Приемный антенный модуль



Приемный антенный модуль
Приемный антенный модуль
Приемный антенный модуль
Приемный антенный модуль
Приемный антенный модуль
Приемный антенный модуль
Приемный антенный модуль
Приемный антенный модуль
Приемный антенный модуль
Приемный антенный модуль
Приемный антенный модуль
Приемный антенный модуль

 


Владельцы патента RU 2485645:

Бойко Сергей Николаевич (RU)

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к активным антенным модулям. Техническим результатом является повышение помехозащищенности. Приемный антенный модуль состоит из антенного элемента, включающего диэлектрическую подложку, выполненную в виде перевернутого стакана с уступом на торцевой поверхности стенки и металлизированной внутренней поверхностью, и печатный проводник, расположенный на внешней стороне дна стакана подложки, платы приемника, расположенной на металлизированной поверхности подложки, крышки, закрепленной в уступе стакана подложки и имеющей средства крепления к металлическому экрану, и кабеля с соединителем на конце, присоединенного к выходу платы приемника, печатный проводник антенного элемента выполнен в виде структуры метаматериала, диэлектрическая подложка выполнена из полимерного материала с относительной диэлектрической проницаемостью менее 6,0, плата приемника снабжена ограничительной диодной сборкой, подключенной к перемычке параллельно входу малошумящего усилителя, и микросборкой приемника с цифровым выходом, подключенной к фильтру, кабель выполнен многопроводным, а его соединитель выполнен в виде USB-разъема, кабель пропущен через тонкостенную металлическую трубку, укрепленную одним концом в металлизированном отверстии модуля и другим концом механически его обжимающую, и герметизирован на выходе из металлической трубки клеевой термоусадочной трубкой. 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к активным антенным модулям, и может быть использовано для приема, усиления, фильтрации и первичной обработки радиосигналов, в частности в качестве приемного антенного модуля в аппаратуре пользователей космических навигационных систем (GPS, ГЛОНАСС/GPS/GALILEO), а также в качестве базового элемента цифровых активных решеток.

С появлением миниатюрных микросборок навигационных GPS приемников появилась возможность создания приемных антенных модулей, включающих антенный элемент и микросхему (чипсет) приемника. Выдача сигнала на обработку в этом случае осуществляется в цифровом виде, что повышает помехоустойчивость всей аппаратуры [сайт www.gps-profi.ru/receiver.php - универсальный GPS-USB приемник JJ-Connect H-Sense, GlobalSat BU-353 USB GPS приемник, Altina GPS приемник GGM-309R (RS232), Altina GPS USB-приемник GGM-309U]. Имеется также большой класс GPS- USB приемников со встроенной антенной, в которых обмен с внешним устройством осуществляется по каналу Bluetooth [сайт www.gps-profi.ru/receiver.php - Bluetooth GPS приемники JJ-Connect Touch, GlobalSat BT-335, GlobalSat BT-338, GlobalSat BU-355, GlobalSat BT-359, GlobalSat BT-368, Altina GBT-709, Altina GGM-309U, Navitel RX200BT, eXtreme BTGPS001, Jet, Pocket Nature Solar GPS, SAVAN GSS (A), SAVAN GSS (B), Holux GR 236, Holux M 1200, Holux GPSlim GR-240, Holux GPS Gspase GS-R238, Royaltek Bluetooth GPS mini, Pretekc Bluetooth GPS mini, Rikaline 6030 Bluetooth GPS].

В последнее время появились миниатюрные микросборки (чипсеты) ГЛОНАСС/ GPS приемников, например ГЛОНАСС/GPS модули НАВИА® ML8088, NV08C-MCM, ГЕОС-3М, которые предназначены для вычисления текущих координат и скорости объекта в реальном масштабе времени в автономном режиме, формирования секундной метки времени и обмена с внешним оборудованием по последовательным портам RS232 (ML8088, NV08C-MCM, ГЕОС-3М) и USB (NV08C-MCM, ML8088). Поэтому появилась возможность создания приемных модулей, совмещающих плату приемника и антенну в едином корпусе и осуществляющих первичную обработку аналогового сигнала, преобразование его в цифровую форму и выдачу сигнала в цифровом виде.

