RU2622512C1 - Antenna for portable radio station - Google Patents
Antenna for portable radio station Download PDFInfo
- Publication number
- RU2622512C1 RU2622512C1 RU2016135075A RU2016135075A RU2622512C1 RU 2622512 C1 RU2622512 C1 RU 2622512C1 RU 2016135075 A RU2016135075 A RU 2016135075A RU 2016135075 A RU2016135075 A RU 2016135075A RU 2622512 C1 RU2622512 C1 RU 2622512C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reflector
- housing
- antenna
- vibrator
- radiating element
- Prior art date
Links
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 claims description 9
- 230000005404 monopole Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 12
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике, а именно к антеннам с вертикальной поляризацией и секторальной диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, и может использоваться в антеннах для портативных радиостанций.The invention relates to radio engineering, in particular to antennas with vertical polarization and a sectoral radiation pattern in the horizontal plane, and can be used in antennas for portable radios.
Общеизвестна направленная антенна типа «Волновой канал» (https://ru.wikipedia.org/wiki/Волновой_канал).The well-known directional antenna of the type “Wave channel” (https://ru.wikipedia.org/wiki/Wave_channel).
Антенна состоит из размещенных на траверсе активного и ряда пассивных вибраторов - рефлекторов, расположенных относительно направления излучения за активным вибратором, а также директоров, расположенных перед активным вибратором. Чаще всего применяется один рефлектор; число директоров меняется от нуля до десятков. Активный вибратор имеет длину около полуволны, или 0.5λ, где λ - длина волны, рефлектор - длину немного большую 0,5λ, директоры имеют длину меньшую чем 0,5λ. Расстояния от активного вибратора до рефлектора и до первого директора составляют около 0,25λ.The antenna consists of an active and a number of passive vibrators located on the traverse — reflectors located relative to the direction of radiation behind the active vibrator, as well as directors located in front of the active vibrator. Most often, one reflector is used; the number of directors varies from zero to tens. The active vibrator has a length of about half a wave, or 0.5λ, where λ is the wavelength, the reflector is a little longer than 0.5λ, the directors have a length less than 0.5λ. The distances from the active vibrator to the reflector and to the first director are about 0.25λ.
Излучение антенны можно рассматривать как сумму излучений всех составляющих ее вибраторов. Ток, наведенный излучением активного вибратора в рефлекторе, наводит в нем напряжение. Для рефлектора, сопротивление которого носит индуктивный характер за счет длины, большей 0,5λ, напряжение отстает по фазе от напряжения в активном вибраторе на 270°. В результате излучение активного вибратора и рефлектора в направлении рефлектора складывается в противофазе, а в направлении активного вибратора - в фазе, что приводит к усилению излучения в направлении активного вибратора приблизительно вдвое. Аналогично рефлектору работают директоры, однако из-за емкостного характера их сопротивления (что определяется их меньшей длиной) излучение усиливается в направлении директоров. Каждый дополнительный рефлектор или директор дают прибавку усиления, но меньшую, чем предыдущий рефлектор и директор, причем для рефлектора эффект ослабления действия дополнительных элементов выражен намного сильней, и поэтому более одного рефлектора применяют достаточно редко.The radiation of the antenna can be considered as the sum of the emissions of all its component vibrators. The current induced by the radiation of the active vibrator in the reflector induces voltage in it. For a reflector, the resistance of which is inductive due to a length greater than 0.5λ, the voltage lags in phase with the voltage in the active vibrator by 270 °. As a result, the radiation of the active vibrator and the reflector in the direction of the reflector is in antiphase, and in the direction of the active vibrator in phase, which leads to an increase in radiation in the direction of the active vibrator by about half. Directors work similarly to a reflector, however, due to the capacitive nature of their resistance (which is determined by their shorter length), the radiation is amplified in the direction of the directors. Each additional reflector or director gives an increase in gain, but less than the previous reflector and director, and for the reflector the effect of attenuation of the action of additional elements is much stronger, and therefore more than one reflector is rarely used.
Недостаток антенны типа «Волновой канал» для ее использования в портативной радиостанции заключается в ее больших габаритных размерах и необходимости замены штатной антенны.The disadvantage of the Wave Channel antenna type for its use in a portable radio station is its large overall dimensions and the need to replace a standard antenna.
