RU151057U1

RU151057U1 - LOGOPERIODIC ANTENNA

Info

Publication number: RU151057U1
Application number: RU2014109574/08U
Authority: RU
Inventors: Сергей Павлович Шалабин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие оборудования систем телекоммуникаций"
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-03-20

Abstract

1. Логопериодическая антенна, содержащая питающую линию с закрепленными на ней вибраторами треугольной формы, короткозамкнутый участок и опорный элемент, отличающаяся тем, что питающая линия содержит металлический пруток и трубу, внутри которой расположен медный провод в изоляции из полиэтилена, при этом один конец провода соединен с торцом прутка со стороны входа антенны, а другой его конец соединен с центральным контактом высокочастотного разъема, закрепленного на противоположном торце трубы со стороны короткозамкнутого участка.2. Логопериодическая антенна по п. 1, отличающаяся тем, что вибраторы выполнены из зигзагообразно изогнутой проволоки, закрепленной на питающей линии сваркой.3. Логопериодическая антенна по п. 1, отличающаяся тем, что вибраторы выполнены на основе треугольной формы из листового металла.4. Логопериодическая антенна по п. 1, отличающаяся тем, что диаметры трубы и прутка питающей линий составляют не более 6 мм.5. Логопериодическая антенна по п. 1, отличающаяся тем, что короткозамкнутый участок линии выполнен с использованием перемычки из проволоки, закрепленной сваркой на трубе и прутке.6. Логопериодическая антенна по п. 1, отличающаяся тем, что короткозамкнутый участок линии выполнен в виде скобы, а опорный элемент выполнен в виде хомута, который закреплен на скобе и обеспечивает крепление антенны к мачте.7. Логопериодическая антенна по п. 1, отличающаяся тем, что опорный элемент соединен через переходную втулку 7 с отогнутым под прямым углом металлическим прутком.8. Логопериодическая антенна по п. 1, отличающаяся тем, что питающая линия снабжена изолирующими направляющими, которые обеспеч�1. Log-periodic antenna containing a supply line with a triangular-shaped vibrator fixed to it, a short-circuited section and a support element, characterized in that the supply line contains a metal rod and a pipe, inside of which there is a copper wire in polyethylene insulation, while one end of the wire is connected with the end of the rod from the input side of the antenna, and its other end is connected to the central contact of the high-frequency connector, mounted on the opposite end of the pipe from the side of the short-circuited section. 2. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the vibrators are made of a zigzag bent wire fixed to the supply line by welding. 3. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the vibrators are made on the basis of a triangular shape from sheet metal. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the diameters of the pipe and the bar of the supply line are not more than 6 mm. 5. The log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the short-circuited section of the line is made using a jumper made of wire fixed by welding to a pipe and a rod. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the short-circuited section of the line is made in the form of a bracket, and the supporting element is made in the form of a clamp, which is mounted on a bracket and provides fastening of the antenna to the mast. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the supporting element is connected through a transition sleeve 7 with a metal bar bent at a right angle. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the supply line is equipped with insulating guides that provide

Description

Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована в комплектах оборудования беспроводных систем передачи данных следующих стандартов: 2G (GSM 1800), 3G (UMTS 2100), 4G (WIMAX, LTE), WI-FI (IEEE 802.11b, g) и в других стационарных и мобильных системах диапазона 780-980 и 1700-3000 МГц в качестве направленной антенны.The utility model relates to antenna technology and can be used in equipment sets of wireless data transmission systems of the following standards: 2G (GSM 1800), 3G (UMTS 2100), 4G (WIMAX, LTE), WI-FI (IEEE 802.11b, g) and in other stationary and mobile systems of the range 780-980 and 1700-3000 MHz as a directional antenna.

Известна логопериодическая комбинированная антенна по патенту РФ на изобретение №2427946, содержащая три модуля приема сигналов: первый модуль приема метрового, второй модуль приема дециметрового и третий модуль приема сантиметрового диапазонов длин волн. При этом вибраторы второго модуля выполнены из алюминиевого прутка и запитаны от двухпроводной распределительной линии, состоящей из двух трубчатых проводников, возбуждаемой коаксиальным фидером, который размещен внутри одного из проводников. Вибраторы и двухпроводная распределительная линия в третьем модуле выполнены в виде полосковых проводников.Known log-periodic combined antenna according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2427946, containing three signal reception modules: a first meter reception module, a second decimeter reception module and a third centimeter wavelength reception module. At the same time, the vibrators of the second module are made of aluminum rod and are powered from a two-wire distribution line consisting of two tubular conductors excited by a coaxial feeder, which is placed inside one of the conductors. Vibrators and a two-wire distribution line in the third module are made in the form of strip conductors.