Такой навигационный USB-приемник был создан ЗАО «КБ НАВИС» и представляет собой плату навигационного приемника с установленным на ней антенным элементом, которая снизу закрыта металлическим экраном и помещена внутри модульного полимерного корпуса, кабель выведен наружу и заканчивается USB-разъемом [www.navis.ru/news_ page _10.htm - USB-приемник СН-4711].

Однако такая конструкция USB-приемников, как GPS, так и ГЛОНАСС/GPS, не обеспечивает их достаточную механическую прочность и достаточный коэффициент усиления антенного элемента при углах, близких к экранной плоскости, что приводит к потере сигнала от спутников, находящихся вблизи горизонта. Модули также недостаточно герметичны в силу негерметичности мест соединения и имеют сложную конструкцию.

Известен также GPS приемник, включающий чипсет и антенну, которые смонтированы в герметичном корпусе с выводом сигнала со стороны крышки (вниз). Он предназначен для стационарной установки на транспорте [сайт www.gps-profi.ru/receiver.php - GlobalSat GPS приемник MR-350].

Этот модуль имеет большие габариты и сложность конструкции.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является приемный антенный модуль (ПАМ), состоящий из антенного элемента, включающего диэлектрическую подложку, выполненную в виде перевернутого стакана с уступом на торцевой поверхности стенки и металлизированной внутренней поверхностью, и печатный проводник, расположенный на внешней стороне дна стакана подложки, платы приемника, расположенной на металлизированной поверхности подложки и включающей последовательно соединенные однокаскадный малошумящий усилитель и фильтр, вход усилителя электрически соединен перемычкой с печатным проводником антенного элемента, крышки, закрепленной в уступе стакана подложки и имеющей средства крепления к металлическому экрану, и кабеля с соединителем на конце, присоединенного к выходу платы приемника, при этом антенный элемент покрыт защитным радиопрозрачным слоем, а модуль имеет металлизированное отверстие для вывода кабеля [Патент РФ №58798, кл. H01Q 1/38, опубл. 27.11.2006].

Вывод коаксиального кабеля проложен через боковое металлизированное отверстие подложки, закрытой металлизированной изнутри крышкой с магнитом и резьбовой втулкой, которая закреплена в уступе внутренней полости подложки, а упомянутый фильтр является фильтром на поверхностных акустических волнах (ПАВ-фильтр).

В частном варианте выполнения антенны вывод кабеля через металлизированное отверстие снабжен резиновым патрубком с выступами.

В другом частном варианте выполнения антенны упомянутый фильтр расположен после первого каскада усиления малошумящего усилителя.

Однако это устройство имеет также недостатки - недостаточно высокая функциональность и помехозащищенность (в силу работы только с аналоговыми сигналами), а также то, что малые габариты керамического корпуса, как и всей приемной антенны, могут быть достигнуты только за счет применения керамики с высоким (более 10) значением относительной диэлектрической проницаемости, что приводит к усложнению процесса изготовления модуля и соответственно приводит к повышению его себестоимости.

Технической задачей заявленного изобретения является повышение помехозащищенности и уменьшение габаритов приемного антенного модуля (ПАМ).

Кроме того, технической задачей заявленного изобретения является повышение технологичности изготовления и снижение себестоимости приемного антенного модуля.

Технический результат достигается тем, что в приемном антенном модуле, состоящем из антенного элемента, включающего диэлектрическую подложку, выполненную в виде перевернутого стакана с уступом на торцевой поверхности стенки и металлизированной внутренней поверхностью, и печатный проводник, расположенный на внешней стороне дна стакана подложки, платы приемника, расположенной на металлизированной поверхности подложки и включающей последовательно соединенные однокаскадный малошумящий усилитель и фильтр, вход усилителя электрически соединен перемычкой с печатным проводником антенного элемента, крышки, закрепленной в уступе стакана подложки и имеющей средства крепления к металлическому экрану, и кабеля с соединителем на конце, присоединенного к выходу платы приемника, при этом антенный элемент покрыт защитным радиопрозрачным слоем, а модуль имеет металлизированное отверстие для вывода кабеля, печатный проводник антенного элемента выполнен в виде структуры метаматериала, диэлектрическая подложка выполнена из полимерного материала с относительной диэлектрической проницаемостью менее 6,0, плата приемника снабжена ограничительной диодной сборкой, подключенной к перемычке параллельно входу малошумящего усилителя, и микросборкой приемника с цифровым выходом, подключенной к фильтру, кабель выполнен многопроводным, а его соединитель выполнен в виде USB-разъема, кабель пропущен через тонкостенную металлическую трубку, укрепленную одним концом в металлизированном отверстии модуля и другим концом механически его обжимающую, и герметизирован на выходе из металлической трубки клеевой термоусадочной трубкой.

