RU148376U1

RU148376U1 - Wi-Fi TRANSFORMER ANTENNA ADAPTER

Info

Publication number: RU148376U1
Application number: RU2014116288/08U
Authority: RU
Inventors: Аркадий Иосифович Волошин; Владимир Иванович Милкин; Николай Васильевич Калитёнков; Владимир Николаевич Лебедев; Александр Евгеньевич Шульженко; Андрей Степанович Солдаткин
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Рэмо"
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2014-12-10

Abstract

Wi-Fi антенный адаптер с трансформаторной связью, содержащий систему вертикальных вибраторов, установленную на активный вибратор точки доступа с помощью диэлектрической насадки, от которой радиально отходят вертикальные диэлектрические плоскости, на которых размещены вибраторы с возможностью вращения вокруг него, отличающийся тем, что насадка выполнена из диэлектрической трубки с отходящими от одной вертикальной линии на её поверхности двумя диэлектрическими плоскостями, расположенными под горизонтальным углом 90° друг к другу, а система вертикальных вибраторов выполнена в виде горизонтального двойного треугольного зигзагообразного антенного полотна, перегнутого на 90° и расположенного на отходящих несущих плоскостях, причём вертикальные проводники оснований треугольников антенного полотна имеют протяжённость 0,4λ, а проводники боковых сторон треугольников, расположенные под углами к вертикальным проводникам, имеют протяжённость 0,3λ, при этом в разрыв сходящейся пары проводников у точки вертикальной линии, идущих с противоположных плоскостей сверху и снизу, включён виток связи высокочастотного трансформатора, опоясывающий в горизонтальной плоскости по поверхности диэлектрической трубки активный вибратор, а разрыв другой сходящейся пары закорочен при пропуске цепи внутри витка.A Wi-Fi antenna adapter with transformer coupling, comprising a vertical vibrator system mounted on an active vibrator of the access point using a dielectric nozzle, from which vertical dielectric planes radially radiate, on which vibrators are placed with the possibility of rotation around it, characterized in that the nozzle is made of a dielectric tube with two dielectric planes extending from one vertical line on its surface located at a horizontal angle of 90 ° to each other, and the system The vertical vibrators are made in the form of a horizontal double triangular zigzag antenna cloth bent by 90 ° and located on outgoing bearing planes, the vertical conductors of the bases of the triangles of the antenna cloth having a length of 0.4λ, and the conductors of the sides of the triangles located at angles to the vertical conductors, have a length of 0.3λ, while in the gap of a converging pair of conductors at a point of a vertical line coming from opposite planes above and below, including yong coil connection high-frequency transformer, herpes in a horizontal plane by a dielectric tube surface active vibrator and the gap converging other pair is shorted when skipping circuit inside the coil.

Description

Полезная модель относится к устройствам адаптации пространственного распространения радиоволн, излучаемых антенной, к конфигурации размещения абонентов в помещениях и может быть использована в технологиях беспроводных сетей. В целях формирования требуемой диаграммы направленности, предлагаемый Wi-Fi антенный адаптер с трансформаторной связью может применяться для оптимизации работы штатных ненаправленных антенн с целью повышения эффективности работы беспроводных точек доступа, других гаджетов и систем радиосвязи за счет переформирования диаграммы направленности.The utility model relates to devices for adapting the spatial distribution of radio waves emitted by an antenna, to the configuration of placing subscribers in rooms and can be used in wireless network technologies. In order to generate the desired radiation pattern, the proposed Wi-Fi antenna adapter with transformer communication can be used to optimize the work of regular non-directional antennas in order to increase the efficiency of wireless access points, other gadgets and radio communication systems by reforming the radiation pattern.

Известен антенный адаптер (патент RU №116277 U1 от 20.05.2012), содержащий систему формирующих диаграмму направленности вертикальных пассивных вибраторов, представляющих собой рефлектор и как минимум два директора. Отдельные горизонтальные траверсы с установленными на них рефлектором и директорами, снабженные на одном конце кольцами, с помощью которых они крепятся на активный вибратор, в целях адаптации антенны к месту установки роутера, могут поворачиваться вокруг штатного вибратора. При повороте между собой и вокруг оси они обеспечивают изменение диаграммы направленности, «вписывая в обслуживаемое помещение».A known antenna adapter (patent RU No. 116277 U1 dated 05/20/2012) containing a system of vertical passive vibrators forming a radiation pattern, which is a reflector and at least two directors. Separate horizontal traverses with a reflector and directors installed on them, equipped with rings at one end, with which they are mounted on an active vibrator, can be rotated around a standard vibrator in order to adapt the antenna to the installation site of the router. When turning between themselves and around the axis, they provide a change in the radiation pattern, "fitting into the served room."