Недостатком известной антенны для использования ее в диапазонах 780-980, 1700-3000 МГц является технологическая сложность и высокая стоимость изготовления, что вызвано модульным построением конструкции антенны, сочетающим использование объемных и полосковых элементов, перекрывающих всю полосу частот от 300 до 5000 МГц.A disadvantage of the known antenna for use in the ranges of 780-980, 1700-3000 MHz is the technological complexity and high manufacturing cost, which is caused by the modular construction of the antenna design, combining the use of volume and strip elements covering the entire frequency band from 300 to 5000 MHz.

Известна логопериодическая антенна, представленная в Интернете по адресу: http://shop.radioterminal.ru/catalog/antena/element_printer.php?ID=46875&print=Y. Антенна предназначена для работы на разнесенных частотах в трех диапазонах 850-960, 1710-1885 и 1920-2170 МГц, содержит питающую линию из двух алюминиевых труб прямоугольного сечения, на которых установлены вибраторы, выполненные из отрезков алюминиевого прутка. Размеры вибраторов и расстояния между ними выбраны в соответствии с принципами логарифмической периодичности, при этом для уменьшения продольных размеров антенны вибраторы нижней граничной частоты второго и третьего диапазона установлены за вибраторами верхней граничной частоты первого и второго диапазонов, соответственно.Known log-periodic antenna, presented on the Internet at: http://shop.radioterminal.ru/catalog/antena/element_printer.php?ID=46875&print=Y. The antenna is designed to work on spaced frequencies in the three bands 850-960, 1710-1885 and 1920-2170 MHz, it contains a supply line of two aluminum pipes of rectangular cross section, on which vibrators are installed, made of pieces of aluminum rod. The dimensions of the vibrators and the distances between them are selected in accordance with the principles of logarithmic periodicity, while to reduce the longitudinal dimensions of the antenna, the lower limit frequency vibrators of the second and third ranges are installed behind the upper limit frequency vibrators of the first and second ranges, respectively.

Недостатком известной антенны является выполнение вибраторов из отрезков металлических прутков, небольшая площадь и постоянный диаметр которых снижает эффективность работы антенны.A disadvantage of the known antenna is the implementation of vibrators from pieces of metal rods, a small area and constant diameter of which reduces the efficiency of the antenna.

Известна логопериодическая антенна по патенту РФ на полезную модель №35176, содержащая питающую линию из двух труб с вибраторами, прикрепленными на них парами. Внутри одной из труб расположена латунная трубка. В результате образуется коаксиальный тракт питания, внутренним проводником которого является латунная трубка, а наружным проводником служит внутренняя поверхность трубы питающей линии.Known log-periodic antenna according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 35176, containing a supply line of two pipes with vibrators attached to them in pairs. Inside one of the pipes is a brass tube. As a result, a coaxial power path is formed, the inner conductor of which is a brass tube, and the inner surface of the pipe of the supply line serves as the outer conductor.

Недостатком этой антенны является ограничение частотного диапазона технологическими возможностями выполнения питающей линии нужного поперечного сечения, так как при повышении частоты требуется уменьшение диаметра трубы питающей линии, например, до 6 мм, что затрудняет размещение внутри нее латунной трубки, усложняет технологию изготовления и снижает надежность при эксплуатации.The disadvantage of this antenna is the limitation of the frequency range by the technological capabilities of the supply line of the desired cross section, since with increasing frequency it is necessary to reduce the diameter of the pipe of the supply line, for example, to 6 mm, which complicates the placement of a brass tube inside it, complicates the manufacturing technology and reduces operational reliability .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой антенне можно считать телевизионную логопериодическую антенну по патенту РФ на полезную модель №54263, содержащую питающую линию из двух труб, внутри одной из которых проложен коаксиальный кабель, шесть пар вибраторов, которые выполнены из единого зигзагообразно изогнутого куска проволоки и закреплены на трубах, короткозамкнутый участок труб и подставку для установки антенны в месте эксплуатации.The closest technical solution to the proposed antenna can be considered a television log-periodic antenna according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 54263, containing a supply line of two pipes, inside one of which a coaxial cable is laid, six pairs of vibrators that are made of a single zigzag bent piece of wire and are fixed on pipes, a short-circuited pipe section and a stand for installing the antenna in the place of operation.