Целесообразно крышку выполнить из магнитопласта с металлизированной верхней поверхностью и закрыть снизу защитной пленкой, при этом экран выполнить магнитопроводящим.

Кроме того, целесообразно крышку выполнить из металла и покрыть снизу клеевым составом для крепления модуля к экрану.

Целесообразно металлизированное отверстие модуля выполнить в стенке стакана подложки или в крышке, при этом крышку выполнить металлической с не менее одним цилиндрическим выступом с резьбой для крепления к экрану с помощью контргайки.

Предпочтительно, чтобы печатный проводник представлял собой структуру произвольной формы, состоящую из не менее двух секторных элементов, разделенных радиальными щелями и имеющих не менее шести дугообразных щелей, и сквозного проводящего стержня симметричной формы, который установлен в центре диска и электрически соединен с секторными элементами и металлизированной поверхностью подложки.

При этом конфигурация внешней формы печатного проводника может быть произвольной, например прямоугольной, квадратной, многоугольной, эллипсоидной и т.п.

Целесообразно для создания поля круговой поляризации форму печатного проводника выбрать осесимметричной, количество секторных элементов печатного проводника выбрать кратным четырем, а сектор, смежный с сектором, имеющим контакт с перемычкой, со стороны контакта наполовину металлизировать, а для создания правой поляризации поля излучения металлизацию сектора расположить слева от сектора с контактом перемычки, а для левой поляризации поля излучения металлизацию сектора расположить справа от сектора с контактом перемычки.

Предпочтительно подложку антенного элемента выполнить из высокопрочной керамики, или керамосодержащего композита, а при выполнении малошумящего усилителя и фильтра встроенными в микросборке приемника последнюю подключить к перемычке.

На фиг.1 представлен общий вид ПАМ с USB-выводом вбок.

На фиг.2 - функциональная схема платы приемника.

На фиг.3 - общий вид ПАМ с USB-выводом вниз.

На фиг.4 - вариант печатного проводника антенного элемента с линейной поляризацией поля излучения.

На фиг.5 - вариант печатного проводника антенного элемента с круговой поляризацией поля излучения.

На фиг.6 - фотография навигационного приемного антенного модуля ГЛОНАСС/GPS.

На фиг.7 - коэффициент стоячей волны (КСВ) входа антенного элемента.

На фиг.8 - диаграммы направленности (ДН) антенного элемента от угла θ на частоте 1600 МГц при угле φ=90 градусов.

На фиг.9 - поляризационная диаграмма антенного элемента от угла θ на частоте 1699 МГц при угле φ=99 градусов.

На фиг.10 - ДН антенного элемента от угла φ для частоты 1600 МГц при угле θ=75 градусов.

На фиг.11 - принципиальная схема ГЛОНАСС/GPS навигационного USB-приемного антенного модуля.

На фиг.12 - захват спутников ГЛОНАСС, GPS (раздельно) и результат вычисления текущих координат на персональном компьютере.

Приемный антенный модуль состоит из антенного элемента, включающего печатный проводник 1 и диэлектрическую подложку 2 с металлизацией нижней поверхности 3, платы приемника 4, многопроводного кабеля 5 с USB-соединителем 6 на конце, крышки 7, защитного радиопрозрачного слоя 8, перемычки 9, защитной пленки 10, тонкостенной металлической трубки 11, клеевой термоусадочной трубки 12, металлического экрана 13.

Диэлектрическая подложка 2 антенного элемента выполнена в виде перевернутого стакана с уступом на торцевой поверхности стенки и экранной металлизированной внутренней поверхностью 3.

Диэлектрическая подложка 2 может быть выполнена с металлизированным отверстием в ее боковой стенке.

Подложка 2 антенного элемента может быть выполнена из высокопрочной керамики, керамосодержащего композита, а также из диэлектрического полимерного вещества.

Для удешевления антенного элемента подложка и проводник могут быть методом литья из полимерного материала с относительной диэлектрической проницаемостью менее 6,0.

Печатный проводник 1 расположен на внешней стороне дна стакана подложки 2 и выполнен произвольной формы.