Недостатками известного антенного адаптера являются низкая надежность крепежа и отсутствие гарантированной фиксации взаимного расположения вибраторов, обеспечивающих стабильность настроенной диаграммы направленности в пространстве.The disadvantages of the known antenna adapter are the low reliability of the fasteners and the lack of guaranteed fixation of the relative position of the vibrators, ensuring the stability of the tuned radiation pattern in space.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является антенный адаптер-трансформер (патент RU №135851 U1 от 20.12.2013), содержащий систему формирующих диаграмму направленности вертикальных пассивных вибраторов, представляющих собой рефлектор и директоры, установленные на активный вибратор точки доступа с помощью диэлектрической насадки с возможностью вращения вокруг него. От насадки радиально отходят три вертикальные диэлектрические плоскости, на которых размещены пассивные вибраторы, одна - для рефлектора, а на двух одинаковых других, имеющих общую линию соприкосновения диэлектрических плоскостей, размещены директоры. Плоскости, с размещенными на них директорами, соединены между собой с возможностью изменения угла между ними с помощью дополнительной диэлектрической плоскости, по центру которой выполнен перегиб с размещенным в нем директором. В зависимости от взаимного изменения расположения пассивных вибраторов производится изменение диаграммы направленности с адаптацией к месту установки роутера.The closest in technical essence to the claimed utility model is an antenna transformer adapter (patent RU No. 135851 U1 dated 12/20/2013) containing a system of vertical passive vibrators forming a radiation pattern, which are a reflector and directors mounted on an active vibrator of an access point using a dielectric nozzles with the possibility of rotation around it. Three vertical dielectric planes radially radiate from the nozzle, on which passive vibrators are placed, one for the reflector, and directors are placed on two identical others, having a common line of contact between the dielectric planes. The planes, with the directors located on them, are interconnected with the possibility of changing the angle between them using an additional dielectric plane, in the center of which an inflection is made with the director placed in it. Depending on the mutual change in the arrangement of passive vibrators, the radiation pattern is changed with adaptation to the installation site of the router.

Недостатками известного антенного адаптера-прототипа являются относительная громоздкость конструкции, коэффициент стоячей волны (КСВ), не уменьшающийся менее 2, и технологическая сложность изготовления и применения.The disadvantages of the known antenna adapter prototype are the relative bulkiness of the structure, the standing wave coefficient (SWR), not decreasing less than 2, and the technological complexity of manufacture and use.

Целью полезной модели является упрощение конструкции, снижение КСВ и расширение раствора односторонней диаграммы направленности системы: штатная антенна в комплексе с антенной насадкой.The purpose of the utility model is to simplify the design, reduce the SWR and expand the solution of a one-way radiation pattern of the system: a standard antenna in combination with an antenna nozzle.

Технический результат состоит в создании одностороннего излучения, с расширенным раствором диаграммы направленности за счет конструктивного исполнения полотна адаптера, при гальванической развязке со штатной антенной, упрощении конструкции и упрощенной технологичности изготовления.The technical result consists in the creation of one-sided radiation, with an expanded solution of the radiation pattern due to the design of the adapter blade, during galvanic isolation with a standard antenna, simplifying the design and simplified manufacturability.