Недостатком известной антенны является ограничение диапазона рабочих частот частотами эфирного телевещания от 230 до 900 МГц и увеличение потерь в коаксиальном кабеле, являющемся коаксиальным трактом питания, который проложен внутри одной из труб питающей линии. Уменьшение потерь возможно путем замены на кабель с малыми потерями, но для этого необходимо увеличение диаметра труб, однако это приведет к ухудшению диаграммы направленности и коэффициента усиления в верхней части дециметрового диапазона частот.A disadvantage of the known antenna is the limitation of the operating frequency range by broadcasting frequencies from 230 to 900 MHz and the increase in losses in the coaxial cable, which is a coaxial power path that is laid inside one of the pipes of the supply line. Loss reduction is possible by replacing it with a cable with low losses, but this requires an increase in the diameter of the pipes, but this will lead to a deterioration in the radiation pattern and gain in the upper part of the decimeter frequency range.

Задача заявляемого технического решения - повышение технологичности и снижение стоимости изготовления антенны, повышение коэффициента усиления в верхней части дециметрового диапазона частот и повышение надежности при эксплуатации.The objective of the proposed technical solution is to increase manufacturability and reduce the cost of manufacturing the antenna, increase the gain in the upper part of the decimeter frequency range and increase reliability during operation.

Для решения поставленной задачи в логопериодической антенне, содержащей питающую линию с закрепленными на ней вибраторами треугольной формы, короткозамкнутый участок труб и опорный элемент, иначе выполнен коаксиальный тракт и питающая линия. Питающая линия содержит металлический пруток и трубу, внутри которой расположен медный провод в изоляции из полиэтилена, при этом один конец провода соединен с торцом прутка со стороны входа антенны, а другой его конец соединен с центральным контактом высокочастотного разъема, закрепленного на противоположном торце трубы со стороны короткозамкнутого участка.To solve the problem in a log-periodic antenna containing a supply line with triangular-shaped vibrators fixed to it, a short-circuited pipe section and a support element, otherwise a coaxial path and a supply line are made. The feed line contains a metal rod and a pipe, inside which a copper wire is located in polyethylene insulation, one end of the wire connected to the end of the rod from the input side of the antenna, and the other end connected to the central pin of the high-frequency connector, mounted on the opposite end of the pipe from the side short-circuited area.

Вибраторы могут быть выполнены из зигзагообразно изогнутой проволоки, закрепленной на питающей линии сваркой, или вырезаны из листового металла в форме на основе треугольника.The vibrators can be made of a zigzag bent wire fixed to the feed line by welding, or cut out of sheet metal in the shape of a triangle.

Диаметры трубы и прутка питающей линий имеют размер, не превышающий 6 мм.The diameters of the pipe and the bar of the supply lines have a size not exceeding 6 mm.

Кроме того, короткозамкнутый участок линии выполнен перемычкой из проволоки или в виде скобы, которые закреплены сваркой к трубе и к прутку.In addition, the short-circuited section of the line is made of a jumper of wire or in the form of a bracket, which are fixed by welding to the pipe and to the bar.

Опорный элемент может быть или соединен через переходную втулку с отогнутым под прямым углом металлическим прутком для настольного варианта установки антенны или выполнен в виде хомута, который закреплен на скобе, и обеспечивает крепление антенны к мачте.The support element can either be connected through a transition sleeve with a metal bar bent at right angles for the desktop version of the antenna installation or made in the form of a clamp that is mounted on a bracket and ensures the antenna is mounted to the mast.

Питающая линия снабжена изолирующими направляющими, которые обеспечивают постоянство расстояния между элементами питающей линии.The feed line is equipped with insulating guides that provide a constant distance between the elements of the feed line.

Такая конструкция позволяет применить трубу минимального диаметра, что повышает эффективность работы вибраторов, настроенных на верхние граничные частоты дециметрового диапазона, и при этом обеспечить расположение коаксиального тракта внутри трубы и его согласование с импедансом антенны, что снижает потери в расширенном диапазоне рабочих частот. Металлический пруток, в конструкции питающей линии повышает технологичность и надежность крепления антенны за счет большей механической прочности и простоте выполнения операции гибки по сравнению с трубой.This design allows the use of a pipe of minimum diameter, which increases the efficiency of vibrators tuned to the upper cutoff frequencies of the decimeter range, and at the same time ensures the location of the coaxial path inside the pipe and its coordination with the antenna impedance, which reduces losses in the extended operating frequency range. The metal bar in the design of the supply line increases the manufacturability and reliability of mounting the antenna due to the greater mechanical strength and ease of bending compared to the pipe.