Плата приемника 4 закреплена на металлизированной нижней поверхности внутренней полости стакана диэлектрической подложки 2. Плата приемника включает однокаскадный малошумящий усилитель (МШУ) поз.15 (Фиг.2), выполненный в виде одной микросхемы, ограничительную диодную сборку поз.14, подключенную параллельно с входом микросхемы к перемычке 9, микросборку приемника поз.17 с цифровым выходом и ПАВ-фильтр поз.16, включенный между усилителем поз.15 и микросборкой приемника поз.17.

В частном варианте при наличии встроенных МШУ поз.15 и фильтра поз.16 в микросборке приемника поз.17 последняя может быть подключена непосредственно к перемычке 9 (выходу антенного элемента).

Вход МШУ поз.15 электрически соединен с помощью перемычки 9 с печатным проводником 1 антенного элемента, обеспечивая кондуктивный тип связи. При этом точка соединения с печатным проводником 1 выбирается из условия их оптимального согласования по импедансу.

Многопроводный кабель 5 служит для соединения выхода платы приемника 4 с внешним цифровым приемным устройством, в котором осуществляется окончательная цифровая обработка сигнала и выдача (визуализация) результатов обработки. По кабелю 5 осуществляется также подача напряжения питания в плату приемника 4 и обмен служебной информацией между микросборкой приемника поз.17 и внешним цифровым приемным устройством.

Один конец кабеля 5 пропущен через тонкостенную металлическую трубку 11, которая одним концом закреплена, например, в боковом отверстии диэлектрической подложки 2, распаян к выходу микросборки приемника поз.17, обжат механически на выходе из трубки 11, а на другой его конец установлен USB-соединитель 6. Выход кабеля 5 из трубки 11 герметизирован с помощью клеевой термоусадочной трубки 12.

Крышка 7 может быть выполнена из магнитопласта с металлизированной верхней поверхностью, закреплена в уступе стакана подложки 2 таким образом, чтобы иметь электрический контакт с ее металлизированной внутренней поверхностью 3, и закрыта снизу защитной пленкой 10. Крышка 7 служит также для крепления приемного антенного модуля к магнитопроводящему экрану 13, образуя с ним так называемый "магнитный замок".

Кроме того, крышка 7 может быть выполнена из металла, снизу покрыта клеевым составом, который, в свою очередь, закрыт защитной пленкой 10. Крепление приемного антенного модуля в этом случае производится к экрану 13 путем его приклеивания после предварительного снятия защитной пленки 10.

Проводящий экран 13 служит для создания преимущественно однонаправленного приема сигнала антенным элементом. При этом форма диаграммы направленности формируется антенным элементом и экраном 13.

Снаружи антенный элемент покрыт защитным радиопрозрачным слоем 8.

На фиг.3 изображен другой, стационарный, вариант конструктивного исполнения заявляемого ПАМ с выводом сигнала вниз, со стороны крышки 7. В этом случае имеется соответствующее отверстие в крышке 7, в которое вмонтирована одним концом тонкостенная металлическая трубка 11, внутри трубки пропущен кабель 5 и обжат механически на другом ее конце, место выхода кабеля из трубки 11 герметизировано клеевой термоусадочной трубкой 12, а сама крышка 7 выполнена металлической и имеет не менее одного цилиндрического выступа с резьбой 18 для крепления приемного антенного модуля к экрану 13 с помощью контргайки 19.

В настоящее время микросборка приемника поз.17, микросхема МШУ поз.15 могут быть выполнены достаточно миниатюрными за счет применения нанотехнологий. Поэтому габариты приемного антенного модуля в основном определяются размером подложки, выполненной из диэлектрического материала.

Малые габариты антенного элемента, следовательно, и всего приемного антенного модуля могут быть достигнуты за счет применения керамики или керамокомпозита с высоким (более 10) значением относительной диэлектрической проницаемости. Снизить значение относительной диэлектрической проницаемости без увеличения габаритов антенного элемента позволяет применение метаматериала [С.Caloz and Т.Itoh, Electromagnetic Metamaterials, Transmission Line Theory and Microwave Applications, Piscataway, John Wiley/IEEE Press, 2005].

За счет выполнения печатного проводника 1 антенного элемента из метаматериала (метаматериалоподобным) подложка 2 может быть изготовлена из диэлектрического материала с малым значением относительной диэлектрической проницаемости (от 3,0 до 6,0) методом литья. Это повышает технологичность изготовления приемного антенного модуля и снижает его себестоимость.