Это достигается тем, что в Wi-Fi антенном адаптере с трансформаторной связью, содержащем систему вертикальных вибраторов, для установки на активный вибратор точки доступа с помощью диэлектрической насадки с радиально отходящими вертикальными диэлектрическими плоскостями, на которых размещены вибраторы, с возможностью вращения вокруг него, насадка выполнена из диэлектрической трубки. От вертикальной линии на поверхности диэлектрической трубки отходят две несущие диэлектрические плоскости для размещения плеч системы вибраторов полотна при расположении их под горизонтальным углом 90 градусов друг относительно друга. Система вертикальных вибраторов адаптера выполнена в виде горизонтального двойного треугольного зигзагообразного полотна вертикальной поляризации перегнутого на 90 градусов и расположенного на отходящих плоскостях. Вертикальные проводники оснований треугольников антенного полотна имеют протяженность 0,4λ_ср. Проводники боковых сторон треугольников, расположенные под углами к вертикальным проводникам, имеют протяженность 0,3λ_ср.. В разрыв сходящейся пары идущих с противоположных плоскостей сверху и снизу проводников, у точки на вертикальной линии, включен виток связи высокочастотного трансформатора, опоясывающий в горизонтальной плоскости активный вибратор по поверхности диэлектрической трубки. Разрыв другой сходящейся пары закорочен при пропуске цепи внутри витка.This is achieved by the fact that in a Wi-Fi antenna adapter with transformer coupling containing a system of vertical vibrators, for mounting on an active vibrator an access point using a dielectric nozzle with radially extending vertical dielectric planes on which the vibrators are placed, with the possibility of rotation around it, a nozzle made of dielectric tube. Two bearing dielectric planes depart from a vertical line on the surface of the dielectric tube to accommodate the arms of the web vibrator system when they are positioned at a horizontal angle of 90 degrees relative to each other. The system of vertical adapter vibrators is made in the form of a horizontal double triangular zigzag web of vertical polarization bent by 90 degrees and located on outgoing planes. The vertical conductors of the bases of the triangles of the antenna sheet have a length of 0.4λ _cf. The conductors of the sides of the triangles, located at angles to the vertical conductors, have a length of 0.3λ _cf. . In the gap of a converging pair of conductors coming from opposite planes above and below, at a point on a vertical line, a coupling of a high-frequency transformer is included, in the horizontal plane an active vibrator is encircled on the surface of the dielectric tube. The gap of the other converging pair is shorted when the circuit passes inside the coil.

Благодаря наличию этих признаков, с помощью предлагаемого адаптера, создается односторонняя форма диаграммы направленности с увеличенным коэффициентом усиления в ее широкой зоне и оптимально обеспечивается электромагнитная доступность беспроводных устройств в помещении при применении из одной точки. Конструктивное упрощение диэлектрической насадки и антенных элементов снижают себестоимость при изготовлении и упрощают применение.Due to the presence of these signs, using the proposed adapter, a one-sided radiation pattern is created with an increased gain in its wide area and the electromagnetic accessibility of wireless devices indoors is optimally ensured when applied from one point. The structural simplification of the dielectric nozzle and antenna elements reduce the cost of manufacture and simplify the application.

Новизна адаптера в части устройства усматривается в том, что связь зигзагообразного полотна антенны с активным вибратором, дополнительно к пространственно наведенным от активного штатного вибратора токов, обеспечивается витком связи высокочастотного трансформатора, опоясывающим в горизонтальной плоскости вертикальный активный вибратор по поверхности диэлектрической трубки, создающие в сумме увеличенную передачу энергии в образующие диаграмму направленности переизлучающие элементы.The novelty of the adapter in terms of the device is seen in the fact that the connection of the zigzag antenna fabric with the active vibrator, in addition to spatially induced currents from the regular active current vibrator, is ensured by a high-frequency transformer coupling loop, which surrounds the vertical active vibrator on the surface of the dielectric tube in a horizontal plane, creating an enlarged total energy transfer to the re-emitting elements forming the radiation pattern.

Новизна в части устройства усматривается в том, что виток связи - трансформаторный источник питания цепи проводников зигзагообразного полотна антенны, включен в проводники зигзагообразного полотна последовательно, с перекрещиванием у точки источника питания.The novelty in the device part is that the communication coil - a transformer power source of the circuit of the conductors of the zigzag fabric of the antenna, is included in the conductors of the zigzag fabric in series, with crossing at the point of the power source.

Промышленная применимость заявленного технического решения усматривается в сравнительной простоте изготовления, тиражирования и эксплуатации, в высоких электрических показателях, как в виде самостоятельной антенны, так и в составе сложных антенных устройств, возможности использования на промышленной основе и конкурентоспособном уровне.The industrial applicability of the claimed technical solution is seen in the comparative simplicity of manufacture, replication and operation, in high electrical performance, both in the form of an independent antenna and as part of complex antenna devices, the possibility of using it on an industrial basis and at a competitive level.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, показанными на фиг. 1-2.The utility model is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-2.