Наиболее близкой заявленному изобретению является направленная антенна согласно заявке на патент США US 20040032370 (опубл. 19.02.2004), содержащая корпус портативной радиостанции (корпус мобильного телефона), излучающий элемент и рефлектор, установленные на корпусе, при этом рефлектор электрически связан с корпусом, а излучающий элемент расположен вертикально вверху корпуса.The closest to the claimed invention is a directional antenna according to the application for US patent US 20040032370 (published on February 19, 2004), comprising a portable radio station housing (mobile phone housing), a radiating element and a reflector mounted on the housing, the reflector being electrically connected to the housing, and the radiating element is located vertically at the top of the housing.
В известном техническом решении излучающий элемент выполнен плоским. Рефлектор выполнен в виде стержня, расположенного в параллельной плоскости относительно центра вертикальной оси излучающего элемента, не выходя за габариты корпуса, и одним концом подсоединен к нему. Устройство также может содержать директор, который также выполнен в виде стержня, расположенного параллельно относительно вертикальной оси излучающего элемента, не выходя за габариты корпуса, и электрически не связанного с ним. Выполнение функций рефлектора или директора определяются электрическими длинами стержневых элементов. Устройство служит для уменьшения влияния человеческого тела на качество приемопередачи радиосигналов сотовой портативной радиостанции.In a known technical solution, the radiating element is made flat. The reflector is made in the form of a rod located in a parallel plane relative to the center of the vertical axis of the radiating element, without going beyond the dimensions of the housing, and is connected to it by one end. The device may also contain a director, which is also made in the form of a rod located parallel to the vertical axis of the radiating element, without going beyond the dimensions of the housing, and not electrically connected to it. The performance of the functions of a reflector or director is determined by the electrical lengths of the rod elements. The device serves to reduce the influence of the human body on the quality of the radio transmission of a cellular portable radio station.
Ограничением ближайшего аналога является недостаточно высокий коэффициент направленного действия (КНД) и коэффициент усиления (Ку) для направленной антенны и невозможность работы в режиме всенаправленной антенны.A limitation of the closest analogue is the insufficiently high coefficient of directional action (KND) and gain (Ku) for a directional antenna and the inability to work in the omnidirectional antenna mode.
Решаемая изобретением задача заключается в улучшении технико-эксплуатационных характеристик направленной антенны, а также расширении функциональных возможностей.The problem solved by the invention is to improve the technical and operational characteristics of a directional antenna, as well as expanding the functionality.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение Ку и КНД в азимутальном секторе излучения штатной антенны портативной радиостанции, что приводит к кратному повышению дальности радиосвязи в заданном направлении и сложности обнаружения излучения с противоположного направления. Таким образом, повышается скрытность и помехозащищенность радиоканала. Также расширяются возможности использования портативной радиостанции для управления беспилотными летательными аппаратами (БПЛА), роботами и т.п.The technical result achieved by using the invention is to increase Ku and KND in the azimuthal radiation sector of a standard antenna of a portable radio station, which leads to a multiple increase in the radio range in a given direction and the difficulty of detecting radiation from the opposite direction. Thus, the stealth and noise immunity of the radio channel is increased. The possibilities of using a portable radio station to control unmanned aerial vehicles (UAVs), robots, etc. are also expanding.
Расширение функциональных возможностей достигается за счет обеспечения возможности работы портативной радиостанции как в направленном, так и в штатном всенаправленном режиме.The expansion of functionality is achieved by providing the ability to operate a portable radio station in both directional and regular omnidirectional mode.
Для решения поставленной задачи с достижением технического результата в заявленной антенне, содержащей корпус портативной радиостанции, излучающий элемент и рефлектор, установленные на корпусе, рефлектор электрически связан с корпусом, а излучающий элемент расположен вертикально вверху корпуса, причем излучающим элементом служит штатная антенна портативной радиостанции - несимметричный вибратор. Рефлектор выполнен складным из проводящей полосы с шириной немного большей диаметра полотна несимметричного вибратора и разделенной на колена посредством фиксирующих шарниров. В сложенном положении рефлектор соответствует плоской форме верхней и тыльной сторон корпуса, а в разложенном положении его верхняя часть расположена вне корпуса параллельно на расстоянии от несимметричного вибратора с тыльной его стороны.To solve the problem with achieving a technical result in the claimed antenna, comprising a portable radio station housing, a radiating element and a reflector mounted on the housing, the reflector is electrically connected to the housing, and the radiating element is located vertically at the top of the housing, and the standard antenna of the portable radio station is asymmetric vibrator. The reflector is made folding of a conductive strip with a width slightly larger than the diameter of the asymmetric vibrator web and divided into knees by means of fixing hinges. In the folded position, the reflector corresponds to the flat shape of the upper and rear sides of the housing, and in the unfolded position, its upper part is located outside the housing in parallel at a distance from the asymmetric vibrator from its rear side.