Кроме того, для обеспечения достаточно большого рабочего диапазона частот (обычно не менее 3%) толщина дна стакана подложки при εr=4,8 (полиамид-610) должна быть не менее 0,4λ [см], что для дециметрового диапазона частот заведомо больше толщины защитного колпака активной антенны в обычном корпусном исполнении, не превышающей 2 мм. За счет утолщения дна стакана подложки 2 прочность ее возрастает по сравнению с обычным корпусом традиционной активной антенны.

На фиг.4 приведен вариант круглой топологии печатного проводника 1 антенного элемента с метаматериалом (метаматериалоподобной топологией), реализующий прием поля линейной поляризации. Конфигурация внешней формы печатного проводника может быть произвольной, например прямоугольной, квадратной, многоугольной, эллипсоидной и т.п.

Печатный проводник 1 антенного элемента представляет структуру метаматериала, расположенную на внешней стороне дна стакана подложки 2.

Печатный проводник 1 выполнен в форме диска с секторными элементами 20 в количестве не менее двух, разделенными радиальными щелями 21. В каждом секторном элементе имеются дугообразные щели 22 в количестве не менее шести. В центре диска имеется сквозной проводящий стержень 23 симметричной формы, имеющий электрический контакт с секторными элементами 20 и металлизацией 3 нижней поверхности стакана подложки 2. В результате антенный элемент образует планарную секторно-щелевую замедляющую систему.

С другой стороны, антенный элемент образован емкостями С радиальных щелей 21 и индуктивностями L секторных элементов 20 печатного проводника, замкнутыми на земляную поверхность 3 антенного элемента. Таким образом, предложенная структура печатного проводника 1 может быть представлена в виде эквивалентной CL-цепочки, характерной для метаматериалоподобных структур.

Точка питания антенного элемента (точка подключения перемычки 9 к печатному проводнику 1) находится по центру одного из секторных элементов на определенном расстоянии от центра диска и контактирует с металлизированной частью сектора. Для согласования антенного элемента с входом платы приемника 4 точку подключения перемычки 9 к печатному проводнику 1 необходимо совместить с точкой на печатном проводнике 1, в которой входное сопротивление антенного элемента равно 50 Ом на центральной частоте рабочего диапазона. Вне центральной частоты рабочего диапазона частот входное сопротивление становится комплексным, а диапазон согласования по заданному значению КСВн тем шире, чем толще диэлектрическая подложка 2 антенного элемента. Поле (компонента Е) поляризовано в плоскости, проходящей через точку питания печатного проводника 1 и его центр.

На фиг.5 приведен вариант круглой топологии печатного проводника антенного элемента с метаматериалом, реализующий прием поля круговой поляризации.

Отличие топологии от предыдущей состоит в том, что конфигурация внешней формы печатного проводника должна быть осесимметричной, а количество секторных элементов кратно четырем, причем один из секторов, смежный с сектором с точкой питания (точкой подключения перемычки 9), наполовину металлизирован со стороны точки питания (поз.24). Частичная металлизация смежного сектора обеспечивает возбуждение колебаний с одинаковой амплитудой и сдвигом фаз ±90°. В этом случае волны двух ортогональных линейных поляризаций формируют в свободном пространстве волну с круговой (левой или правой) поляризацией. Правая поляризация поля излучения имеет место, если металлизация сектора находится слева от сектора с точкой питания (вид сверху), а левая поляризация поля излучения имеет место, если металлизация сектора находится справа от сектора с точкой питания.

Применение антенного элемента с метаматериалоподобным печатным проводником в виде секторно-щелевой замедляющей системы позволяет использовать подложку с меньшим значением диэлектрической проницаемости, чем в традиционной микрополосковой антенне, что, в свою очередь, позволяет уменьшить габариты антенны, увеличить эффективность излучения и снизить себестоимость изделия.

Приемный антенный модуль работает следующим образом.

При падении электромагнитной волны на антенный элемент, который образован печатным проводником 1 и диэлектрической подложкой 2 с металлизацией нижней поверхности 3, в нем возникают высокочастотные колебания, порождающие высокочастотные токи на токопроводящих поверхностях антенного элемента.