На фиг. 1 представлен общий вид адаптера, на фиг. 2 - диаграммы направленности в горизонтальной плоскости и в вертикальной плоскости с указанием основных параметров при использовании адаптера.In FIG. 1 shows a general view of the adapter, FIG. 2 - radiation patterns in the horizontal plane and in the vertical plane, indicating the main parameters when using the adapter.

Wi-Fi антенный адаптер с трансформаторной связью устанавливается на штатную антенну 11 (фиг. 1), содержащую активный вибратор 1, в виде диэлектрической насадки, выполненной из диэлектрической трубки 2 с отходящими от одной вертикальной линии 7 на ее поверхности двумя диэлектрическими плоскостями 3 для размещения диаграммообразующих вибраторов. Плоскости расположены под горизонтальным углом 90 градусов друг к другу. Система вертикальных вибраторов выполнена в виде горизонтального двойного треугольного зигзагообразного антенного полотна 4, перегнутого на 90 градусов. Антенное полотно 4 расположено на отходящих несущих плоскостях 3. Вертикальные проводники оснований треугольников 5 - внешние стороны треугольников плеч зигзагообразного полотна имеют протяженность 0,4λ_ср. Проводники боковых сторон треугольников 6, расположенные под углами к вертикальным проводникам 5, имеют протяженность 0,3λ_ср. В разрыв сходящейся пары проводников сторон треугольников 6 у точки вертикальной линии, идущих с противоположных плоскостей 3 сверху и снизу включен виток связи 9 высокочастотного трансформатора, опоясывающий в горизонтальной плоскости по поверхности диэлектрической трубки 2 активный вибратор 1. Разрыв 8, другой сходящейся пары проводников сторон треугольников 6, закорочен при пропуске цепи проводников 6 внутри витка 9.A Wi-Fi antenna adapter with transformer coupling is installed on a standard antenna 11 (Fig. 1) containing an active vibrator 1, in the form of a dielectric nozzle made of a dielectric tube 2 with two dielectric planes 3 extending from one vertical line 7 on its surface for placement beamforming vibrators. The planes are located at a horizontal angle of 90 degrees to each other. The system of vertical vibrators is made in the form of a horizontal double triangular zigzag antenna web 4, bent 90 degrees. Antenna sheet 4 is located on the outgoing bearing planes 3. Vertical conductors of the bases of the triangles 5 - the outer sides of the triangles of the shoulders of the zigzag fabric have a length of 0.4λ _cf. The conductors of the lateral sides of the triangles 6, located at angles to the vertical conductors 5, have a length of 0.3λ _cf. In the gap of a converging pair of conductors of the sides of the triangles 6 at the point of the vertical line coming from opposite planes 3 above and below, a coupling coil 9 of the high-frequency transformer is included, an active vibrator 1 is encircled in the horizontal plane along the surface of the dielectric tube 2. Gap 8, another converging pair of conductors of the sides of the triangles 6, shorted when passing the circuit of conductors 6 inside coil 9.

