вблизи одного из концов второго, к последнему подключен высокопотенциальный проводник 9 выхода приемопередатчика, второй конец второго проводника размещен вблизи середины первого проводника, при этом оба проводника лежат в одной плоскости 13, перпендикулярной поверхности платы 8 приемопередатчика и поверхности 14 тела пользователя.

Работу заявленного устройства рассмотрим в передающем режиме. Необходимый для передачи сигнал образуется на выходе платы 8 приемопередатчика в виде напряжения между высоко- и низкопотенциальными проводниками 9, 10 и поступает на вход второго 12 проводника излучателя 11, 12, длина которого около четверти рабочей длины волны. Проводник 12 имеет электромагнитную связь с проводником 11, длина которого около половины рабочей длины волны. Проводник 11 разомкнут, поэтому токи на его концах минимальны, и он подобен полуволновому излучателю. Для того чтобы в процессе излучения связь между платой 8 приемопередатчика и излучателем 11, 12 была минимальна, оба проводника излучателя имеют пилообразную форму и размещены в плоскости, перпендикулярной плате 8. Аналогичным образом выбирается взаимное расположение плоскости излучателя и поверхности 14 тела пользователя. При этом плата 8 и поверхность 14 тела принимают минимальное участие в процессе излучения, что позволяет достичь его высокой эффективности.

В соответствии с изложенными соображениями были разработаны и изготовлены макеты двух разновидностей портативных устройств (пейджеров) для радиосвязи на частоте 450 МГц. Каждое из устройств содержало диэлектрический корпус размером 20х120х50 мм, внутри которого на печатной плате параллельной широкой стороне размещался генератор и элементы питания. Излучатели монтировались на плате размером 20х120 мм, расположенной по узкой стороне корпуса перпендикулярно плате с генератором. Устройства размещались в нагрудном кармане пользователя подобно пачке сигарет. При этом плоскость излучателя размещается перпендикулярно поверхности тела оператора. Измерения проводились в режиме излучения.

Одно из этих устройств имело излучатель, выполненный по настоящему описанию, образованный двумя параллельными проводниками пилообразной формы: высота пилы 15 мм, шаг 15 мм, с зазором между проводниками около 1 мм, один из проводников имеет электрическую длину примерно равную половине рабочей длины волны 450 МГц и разомкнут с обеих концов, а второй примерно равную четверти рабочей длины волны.

Другое устройство (прототип) с излучателем в виде плоской рамки из печатного проводника с размерами 15х110 мм, концы которой замкнуты конденсатором, при этом один из концов соединен с "земляной" шиной, а другой с потенциальным выводом платы приемопередатчика.

В результате экспериментального исследования получены следующие результаты, приведенные на фиг.3: полоса рабочих частот заявленного устройства по уровню КСВ напряжения 2,5 432 460 МГц (28 МГц); полоса рабочих частот устройства-прототипа по уровню КСВ напряжения 2,5 438 465 МГц (28 МГц); форма ДН (фиг.3, а, б) обоих устройств сильно искажена из-за влияния тела оператора: неравномерность ДН заявленного устройства по вертикальной поляризации в секторе углов азимута 0-360^o составляет величину 0,16, неравномерность ДН по горизонтальной поляризации 0,04, при этом минимумы ДН смещены относительно друг друга, но оба ориентированы в направлении тела оператора, неравномерность ДН устройства-прототипа по вертикальной поляризации в секторе углов азимута 0-360^o составляет величину 0,16, неравномерность ДН по горизонтальной поляризации 0,11.

Заявленное устройство имеет более широкий главный лепесток ДН по вертикальной поляризации, а при горизонтальной поляризации имеет больший задний лепесток ДН. На характеристики обоих устройств существенное влияние оказывает тело оператора уровни сигнала в направлении тела оператора в 5 - 20 раз ниже, чем в противоположном направлении.

Эффективность заявленного устройства составляет следующие величины по отношению к четвертьволновому штырю: по вертикальной поляризации 0,09, по горизонтальной поляризации 0,59.

Эффективность устройства-прототипа составляет следующие величины по отношению к четвертьволновому штырю: по вертикальной поляризации 0,04, по горизонтальной поляризации 0,27.

Таким образом, при прочих равных параметрах заявленное устройство имеет эффективность примерно в два раза более высокую, чем устройство-прототип.

Формула изобретения

Портативное устройство для радиосвязи, преимущественно для работы в кармане пользователя, включающее установленные внутри диэлектрического корпуса плату приемопередатчика, имеющую выход, образованный высоко- и низкопотенциальными проводниками, излучатель и регулировочный элемент, отличающееся тем, что излучатель выполнен в виде двух параллельных проводников пилообразной формы с электромагнитной связью между ними, один из которых имеет электрическую длину, примерно равную половине рабочей длины волны, и разомкнут с обоих концов, второй примерно равную четверти рабочей длины волны, один из концов первого проводника размещен вблизи одного из концов второго, к последнему подключен высокопотенциальный проводник выхода приемопередатчика, второй конец второго проводника размещен вблизи середины первого проводника, при этом оба проводника лежат в одной плоскости, перпендикулярной поверхности платы приемопередатчика и поверхности тела пользователя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3