В антенном элементе возможно возбуждение множества типов колебаний (мод), но только самая низшая из них формирует осевую ДН, высшие типы колебаний дают тороидальные ДН с провалом в осевом направлении. Низшими (основными) типами колебаний для простейших видов печатных проводников 1 являются: мода ТМ10 для прямоугольного, мода ТМ11 для круглого и кольцевого печатного проводника 1.

За счет приподнимания антенного элемента над экраном 13 происходит расширение его диаграммы направленности для основного типа колебания. Достигается это путем выполнения диэлектрической подложки 2 с металлизированной нижней поверхностью 3 в виде перевернутого стакана, при этом печатный проводник 1 расположен на внешней стороне дна стакана подложки 2.

Наличие диэлектрического слоя на внешней поверхности стакана подложки 2 позволяет еще более расширить диаграмму направленности.

Высокочастотный ток, возникающий в печатном проводнике 1, через перемычку 9 поступает на вход платы приемника 4, которая расположена внутри замкнутого объема, образованного металлизированной внутренней полостью 3 диэлектрической подложки 2 и металлизированной (металлической, в других вариантах) поверхностью крышки 7, и изолирован от прямого воздействия падающей электромагнитной волны. В малошумящем усилителе поз.15 сигнал усиливается, фильтруется с помощью встроенного фильтра поз.16 и поступает на вход микросборки приемника поз.17, в котором происходит аналоговая обработка сигнала и его оцифровка, затем через кабель 5 с USB-соединителем 6 сигнал поступает на вход внешнего цифрового приемного устройства, в котором происходит цифровая обработка сигнала и выделение конечного результата с возможной его визуализацией или передачей в другие устройства.

Стоящая на входе малошумящего усилителя поз.15 ограничительная диодная сборка поз.14 служит для защиты платы приемника 4 от выхода из строя при наличии постороннего сигнала большой мощности (помехи).

При наличии встроенного МШУ поз.15 и фильтра поз.16 в микросборке приемника поз.17 последняя может быть подключена к выходу антенного элемента непосредственно (к концу перемычки 9).

Обмен с внешним устройством приемного модуля может также осуществляться не по кабелю 5, а по радиочастотному каналу типа Bluetooth. При этом кабель 5 с USB-соединителем 6 в конструкции модуля отсутствует, а выход ПАМ должен быть снабжен микросхемой приемо-передатчика (на фиг.2 не показана), а внешнее приемное цифровое устройство - аналогичной микросхемой.

Исходя из вышеописанных принципов был спроектирован и изготовлен навигационный приемный антенный модуль ГЛОНАСС/GPS (фиг.6). В качестве топологии печатного проводника была взята топология, изображенная на фиг.5. Размеры печатного проводника 1 и конфигурация топологии были выбраны таким образом, чтобы обеспечить работу антенного элемента в режиме низшей моды - квази-Е11. Подложка 2 была отлита с полиамида-610 (εr=4,8). Ее размеры (как и размеры всего модуля) составили 47,5 мм × 44 мм × 13 мм. Отметим, что точно такие же размеры ПАМ достигаются для простой (не из метаматериала) формы печатного проводника 1 (прямоугольной, круглой, треугольной, эллиптической) при изготовлении подложки 2 из корундовой керамики с εr=9,5.

Расчетные характеристики антенного модуля приведены на фиг.7-10.

Из приведенных данных видно, что антенный модуль (антенный элемент) имеет широкие амплитудную и поляризационную ДН, что крайне важно для навигационной антенны. Более того, поляризация поля в дальней зоне остается близкой к круговой практически во всей полусфере, что не реализуемо для элементарных печатных проводников 1 (квадратного, треугольного, многоугольного, круглого, кольцевого). Азимутальная зависимость поля в дальней зоне для угла θ=75 градусов имеет неоднородность 3,5 дБ.

Плата приемника 4 ГЛОНАСС/GPS навигационного USB-приемного антенного модуля реализована в варианте с ограничительной диодной сборкой поз.14, входным МШУ поз.15 и фильтром поз.16 (фиг.11). В качестве приемной ГЛОНАСС/GPS микросборки был использован чипсет ML8088.

Таким образом, предлагаемый приемный антенный модуль позволяет повысить помехозащищенность и уменьшить габариты, повысить технологичность изготовления и снизить себестоимость приемного антенного модуля.