Предлагаемая антенна иллюстрируется рисунками:The proposed antenna is illustrated by the drawings:

фиг. 1 - вариант настольного выполнения антенны,FIG. 1 - option desktop antenna

фиг. 2 - схема подключения высокочастотного разъема к коаксиальному тракту,FIG. 2 - connection diagram of a high-frequency connector to a coaxial path,

фиг. 3 - схема подключения коаксиального тракта к входу антенны,FIG. 3 - connection diagram of the coaxial path to the input of the antenna,

фиг. 4 - вариант антенны с вибраторами из листового металла и с креплением на мачту.FIG. 4 is an embodiment of an antenna with sheet metal vibrators and mounted on a mast.

Антенна (фиг. 1) содержит питающую линию, выполненную из трубы 1 и металлического прутка 2, при этом внутри трубы 1 проложен провод 3 (Фиг. 2) в изоляции из твердого полиэтилена. Труба 1 с проложенным внутри нее проводом 3 образует коаксиальный тракт питания, центральным проводником которого является провод 3, а наружным проводником служит внутренняя поверхность трубы 1. Провод 3 (фиг. 2) подключен одним концом к центральному контакту выходного высокочастотного разъема 5, например, типа FMA, который закреплен в торце трубы 1 путем обжатия последней, а другим концом подключен к входу антенны подпайкой к торцу прутка 2 (фиг. 3). Коротко замкнутый участок линии выполнен с использованием перемычки 6 из проволоки, закрепленной сваркой на трубе 1 и прутке 2. Металлический пруток 2 питающей линии используется, как усиливающий элемент узла крепления.The antenna (Fig. 1) contains a supply line made of a pipe 1 and a metal bar 2, while a wire 3 (Fig. 2) is laid inside the pipe 1 in isolation from solid polyethylene. The pipe 1 with the wire 3 laid inside it forms a coaxial power path, the central conductor of which is wire 3, and the inner surface of the pipe 1 serves as the outer conductor. Wire 3 (Fig. 2) is connected at one end to the central pin of the output high-frequency connector 5, for example, of the type FMA, which is fixed in the end of the pipe 1 by crimping the latter, and the other end is connected to the input of the antenna by soldering to the end of the rod 2 (Fig. 3). A short-closed section of the line is made using a jumper 6 made of wire fixed by welding on the pipe 1 and the bar 2. The metal bar 2 of the supply line is used as a reinforcing element of the mount.

К питающей линии подключены 10 пар вибраторов 7 (фиг. 1) треугольной формы. Вибраторы 7 выполнены из зигзагообразно изогнутой проволоки и закреплены на питающей линии сваркой. Размеры вибраторов и расстояния между ними выбраны в соответствии с рабочими частотами и принципами логарифмической периодичности.10 pairs of vibrators 7 (Fig. 1) of a triangular shape are connected to the supply line. The vibrators 7 are made of a zigzag bent wire and are fixed to the supply line by welding. The dimensions of the vibrators and the distances between them are selected in accordance with the operating frequencies and the principles of logarithmic periodicity.

Антенна закреплена изогнутым металлическим прутком 2 через переходную втулку 8 к подставке 9, обеспечивающей устойчивое размещение антенны на плоской поверхности.The antenna is fixed by a curved metal rod 2 through the adapter sleeve 8 to the stand 9, which provides a stable placement of the antenna on a flat surface.

Труба 1 и пруток 2 скреплены изолирующими направляющими 10, которые обеспечивают постоянство расстояния между проводниками питающей линии. Колпачок 11 предназначен для защиты места подключения коаксиального тракта к входу антенны.The pipe 1 and the rod 2 are fastened by insulating guides 10, which ensure a constant distance between the conductors of the supply line. Cap 11 is designed to protect the connection of the coaxial path to the input of the antenna.