Под понятием излучающий элемент в настоящем изобретении понимается элемент антенны, способный функционировать как на прием радиочастотных сигналов, так и на их передачу согласно принципу взаимности.The term radiating element in the present invention is understood to mean an antenna element capable of functioning both for receiving radio frequency signals and for transmitting them according to the principle of reciprocity.
Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:Additional embodiments of the device are possible, in which it is advisable that:
- длина верхней части рефлектора в разложенном положении была выбрана совпадающей с высотой полотна несимметричного вибратора;- the length of the upper part of the reflector in the unfolded position was chosen coinciding with the height of the canvas asymmetric vibrator;
- был введен директор, расположенный за полотном несимметричного вибратора относительно рефлектора противоположно ему, который выполнен штыревым и складным, разделенным на колена посредством фиксирующих шарниров, причем в сложенном положении директор соответствует плоской форме верхней и передней сторон корпуса, а в разложенном положении его верхняя часть расположена параллельно на расстоянии от несимметричного вибратора;- a director was introduced, located opposite to the reflector behind the blade of the asymmetric vibrator, which is made pin and folding, divided into knees by fixing hinges, and in the folded position, the director corresponds to the flat shape of the upper and front sides of the body, and in the unfolded position its upper part is located parallel to the distance from the asymmetric vibrator;
- в разложенном положении по меньшей мере одно нижнее колено директора было выполнено плоским, диэлектрическим, электрически развязанным от корпуса.- in the unfolded position, at least one lower knee of the director was made flat, dielectric, electrically isolated from the body.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются с помощью вариантов его выполнения со ссылками на прилагаемые фигуры.These advantages, as well as the features of the present invention are explained using options for its implementation with reference to the accompanying figures.
Фиг. 1 схематично изображает заявленное устройство в сложенном положении (вид с тыльной стороны корпуса);FIG. 1 schematically depicts the claimed device in a folded position (view from the back of the case);
фиг. 2 - то же, что фиг. 1 (вид сбоку);FIG. 2 is the same as FIG. 1 (side view);
фиг. 3 - то же, что фиг. 2, в разложенном положении;FIG. 3 is the same as FIG. 2, in the unfolded position;
фиг. 4 - то же, что фиг. 3, с рефлектором и директором;FIG. 4 is the same as FIG. 3, with a reflector and director;
фиг. 5 - диаграмму направленности устройства согласно фиг. 4 в горизонтальной плоскости в диапазоне частот;FIG. 5 is a radiation pattern of the device according to FIG. 4 in the horizontal plane in the frequency range;
фиг. 6 - то же, что фиг. 5, в вертикальной плоскости.FIG. 6 is the same as FIG. 5, in a vertical plane.
Антенна (фиг. 1-3) содержит корпус 1 портативной радиостанции, излучающий элемент 2 и рефлектор 3, установленные на корпусе 1. Рефлектор 3 электрически связан с корпусом 1. Излучающий элемент 2 расположен вертикально вверху корпуса 1. Излучающим элементом 2 служит штатная антенна портативной радиостанции - несимметричный вибратор. Рефлектор 3 выполнен складным из проводящей полосы с шириной немного большей диаметра полотна несимметричного вибратора и разделенной на колена 4, соединенных посредством фиксирующих шарниров 5. В сложенном положении (фиг. 1, 2) рефлектор 3 соответствует плоской форме верхней и тыльной сторон корпуса 1. В разложенном положении (фиг. 3) верхняя часть рефлектора 3 расположена вне корпуса 1 параллельно на расстоянии от излучающего элемента 2 с тыльной его стороны.The antenna (Fig. 1-3) comprises a portable radio station housing 1, a radiating
Для дополнительного улучшения КНД и Ку длина верхней части рефлектора 3 в разложенном положении может быть выбрана совпадающей с высотой полотна несимметричного вибратора, как показано на фиг. 3.To further improve KND and Ku, the length of the upper part of the
Кроме того, может быть введен директор 6 (фиг. 4), расположенный за полотном несимметричного вибратора относительно рефлектора 3. Директор 6 выполнен штыревым и складным, разделенным на колена 4, 4а, соединенных посредством фиксирующих шарниров 5. В сложенном положении директор 6 соответствует плоской форме верхней и передней стороне корпуса (на фиг.4 не показано, выполнен аналогично фиг.1, 2). В разложенном положении его верхняя часть расположена параллельно на расстоянии от несимметричного вибратора.In addition, director 6 (Fig. 4) can be introduced, located behind the asymmetric vibrator web relative to the
В разложенном положении по меньшей мере одно нижнее колено 4а директора 6 может быть выполнено плоским, диэлектрическим, электрически развязанным от корпуса 1 (фиг. 4). Выполнение этого условия не является обязательным, поскольку свойства изменения формы диаграммы направленности и увеличения коэффициента усиления директора определяются его электрической длиной и расстоянием от активного излучающего элемента 2.In the unfolded position, at least one
Работает антенна (фиг. 1-4) следующим образом.The antenna works (Fig. 1-4) as follows.
Предлагаемая конструкция в базовом варианте (фиг. 1-3) представляет собой складной (для удобства пользования) рефлектор 3, который закрепляется на корпусе 1 портативной радиостанции. Рефлектор 3 выполнен в виде полоски из металла, расположенной на определенном расстоянии от полотна антенны, обеспечивающем заданную широкополосность устройства (фиг. 5, 6). В нижней части рефлектор 3 горизонтально отходит от верхнего торца корпуса 1 радиостанции и под прямым углом изгибается вверх. Ширина полоски выбирается немногим более диаметра полотна несимметричного вибратора, а высота совпадает с высотой антенны (в случае использования антенны АШ-136/520-П - 350 мм). Соотношение размеров полоски и расстояние от полотна несимметричного вибратора выбраны из условия оптимальности для работы отражателя в максимально широком диапазоне частот.The proposed design in the basic version (Fig. 1-3) is a folding (for ease of use)
К базовому варианту возможно добавление директора 6 (малогабаритного штыревого директора, который также может быть складным), расположенного за полотном несимметричного вибратора относительно рефлектора 3 противоположно ему, т.е. с противоположной стороны от отражателя 3 (фиг. 4). Этим достигается еще больший коэффициент направленности, соответственно большее усиление и дальность радиосвязи (в более узком секторе).It is possible to add a director 6 (a small-sized pin director, which can also be folding) to the basic version, located behind the blade of the asymmetric vibrator relative to the
Таким образом, устройство отличается от аналога тем, что рефлектор 3 и директор 6 (опционально) используются совместно со штатной антенной портативной радиостанции - несимметричным вибратором и корпусом 1 портативной радиостанции, образуя антенную систему с высоким КНД.Thus, the device differs from the analogue in that the
По сравнению с ближайшим аналогом заявленное устройство обеспечивает значительное улучшение КНД и Ку, для этого достаточно сравнить характеристики, представленные на фигурах 5, 6 к описанию заявки, и фигуры 4 и 5 US 20040032370.Compared with the closest analogue, the claimed device provides a significant improvement in KND and Ku, for this it is enough to compare the characteristics presented in figures 5, 6 to the description of the application, and figures 4 and 5 US 20040032370.
Компьютерное моделирование конструкции показывает, что Ку антенны в базовом варианте в направлении максимального излучения увеличивается на 3 дБ (в 2 раза по мощности), а вариант с дополнением директором 6 позволяет получить добавочное усиление до 6 дБ (4 раза по мощности). В абсолютном выражении антенна с предлагаемым устройством имеет расчетное усиление до 8,5 дБи на частоте 475 МГц.Computer simulation of the design shows that the Ku antenna in the basic version in the direction of maximum radiation increases by 3 dB (2 times in power), and the option with the addition of
В качестве несимметричного вибратора портативной радиостанции используется штатная антенна любой действующей модели приемопередатчика. Например, в качестве несимметричного вибратора может быть использован электропроводящий стержень, или трубка, или гибкий трос.As an asymmetric vibrator of a portable radio station, a standard antenna of any existing transceiver model is used. For example, an electrically conductive rod, or a tube, or a flexible cable can be used as an asymmetric vibrator.
Кроме того, устройство может работать в штатном режиме при сложенном отражателе 3 и директоре 6, что расширяет его функциональные возможности.In addition, the device can operate in normal mode with the
Наиболее успешно заявленная антенна для портативной радиостанции промышленно применима для связи между стационарными объектами или подвижными объектами, преимущественно передвижными радиостанциями, например, для управления беспилотными летательными аппаратами (БПЛА), роботами и другими приемопередающими аппаратами.The most successfully declared antenna for a portable radio station is industrially applicable for communication between stationary objects or mobile objects, mainly mobile radio stations, for example, for controlling unmanned aerial vehicles (UAVs), robots and other transceiver devices.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016135075A RU2622512C1 (en) | 2016-08-29 | 2016-08-29 | Antenna for portable radio station |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016135075A RU2622512C1 (en) | 2016-08-29 | 2016-08-29 | Antenna for portable radio station |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2622512C1 true RU2622512C1 (en) | 2017-06-16 |
Family
ID=59068429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016135075A RU2622512C1 (en) | 2016-08-29 | 2016-08-29 | Antenna for portable radio station |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2622512C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5517676A (en) * | 1991-12-26 | 1996-05-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Portable radio and telephones having notches therein |
| RU2140689C1 (en) * | 1999-02-19 | 1999-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Специальные комплексные проекты" | Radiophone incorporating electromagnetic radiation protection for user |
| US20040032370A1 (en) * | 2001-07-25 | 2004-02-19 | Hideo Ito | Portable radio-use antenna |
| US7002521B2 (en) * | 2002-02-27 | 2006-02-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Antenna device for radio apparatus |
-
2016
- 2016-08-29 RU RU2016135075A patent/RU2622512C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5517676A (en) * | 1991-12-26 | 1996-05-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Portable radio and telephones having notches therein |
| RU2140689C1 (en) * | 1999-02-19 | 1999-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Специальные комплексные проекты" | Radiophone incorporating electromagnetic radiation protection for user |
| US20040032370A1 (en) * | 2001-07-25 | 2004-02-19 | Hideo Ito | Portable radio-use antenna |
| US7002521B2 (en) * | 2002-02-27 | 2006-02-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Antenna device for radio apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103346392B (en) | Mobile phone antenna with reconfigurable directional diagram | |
| CN103311651B (en) | A kind of ultra wideband multi-band dual polarized antenna | |
| EP1372216A2 (en) | Top-loaded monopole antenna apparatus with short-circuit conductor connected between top-loading electrode and grounding conductor | |
| Parchin et al. | A radiation-beam switchable antenna array for 5G smartphones | |
| EP1629568A4 (en) | RADIANT ANTENNA ELEMENT WITH MULTIBAND CONNECTION | |
| JP2005509345A (en) | Dual band phased array using spatial second harmonic | |
| CN103066376A (en) | A wide-band high-isolation dual-polarized antenna and its radiating unit | |
| WO2015169394A1 (en) | Improved antenna arrangement | |
| JP6397563B2 (en) | Leaky wave antenna | |
| JP7034335B2 (en) | Antenna device and terminal | |
| JP2017092663A (en) | Broadband non-directional antenna | |
| CN107611618A (en) | Leaky antenna | |
| CN104409858A (en) | Coaxial crossed vibrator array communication antenna and design method thereof | |
| US10374311B2 (en) | Antenna for a portable communication device | |
| CN105098317A (en) | Antenna device and electronic equipment | |
| US10553944B2 (en) | Slot line volumetric antenna | |
| RU2622512C1 (en) | Antenna for portable radio station | |
| CN109378587A (en) | Compact dual-frequency ultra-wideband omni-directional antenna | |
| CN208986191U (en) | Compact dual-frequency ultra-wideband omni-directional antenna | |
| KR102363527B1 (en) | Antenna | |
| US20140266932A1 (en) | Antenna element with high gain toward the horizon | |
| Kausar et al. | Miniaturization of espar antenna using folded monopoles and conical central element | |
| US9634394B2 (en) | Antenna arrangement | |
| JP2013150101A (en) | Antenna | |
| Zhang et al. | Printed vertically-polarized quasi-endfire beam steering array with full ground plane for 5g mobile applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190830 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20220209 |