1. Приемный антенный модуль, состоящий из антенного элемента, включающего диэлектрическую подложку, выполненную в виде перевернутого стакана с уступом на торцевой поверхности стенки и металлизированной внутренней поверхностью, и печатный проводник, расположенный на внешней стороне дна стакана подложки, платы приемника, расположенной на металлизированной поверхности подложки и включающей последовательно соединенные однокаскадный малошумящий усилитель и фильтр, вход усилителя электрически соединен перемычкой с печатным проводником антенного элемента, крышки, закрепленной в уступе стакана подложки и имеющей средства крепления к металлическому экрану, и кабеля с соединителем на конце, присоединенного к выходу платы приемника, при этом антенный элемент покрыт защитным радиопрозрачным слоем, а модуль имеет металлизированное отверстие для вывода кабеля, отличающийся тем, что печатный проводник антенного элемента выполнен в виде структуры метаматериала, диэлектрическая подложка выполнена из полимерного материала с относительной диэлектрической проницаемостью менее 6,0, плата приемника снабжена ограничительной диодной сборкой, подключенной к перемычке параллельно входу малошумящего усилителя, и микросборкой приемника с цифровым выходом, подключенной к фильтру, кабель выполнен многопроводным, а его соединитель выполнен в виде USB-разъема, кабель пропущен через тонкостенную металлическую трубку, укрепленную одним концом в металлизированном отверстии модуля и другим концом механически его обжимающую, и герметизирован на выходе из металлической трубки клеевой термоусадочной трубкой.

2. Приемный антенный модуль по п.1, отличающийся тем, что крышка выполнена из магнитопласта с металлизированной верхней поверхностью и закрыта снизу защитной пленкой, при этом экран выполнен магнитопроводящим.

3. Приемный антенный модуль по п.1, отличающийся тем, что крышка выполнена из металла и покрыта снизу клеевым составом для крепления модуля к экрану.

4. Приемный антенный модуль по п.1, отличающийся тем, что металлизированное отверстие модуля выполнено в стенке стакана диэлектрической подложки.

5. Приемный антенный модуль по п.1, отличающийся тем, что металлизированное отверстие модуля выполнено в крышке, при этом крышка выполнена металлической и имеет не менее одного цилиндрического выступа с резьбой для крепления к экрану с помощью контргайки.

6. Приемный антенный модуль по п.1, отличающийся тем, что печатный проводник представляет собой структуру произвольной формы, состоящую из не менее двух секторных элементов, разделенных радиальными щелями и имеющих не менее шести дугообразных щелей, и сквозного проводящего стержня симметричной формы, который установлен в центре диска и электрически соединен с секторными элементами и металлизированной поверхностью подложки.

7. Передающий антенный модуль по п.1, отличающийся тем, что конфигурация внешней формы печатного проводника может быть произвольной, например, прямоугольной, квадратной, многоугольной, эллипсоидной и т.п.

8. Приемный антенный модуль по п.6, отличающийся тем, что для создания поля круговой поляризации форма печатного проводника должна быть осесимметричной, количество секторных элементов печатного проводника кратно четырем, а сектор, смежный с сектором, имеющим контакт с перемычкой, со стороны контакта наполовину металлизирован.

9. Приемный антенный модуль по п.6, отличающийся тем, что для создания правой поляризации поля излучения металлизацию сектора располагают слева от сектора с контактом перемычки, а для левой поляризации поля излучения металлизацию сектора располагают справа от сектора с контактом перемычки.

10. Приемный антенный модуль по п.1, отличающийся тем, что подложка антенного элемента выполнена из высокопрочной керамики или керамосодержащего композита.

11. Приемный антенный модуль по п.1, отличающийся тем, что при выполнении малошумящего усилителя и фильтра встроенными в микросборке приемника последняя подключена к перемычке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве сверхширокополосной антенны с несколькими видами поляризации: вертикальной, горизонтальной и круговой (эллиптической) правого и левого вращения.

Изобретение относится к конструкции микрополосковой антенны, предназначенной для использования в рассеивающем электромагнитное излучение устройстве, которое уменьшает воздействия нежелательного электромагнитного излучения.

Антенна // 2264007

Изобретение относится к области радиоэлектротехники и может быть использовано при конструировании широкополосных антенн, где известны поперечные и продольные излучатели.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве широкодиапазонной всенаправленной антенны в горизонтальной плоскости, где известны биконические рупоры и дискоконусные антенны.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в широкополосных антеннах, где известны поперечные и продольные излучатели. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в широкополосных антеннах, где применяются поперечные и продольные излучатели. .