На фиг. 4 представлена предлагаемая антенна в варианте исполнения для крепления на мачте. Для этого коротко замыкающая перемычка выполнена в форме скобы 12, закрепленной сваркой на питающей линии. Скоба 12 дополнена хомутом 13, который обеспечивает возможность крепление антенны.In FIG. 4 shows the proposed antenna in the embodiment for mounting on the mast. For this short-circuiting jumper is made in the form of a bracket 12, fixed by welding on the supply line. The bracket 12 is supplemented with a clamp 13, which provides the ability to mount the antenna.

Мачтовый вариант антенны также отличается количеством и конструкцией вибраторов 7. Вибраторы 7 в форме на основе треугольника вырезаны из единого металлического листа. Крепятся такие вибраторы к питающей линии сваркой, аналогично первому варианту.The mast version of the antenna also differs in the number and design of the vibrators 7. The vibrators 7 in the shape of a triangle are cut from a single metal sheet. Such vibrators are attached to the supply line by welding, similarly to the first option.

Кроме того, в варианте антенны на фиг. 4 показаны подключенные к питающей линии 14 пар вибраторов 7 частотного диапазона 1700-3000 МГц, где вибратор 7а и вибратор 7б - резонансные вибраторы, соответственно верхней и нижней частоты диапазона, и 7 пар вибраторов частотного диапазона 870-980 МГц, где вибратор 7в и вибратор 7г - резонансные вибраторы, соответственно верхней и нижней частоты диапазона.In addition, in the antenna embodiment of FIG. 4 shows 14 pairs of vibrators 7 of the frequency range 1700-3000 MHz connected to the supply line, where vibrator 7a and vibrator 7b are resonant vibrators of the upper and lower frequencies, respectively, and 7 pairs of vibrators of the frequency range 870-980 MHz, where vibrator 7c and vibrator 7g - resonant vibrators, respectively, of the upper and lower frequencies of the range.

Таким образом, за счет нового решения питающей линии и коаксиального тракта в предлагаемой антенне удалось повысить технологичность изготовления антенны и соответственно снизить себестоимость изделия, а также повысить коэффициент усиления в верхней части дециметрового диапазона частот и надежность при эксплуатации - за счет:Thus, due to the new solution of the supply line and the coaxial path in the proposed antenna, it was possible to increase the manufacturability of the antenna and accordingly reduce the cost of the product, as well as increase the gain in the upper part of the decimeter frequency range and reliability during operation due to:

- выполнения питающей линии из элементов минимального поперечного сечения, что снижает их влияние на вибраторы верхней части рабочего диапазона частот, приводящее к потере усиления,- the implementation of the supply line of the elements of the minimum cross section, which reduces their effect on the vibrators of the upper part of the working frequency range, leading to loss of gain,

- использования в коаксиальном тракте провода в изоляции, что надежно фиксирует его в пространстве, обеспечивая согласование с импедансом антенны, простоту и надежность соединения с питающей линией и выходным разъемом подпайкой,- use in the coaxial path of the wire in isolation, which reliably fixes it in space, ensuring coordination with the impedance of the antenna, simplicity and reliability of the connection to the supply line and the output connector by soldering,

- использования металлического прутка в конструкции питающей линии повышает технологичность и надежность крепления антенны за счет большей механической прочности и простоте выполнения операции гибки по сравнению с трубой.- the use of a metal rod in the design of the supply line increases the manufacturability and reliability of mounting the antenna due to the greater mechanical strength and ease of bending compared to the pipe.

Claims

1. Log-periodic antenna containing a supply line with a triangular-shaped vibrator fixed to it, a short-circuited section and a support element, characterized in that the supply line contains a metal rod and a pipe, inside which there is a copper wire in polyethylene insulation, while one end of the wire is connected with the end of the rod from the input side of the antenna, and its other end is connected to the central contact of the high-frequency connector, mounted on the opposite end of the pipe from the side of the short-circuited section.

2. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the vibrators are made of a zigzag bent wire fixed to the supply line by welding.

3. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the vibrators are made on the basis of a triangular shape of sheet metal.

4. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the diameters of the pipe and the bar of the supply line are not more than 6 mm.

5. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the short-circuited section of the line is made using a jumper of wire fixed by welding to a pipe and a rod.

6. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the short-circuited section of the line is made in the form of a bracket, and the supporting element is made in the form of a clamp, which is mounted on a bracket and provides for mounting the antenna to the mast.

7. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the supporting element is connected through a transition sleeve 7 with a metal bar bent at a right angle.

8. Log-periodic antenna according to claim 1, characterized in that the supply line is equipped with insulating guides that provide a constant distance between the elements of the supply line.