WI-FI антенный адаптер с трансформаторной связью работает следующим образом. Антенный адаптер устанавливается на штатную ненаправленную антенну 11, точнее на активный элемент 1, состоящий из автономного ненаправленного вертикального линейного полуволнового вибратора точки доступа, одновременно являющийся первичной обмоткой высокочастотного трансформатора. Виток трансформатора связи 9, опоясывающий в горизонтальной плоскости по поверхности диэлектрической трубки 2 активный вибратор 1, являющийся вторичной обмоткой высокочастотного трансформатора, питает антенное полотно 4. Антенное полотно 4 размещено на отходящих несущих плоскостях 3 расположенных под горизонтальным углом 90 градусов друг к другу и перегнуто на 90 градусов. Биссектриса угла перегиба является осью симметрии диаграммы направленности, так как перекрестное включение витка связи 9 высокочастотного трансформатора при суммарной протяженности проводников 5 и 6 в каждом плече равной λ_ср., создаст в вертикальных проводниках 5, длиной, близкой к 0,5 λ_ср. синфазные токи одинаковых амплитуд. Ввиду того, что проекции промежуточных проводников 6 на биссектрису угла соизмеримы с 0,25λ_ср., при длинах питающих линий вертикальных вибраторов по напряжению, являющихся проводниками 6, равными 0,3λ_ср., то при трансформаторной связи в двух вертикальных проводниках 5 будут протекать токи, относительно тока активного вибратора, с разностью фаз, близкой к π/2. Одновременно, кроме токов проводимости в проводниках индуцируются токи смещения и суммируясь образуют фазовый фронт квазисинфазной антенной решетки. В связи с этим формируется выраженная направленность, свойственная фазированным антенным решеткам, но более широкая, с плавным убыванием от оси симметрии из-за нарушения синфазности.WIFI antenna adapter with transformer coupling works as follows. The antenna adapter is mounted on a standard omnidirectional antenna 11, more precisely on the active element 1, consisting of an autonomous non-directional vertical linear half-wave vibrator of the access point, which is also the primary winding of a high-frequency transformer. The turn of the communication transformer 9, which surrounds the active vibrator 1, which is the secondary winding of the high-frequency transformer, horizontally surrounding the surface of the dielectric tube 2, feeds the antenna web 4. Antenna web 4 is placed on the outgoing carrier planes 3 located at a horizontal angle of 90 degrees to each other and bent over 90 degrees. The bisector of the inflection angle is the axis of symmetry of the radiation pattern, since the cross-connection of the communication loop 9 of the high-frequency transformer with a total length of conductors 5 and 6 in each arm equal to λ _cf. , will create in vertical conductors 5, a length close to 0.5 λ _cf. common-mode currents of the same amplitudes. Due to the fact that the projection of the intermediate conductors 6 onto the bisector of the angle is commensurate with 0.25λ _cf. , with the lengths of the supply lines of the vertical vibrators in voltage, which are conductors 6, equal to 0.3λ _cf. , then with transformer coupling in two vertical conductors 5 currents will flow, relative to the current of the active vibrator, with a phase difference close to π / 2. At the same time, in addition to conduction currents, bias currents are induced in the conductors and, when combined, form the phase front of the quasi-phase antenna array. In this regard, a pronounced directivity is formed, which is characteristic of phased antenna arrays, but is wider, with a smooth decrease from the axis of symmetry due to the violation of common mode.

Оптимальные размеры WI-FI антенного адаптера с трансформаторной связью были рассчитаны и уточнены в процессе электронного моделирования в программе MMANA. Полученные параметры (фиг. 2) наглядно подтверждают работу адаптера. Все детали WI-FI антенного адаптера имеют простую форму и сделаны из однородных и однотипных материалов. Это позволяет реализовать изготовление их в массовом производстве легко и дешево. Изготовленный опытный макет адаптера для частоты 2450 МГц с перекрытием рабочего диапазона частот 2400-2500 МГц полностью подтвердил теоретические доводы и результаты электронного моделирования.The optimal dimensions of the WI-FI antenna adapter with transformer coupling were calculated and refined during electronic modeling in the MMANA program. The obtained parameters (Fig. 2) clearly confirm the operation of the adapter. All parts of the WIFI antenna adapter have a simple shape and are made of homogeneous and similar materials. This allows you to realize their manufacture in mass production easily and cheaply. The manufactured prototype adapter for the frequency 2450 MHz with the overlapping of the operating frequency range 2400-2500 MHz fully confirmed the theoretical arguments and the results of electronic modeling.

Claims

A Wi-Fi antenna adapter with transformer coupling, comprising a vertical vibrator system mounted on an active vibrator of the access point using a dielectric nozzle, from which vertical dielectric planes radially radiate, on which vibrators are placed with the possibility of rotation around it, characterized in that the nozzle is made of a dielectric tube with two dielectric planes extending from one vertical line on its surface located at a horizontal angle of 90 ° to each other, and the system The vertical vibrators are made in the form of a horizontal double triangular zigzag antenna cloth bent by 90 ° and located on outgoing bearing planes, with the vertical conductors of the bases of the triangles of the antenna cloth having a length of 0.4λ _sr , and the conductors of the sides of the triangles located at angles to the vertical conductors have a length 0,3λ _cf., wherein the gap in the converging pairs of conductors at the point of a vertical line extending from opposite surfaces above and below , Enabled communication high-frequency transformer coil encircling surface of the dielectric tube in the horizontal plane of the active vibrator, and another converging gap pair is shorted when skipping circuit inside the coil.