Изобретение относится к радиотехнике, может быть использовано в качестве многодиапазонной приемной или передающей антенны в системах связи

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в радиоэлектронных передающих и приемных устройствах различного назначения. Технический результат - упрощение конструкции электронной решетки. Сверхширокополосная сканирующая ФАР, состоящая из набора излучающих элементов, в которой раскрыв сформирован многоуровневыми рупорными излучателями, каждый из которых имеет линейные размеры больше длины волны и управляемую диаграмму направленности, регулируемую посредством управляющего элемента. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к радиотехнике, и может быть использовано при изготовлении антенных систем с повышенной полосой пропускания посредством использования поперечных и продольных излучателей. Технический результат - расширение полосы пропускания и обеспечение линейности фазочастотной характеристики в полосе частот и управляемости диаграммой направленности при отношении граничных частот диапазона более 1:30. Для этого способ изготовления сверхширокополосной антенной системы с управляемой диаграммой направленности включает формирование излучающего раскрыва антенной системы посредством субрупора «m» порядка, обеспечивающего требуемую полосу пропускания, где m=0, 1, 2, … n, и включение в одно из плеч сумматора правое/левое субрупора порядка «m» управляющего элемента, типа фазовращатель или регулируемая линия задержки, обеспечивающего управление лучом антенной системы. 5 ил.

Изобретение относится к антенному устройству. Технический результат изобретения заключается в обеспечении приема сигналов двух диапазонов частот. Антенное устройство включает в себя антенный элемент и блок подложки, причем антенный элемент включает в себя основание антенны, излучающий электрод, первый и второй элементы подачи питания и заземляющий электрод. Блок подложки включает в себя блок С1 распределительной схемы и блок С2 фазосдвигающей схемы, при этом блок С1 распределительной схемы включает в себя соединительный элемент 321, элементы 322А, 322В трактов, имеющие длину тракта 1/4λ, и резист 323, а блок С2 фазосдвигающей схемы включает в себя элемент 324А тракта к первому элементу подачи питания и элемент 324В тракта ко второму элементу подачи питания, который длиннее, чем элемент 324А тракта, на 1/4 λ. Блок С2 фазосдвигающей схемы и блок С1 распределительной схемы выполнены на одной и той же поверхности блока подложки. Блок С2 фазосдвигающей схемы находится внутри элементов 322А и 322В трактов блока С1 распределительной схемы. 1 з.п. ф-лы, 14 ил.

Настоящее изобретение относится к антенне для радарного детектора, содержащей: блок питания; первую и вторую ветви, отходящие от указанного блока питания; патч-антенну первого частотного диапазона, подсоединенную к указанной первой ветви и имеющую характеристику первого частотного диапазона; патч-антенну второго частотного диапазона, подсоединенную к указанной второй ветви и имеющую характеристику второго частотного диапазона; антенный шлейф второго частотного диапазона, расположенный между указанным блоком питания и указанной патч-антенной первого частотного диапазона на указанной первой ветви; и антенный шлейф первого частотного диапазона, расположенный между указанным блоком питания и указанной патч-антенной второго частотного диапазона. Технический результат заключается в уменьшении размеров и расширении полосы пропускания при высоком коэффициенте усиления. При этом в предлагаемой антенне для радарного детектора с одним блоком питания может сочетаться множество антенн, имеющих различные частотные характеристики, без ущерба для характеристик указанного множества антенн. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к сверхширокополосным (СШП) направленным антеннам с круговой поляризацией поля. Технический результат заключается в создании СШП антенны, в которой однонаправленное излучение формируется естественным образом в широкой или сверхширокой полосе частот, в общем случае, не требуя использования поглотителя с обратной стороны излучающего элемента. Для этого СШП антенна содержит диэлектрическую подложку (103), по меньшей мере одну питающую линию (101, 102), выполненную на диэлектрической подложке (103), спиральный излучающий элемент (107), выполненный на подложке (103) и связанный с питающей линией (101, 102), по меньшей мере одну дополнительную диэлектрическую подложку (108, 109), расположенную параллельно над упомянутой диэлектрической подложкой (103), причем на дополнительной диэлектрической подложке (108, 109) выполнен плоский печатный резонатор (110, 111) осесимметричной формы, расположенный соосно со спиральным излучающим элементом (107). 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх