RU2255397C2

RU2255397C2 - Compact two-mode integrated set of antennas for ground cellular and satellite telecommunications

Info

Publication number: RU2255397C2
Application number: RU2001129288/09A
Authority: RU
Inventors: Джеймс Л. НАЙБЕК (US); Джеймс Л. НАЙБЕК; Эрнест Т. ОЗАКИ (US); Эрнест Т. ОЗАКИ; Махаммад А. ТАССОУДЖИ (US); Махаммад А. ТАССОУДЖИ
Original assignee: Квэлкомм Инкорпорейтед
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2005-06-27

Abstract

FIELD: antennas for communications within any desired frequency band.

SUBSTANCE: proposed integrated set of antennas has cellular communications antenna and satellite communications antenna. Preferable design alternate of antenna for satellite communications is quadrifilar spiral antenna and for cellular communications is coaxial-screen dipole antenna. Spike of coaxial-screen dipole antenna is positioned along axis in center of quadrifilar spiral antenna. Such positioning enables operation in satellite communications frequency band and in cellular communications frequency band with negligible electromagnetic coupling. Radiophones equipped with such antenna sets can function with ground cellular or satellite communication system.

EFFECT: enlarged functional capabilities.

8 cl, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Представленное изобретение относится к антенной технике. Конкретно, настоящее изобретение касается объединения многих антенн для обеспечения связи в пределах многих частотных диапазонов.The presented invention relates to antenna technology. Specifically, the present invention relates to combining multiple antennas to provide communication over multiple frequency ranges.

Уровень техникиState of the art

В последние годы значительно возросли доступность и использование услуг наземной сотовой радиосвязи. В то же время становится доступным новое поколение систем телефонной связи, основанных на использовании спутников. В результате имеется растущая потребность в устройствах радиосвязи, типа радиотелефонного оборудования, обеспечивающих доступ к услугам, предлагаемым наземными сотовыми телекоммуникационными системами и телекоммуникационными системами на основе использования спутников. Следовательно, используемые этим оборудованием антенны должны обеспечивать двухрежимную двухчастотную работу.In recent years, the availability and use of terrestrial cellular radio services has increased significantly. At the same time, a new generation of satellite-based telephone systems is becoming available. As a result, there is a growing need for radio communication devices, such as radiotelephone equipment, providing access to the services offered by terrestrial cellular telecommunication systems and satellite-based telecommunication systems. Therefore, the antennas used by this equipment should provide dual-mode dual-frequency operation.

При попытке удовлетворить эту потребность возникает ряд проблем, связанных с существующими методиками в антенной технике. Проектируемая апертура одной антенны, охватывающая и частотный диапазон сотовой связи (приблизительно от 824 до 960 МГц) и стандартные полосы частот спутниковой связи (например, от 2484 до 2500 МГц), будет требовать работы мультиоктавной ширины полосы частот. Дополнительно для апертуры будет требоваться возможность двойной поляризации, так как для каждого режима предпочтительная поляризация различна. Для сотовой связи обычно используется вертикальная поляризация, а для спутниковой связи обычно используется круговая поляризация. Обеспечение обоих видов связи при наличии одного комплекта антенн чрезвычайно затруднительно. Возможно использование многоярусных микрополосковых излучательных антенн, так как они потенциально обеспечивают работу в двух полосах частот. Однако рассмотрению реализации таких антенн в портативных устройствах радиосвязи или телефонах препятствуют их размеры для частот сотовой связи.When trying to satisfy this need, a number of problems arise associated with existing techniques in antenna technology. The designed aperture of a single antenna, covering both the cellular frequency range (from about 824 to 960 MHz) and standard satellite communication bands (for example, from 2484 to 2500 MHz), will require multi-octave bandwidth. Additionally, the possibility of double polarization will be required for the aperture, since the preferred polarization is different for each mode. For cellular communications, vertical polarization is usually used, while for satellite communications, circular polarization is usually used. Providing both types of communication with one set of antennas is extremely difficult. It is possible to use multi-tier microstrip radiating antennas, since they potentially provide operation in two frequency bands. However, the implementation of such antennas in portable radio communication devices or telephones is hindered by their sizes for cellular frequencies.

Если для обслуживания каждой полосы частот используются отдельные антенны проволочного типа, такие как симметричные вибраторные антенны, несимметричные вибраторные антенны, или спиральные антенны, то электромагнитная связь между двумя антеннами может вызвать неблагоприятное искажение в соответствующих диаграммах направленности антенн, таким образом уменьшая эффективность каждой антенны. Для портативных телефонов это означает, что для минимизации вредных эффектов электромагнитной связи одна антенна должна быть убрана при использовании другой. Для стационарных и автомобильных применений отдельные антенны подразумевают много мест установки с одной антенной, физически размещенной достаточно далеко от другой для минимизации взаимосвязи между ними. Многие установки антенн увеличивают размер, стоимость и сложность установки телефона.If separate wire-type antennas are used to service each frequency band, such as symmetric vibrator antennas, unbalanced vibrator antennas, or helical antennas, the electromagnetic coupling between the two antennas can cause adverse distortion in the respective antenna patterns, thereby reducing the efficiency of each antenna. For portable phones, this means that in order to minimize the harmful effects of electromagnetic coupling, one antenna must be removed when using another. For stationary and automotive applications, individual antennas mean many installation sites with one antenna physically located far enough from another to minimize the relationship between them. Many antenna installations increase the size, cost, and complexity of installing a telephone.

Следовательно, имеется потребность в комплекте антенн, который обеспечивает связь по частотному диапазону сотовой связи и частотному диапазону спутниковой связи, и физически является компактным, но не страдает из-за проблем электромагнитной связи при работе в любом диапазоне.Therefore, there is a need for a set of antennas that provides communication over the frequency range of cellular communications and the frequency range of satellite communications, and is physically compact, but does not suffer from electromagnetic communication problems when operating in any range.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение представляет интегрированный комплект антенн, содержащий антенну сотовой связи и антенну спутниковой связи. Следовательно, такой комплект антенн может использоваться для связи в пределах любого частотного диапазона. Использующий такой комплект радиотелефон, таким образом, может работать с наземной системой сотовой связи или системой спутниковой связи. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения антенна спутниковой связи является квадрофилярной спиральной антенной, а антенна сотовой связи является симметричной вибраторной антенной с коаксиальным экраном. Штыревая часть симметричной вибраторной антенны с коаксиальным экраном позиционирована вдоль оси по центру квадрофилярной спиральной антенны. Такая ориентация обеспечивает работу в частотном диапазоне спутниковой связи и в частотном диапазоне сотовой связи с незначительной электромагнитной связью.The present invention provides an integrated antenna set comprising a cellular antenna and a satellite antenna. Therefore, such a set of antennas can be used for communication within any frequency range. A radiotelephone using such a kit can thus work with a terrestrial cellular communication system or a satellite communication system. In a preferred embodiment of the present invention, the satellite communication antenna is a quadrofilar helical antenna, and the cellular communication antenna is a symmetrical coaxial vibrating antenna. The pin part of the symmetric vibrator antenna with a coaxial screen is positioned along the axis in the center of the quadrofilar spiral antenna. This orientation provides operation in the frequency range of satellite communications and in the frequency range of cellular communications with negligible electromagnetic coupling.

Настоящее изобретение обладает свойством обеспечения пропускной способности частот сотовой связи и спутниковой связи в одном комплекте антенн.The present invention has the property of providing bandwidth cellular and satellite communications in one set of antennas.

Настоящее изобретение обладает дополнительным свойством обеспечения защиты от электромагнитных помех схем, встроенных в комплект антенн, например схемы фильтрации сигналов и схемы малошумящего усилителя.The present invention has the additional property of providing protection against electromagnetic interference circuits built into the set of antennas, such as signal filtering circuits and circuits low-noise amplifier.

Настоящее изобретение имеет преимущество обеспечения двухчастотной работы таким образом, что электромагнитная связь между антеннами является минимальной.The present invention has the advantage of providing dual frequency operation in such a way that the electromagnetic coupling between the antennas is minimal.

Настоящее изобретение имеет дополнительное преимущество обеспечения двухчастотной работы в комплекте антенн, который является относительно компактным.The present invention has the additional advantage of providing dual frequency operation in an antenna assembly that is relatively compact.

Описанные выше и другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего, более конкретного, описания предпочтительного варианта осуществления изобретения, который иллюстрируется прилагаемыми чертежами.The above and other features and advantages of the present invention will become apparent from the following, more specific, description of a preferred embodiment of the invention, which is illustrated by the accompanying drawings.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 иллюстрирует комбинацию симметричной вибраторной антенны с коаксиальным экраном и квадрофилярной спиральной антенны согласно варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 1 illustrates a combination of a coaxial symmetric vibrator antenna and a quadrofilar spiral antenna according to an embodiment of the present invention.

Фиг.2 иллюстрирует комбинацию симметричной вибраторной антенны с коаксиальным экраном и двух квадрофилярных спиральных антенн согласно варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 2 illustrates a combination of a symmetric coaxial vibrator antenna and two quadrofilar helical antennas according to an embodiment of the present invention.

Фиг.3 иллюстрирует комбинацию несимметричной вибраторной антенны и квадрофилярной спиральной антенны согласно варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 3 illustrates a combination of an asymmetric vibrator antenna and a quadrofilar helical antenna according to an embodiment of the present invention.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществленияDetailed Description of Preferred Embodiments

I. Краткий обзорI. Overview

Настоящее изобретение касается комплекта антенн, обеспечивающего сотовую связь и спутниковую связь, который может быть реализован в одном компактном устройстве. Это осуществляется посредством использования симметричной вибраторной антенны с коаксиальным экраном или несимметричной вибраторной антенны для обеспечения возможности сотовой связи, и посредством использования квадрофилярной спиральной антенны для обеспечения возможности спутниковой связи. Проводная (или "штыревая") часть антенны сотовой связи позиционирована по оси в центре квадрофилярной спиральной антенны. Такая конфигурация минимизирует электромагнитную связь между двумя антеннами, при этом минимизируя размер всего комплекта. Ниже описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения.The present invention relates to a set of antennas for cellular and satellite communications, which can be implemented in one compact device. This is accomplished by using a symmetric vibrator antenna with a coaxial screen or an asymmetric vibrator antenna to provide cellular connectivity, and by using a quadrofilar helical antenna to enable satellite communications. The wire (or “pin”) part of the cellular antenna is positioned along the axis in the center of the quadrofilar spiral antenna. This configuration minimizes the electromagnetic coupling between the two antennas, while minimizing the size of the entire kit. Specific embodiments of the present invention are described below.

II. Комбинация симметричной вибраторной антенны и квадрофилярной спиральной антенныII. The combination of a symmetrical vibrator antenna and a quadrofilar spiral antenna

Согласно настоящему изобретению антенна сотовой связи может быть реализована в виде симметричной вибраторной антенны. Как будет описано в этом разделе, симметричная вибраторная антенна с коаксиальным экраном особенно эффективна в комбинации с квадрофилярной спиральной антенной, причем последняя используется для спутниковой связи. Такая комбинация минимизирует электромагнитную связь и обеспечивает рациональную физическую упаковку. Относительно спутниковой связи, если комплект антенн должен применяться для работы только на прием, то может быть использована одна квадрофилярная спиральная антенна. В комплект также может быть добавлена вторая квадрофилярная спиральная антенна. Это позволяет обеспечить выделение первой квадрофилярной спиральной антенны на прием спутниковых РЧ - сигналов, в то время как вторая квадрофилярная спиральная антенна может быть использована для передачи спутниковых РЧ - сигналов.According to the present invention, the cellular antenna can be implemented as a symmetrical vibrator antenna. As will be described in this section, a symmetric vibrating antenna with a coaxial screen is particularly effective in combination with a quadrofilar helical antenna, the latter being used for satellite communications. This combination minimizes electromagnetic coupling and provides rational physical packaging. Regarding satellite communications, if a set of antennas is to be used for reception only, then one quadrofilar spiral antenna can be used. A second quadrofilar spiral antenna can also be added to the kit. This makes it possible to isolate the first quadrofilar spiral antenna to receive satellite RF signals, while the second quadrofilar spiral antenna can be used to transmit satellite RF signals.

А. Симметричная вибраторная антенна с коаксиальным экраном с квадрофилярной спиральной антенной, работающей только на приемA. Symmetric vibrating antenna with a coaxial screen with a quadrofilar spiral antenna that works only on the reception

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения содержит симметричную вибраторную антенну с коаксиальным экраном и квадрофилярную спиральную антенну. Такой комплект антенн при соединении с телекоммуникационным устройством, например переносным телефоном, обеспечивает работу телекоммуникационного устройства в пределах частот сотовой связи и частот спутниковой связи. Фиг.1 иллюстрирует признаки этого варианта осуществления. Комплект 100 антенн в основном является цилиндрическим и показан в продольном сечении. Комплект 100 антенн соединен с телекоммуникационным устройством (не показано) двумя кабелями, коаксиальным кабелем 102 и кабелем 118 спутниковой связи. Центральный провод 104 коаксиального кабеля 102 проходит вдоль оси по центру верхней части устройства 100. Экран коаксиального кабеля 102 заземляется на верхнюю часть электропроводного коаксиального экрана 106. Центральный провод 104 и электропроводный коаксиальный экран 106 совместно составляют симметричную вибраторную антенну с коаксиальным экраном для сотовой связи. Осевая длина электропроводного коаксиального экрана 106 и центрального провода 104 составляет каждая номинально одну четвертую длины волны на частотах сотовой связи. Эта антенна осуществляет излучение с диаграммой направленности, имеющей нулевую проекцию на ось, что идеально подходит для применений сотовой связи, и обеспечивает зону обслуживания с вертикальной поляризацией по всем азимутам с пиковым усилением около горизонта.A preferred embodiment of the present invention comprises a symmetrical coaxial vibrator antenna and a quadrofilar helical antenna. Such a set of antennas when connected to a telecommunication device, such as a portable telephone, ensures that the telecommunication device operates within the range of cellular frequencies and satellite frequencies. Figure 1 illustrates the features of this embodiment. A set of 100 antennas is generally cylindrical and is shown in longitudinal section. A set of 100 antennas is connected to a telecommunication device (not shown) by two cables, a coaxial cable 102 and a satellite communication cable 118. The central wire 104 of the coaxial cable 102 extends along an axis centered on the upper part of the device 100. The screen of the coaxial cable 102 is grounded to the upper part of the conductive coaxial screen 106. The central wire 104 and the conductive coaxial screen 106 together form a symmetrical vibrating antenna with a coaxial screen for cellular communication. The axial length of the conductive coaxial shield 106 and the central wire 104 is each nominally one fourth of the wavelength at the cellular frequencies. This antenna emits radiation with a radiation pattern having a zero projection onto the axis, which is ideal for cellular communications applications and provides a service area with vertical polarization in all azimuths with peak gain near the horizon.

В варианте осуществления, показанном на фиг.1, центральный провод 104 окружен квадрофилярной спиральной антенной 108. Квадрофилярная спиральная антенна 108 обеспечивает работу присоединенного телекоммуникационного устройства в полосе частот спутниковой связи. Квадрофилярная спиральная антенна 108 обеспечивает зону обслуживания с круговой поляризацией верхней полусферы, более подходящую для применений спутниковой связи. В показанном варианте осуществления центральный провод 104 и квадрофилярная спиральная антенна 108 разделены диэлектрическим сердечником 109.In the embodiment shown in FIG. 1, the center wire 104 is surrounded by a quadrofilar helical antenna 108. The quadrofilar helical antenna 108 provides operation of an attached telecommunications device in the satellite band. The quadrofilar helical antenna 108 provides a circular hemisphere service area of the upper hemisphere that is more suitable for satellite communications applications. In the shown embodiment, the center wire 104 and the quadrofilar helical antenna 108 are separated by a dielectric core 109.

В некоторых применениях настоящего изобретения квадрофилярная спиральная антенна 108 используется в режиме только на прием. Это может иметь место, к примеру, если желательна возможность подключения к глобальной системе позиционирования (местоопределения) (ГСП, GPS). В таком применении сигнал, принятый квадрофилярной спиральной антенной 108, может требовать обработки для улучшения общей чувствительности приемника. В варианте осуществления, иллюстрируемом фиг.1, выход квадрофилярной спиральной антенны 108 соединен микрополосковой линией 110 со схемами, установленнными на печатной плате 112 (ПП), или подобного типа известной основе. Эти схемы содержат фильтр 114 предварительного усилителя и малошумящий усилитель (МШУ) 116. Конструкция этих составляющих хорошо известна специалистам в данной области техники. Далее выход МШУ 116 направлен к кабелю 118 спутниковой связи, соединенному с телекоммуникационным устройством.In some applications of the present invention, the quadrofilar helical antenna 108 is used in receive-only mode. This may be the case, for example, if the ability to connect to a global positioning system (GPS) (GPS, GPS) is desired. In such an application, the signal received by the quadrofilar helical antenna 108 may require processing to improve the overall sensitivity of the receiver. In the embodiment illustrated in FIG. 1, the output of the quadrofilar helical antenna 108 is connected by a microstrip line 110 to circuits mounted on a printed circuit board 112 (PCB), or a similar type of known basis. These circuits comprise a pre-amplifier filter 114 and a low-noise amplifier (LNA) 116. The design of these components is well known to those skilled in the art. Next, the output of the LNA 116 is directed to a satellite communication cable 118 connected to a telecommunication device.

В варианте осуществления, показанном на фиг.1, электропроводный коаксиальный экран 106 защищает МШУ 116 и фильтр 114 от внешних электромагнитных помех и дополнительно служит в качестве нижней части симметричной вибраторной антенны. Кроме того, открытый конец электропроводного коаксиального экрана 106 проявляет высокий импеданс к токам, текущим на внешней части электропроводного коаксиального экрана 106. Следовательно, электрический ток на конце электропроводного коаксиального экрана 106 является минимальным. Это приводит к минимальной связи с кабелем 118 спутниковой связи и коаксиальным кабелем 102, которые выступают из электропроводного коаксиального экрана 106. Действительная длина коаксиального экрана может быть скорректирована с учетом эффектов нагрузки МШУ 116 и фильтра 114 внутри электропроводного коаксиального экрана 106.In the embodiment shown in FIG. 1, a conductive coaxial shield 106 protects the LNA 116 and the filter 114 from external electromagnetic interference and additionally serves as the bottom of a symmetrical vibrator antenna. In addition, the open end of the conductive coaxial screen 106 exhibits a high impedance to currents flowing on the outer part of the conductive coaxial screen 106. Therefore, the electric current at the end of the conductive coaxial screen 106 is minimal. This results in minimal communication with satellite cable 118 and coaxial cable 102 that protrude from the conductive coaxial screen 106. The actual length of the coaxial screen can be adjusted to account for the load effects of the LNA 116 and filter 114 inside the conductive coaxial screen 106.

Электромагнитная связь квадрофилярной спиральной антенны 108 с центральным проводом 104 уменьшена благодаря характеру электромагнитных полей в центре квадрофилярной спиральной антенны 108. Так как каждое ответвление ветви диаметрально противоположной пары ветвей возбуждается фазой, ток в каждом ответвлении ветви пары течет в противоположных направлениях. В результате имеется тенденция к погашению направленных по оси электрических полей, индуцированных этими токами, вдоль оси квадрофилярной спиральной антенны 108. Следовательно, связь с центральным проводом 104 является минимальной. Диаграммы направленности и усиление квадрофилярной спиральной антенны 108, следовательно, испытывают минимальное влияние от наличия установленного по оси центрального провода 104.The electromagnetic coupling of the quadrofilar spiral antenna 108 to the central wire 104 is reduced due to the nature of the electromagnetic fields in the center of the quadrofilar spiral antenna 108. Since each branch of the branch of a diametrically opposite pair of branches is excited by a phase, the current in each branch of the branch of the pair flows in opposite directions. As a result, there is a tendency to cancel out the axially directed electric fields induced by these currents along the axis of the quadrofilar helical antenna 108. Therefore, communication with the center wire 104 is minimal. The radiation patterns and amplification of the quadrofilar helical antenna 108 are therefore minimally affected by the presence of the center wire 104 mounted along the axis.

Связь центрального провода 104 непосредственно с витками ветвей уменьшена тем, что витки не являются полностью параллельными направленному по оси центральному проводу 104. К примеру, максимальная связь может возникнуть при ориентации ответвлений ветвей параллельно центральному проводу 104. Минимальная связь может возникнуть, если ветви ортогональны центральному проводу 104. Так как ветви не являются полностью параллельными и не являются полностью ортогональными центральному проводу 104 из-за шаблона или формы спиральной намотки, а иногда из-за переменного шага, то ток, индуцируемый в ветвях, является слабым по сравнению с током в симметричной вибраторной антенне. В результате диаграммы направленности не испытывают влияния первого порядка. Длина центрального провода 104 может быть скорректирована с учетом многих возникающих эффектов нагрузки ветвей.The connection of the central wire 104 directly with the turns of the branches is reduced in that the turns are not completely parallel to the axis of the central wire 104. For example, the maximum connection can occur when the branches of the branches are parallel to the central wire 104. The minimum connection can occur if the branches are orthogonal to the central wire 104. Since the branches are not completely parallel and are not completely orthogonal to the central wire 104 due to the pattern or shape of the spiral winding, and sometimes from Due to the variable pitch, the current induced in the branches is weak compared to the current in a symmetric vibrator antenna. As a result, radiation patterns do not experience first-order effects. The length of the center wire 104 may be adjusted to account for the many emerging effects of branch loading.

В. Симметричная вибраторная антенна с коаксиальным экраном с квадрофилярной спиральной антенной, работающей на прием и на передачуB. Symmetric vibrating antenna with a coaxial screen with a quadrofilar helical antenna operating in reception and transmission

Существуют другие возможные варианты осуществления, реализующие основной способ согласно фиг.1. Если требуется возможность передачи сообщений спутниковой связи, и частота передачи отлична от частоты входящих сообщений спутниковой связи, то к верхней части передающей квадрофилярной спиральной антенны может быть пристыковано устройство, аналогичное комплекту 100 антенн, как иллюстрируется фиг.2.There are other possible options for implementing the main method according to figure 1. If the ability to transmit satellite communications is required, and the transmission frequency is different from the frequency of the incoming satellite communications, then a device similar to the antenna kit 100 can be docked to the top of the transmitting quadrofilar spiral antenna, as illustrated in FIG. 2.

Примером системы, в которой требуется такой комплект антенн, является система спутниковой связи на низкой околоземной орбите (НОО). Одна такая система НОО использует около 48 спутников в восьми различных орбитальных плоскостях. Эта система использует полосу частот восходящей линии связи (передачи) от 1610 до 1626 МГц, в то время как частотный диапазон нисходящей линии связи (приема) составляет от 2484 до 2500 МГц. Для специалистов в данной области техники очевидно, что, не отступая от сущности и объема настоящего изобретения, могут быть использованы другие группы спутников и/или другие полосы частот.An example of a system that requires such a set of antennas is a satellite system in low Earth orbit (DOE). One such DOE system uses about 48 satellites in eight different orbital planes. This system uses the uplink (transmission) frequency band from 1610 to 1626 MHz, while the downlink (reception) frequency range is from 2484 to 2500 MHz. For specialists in the art it is obvious that, without departing from the essence and scope of the present invention, other groups of satellites and / or other frequency bands can be used.

Согласно фиг.2 подкомплект 201 соответствует непосредственно комплекту антенн 100, показанному на фиг.1. Подкомплект 201 содержит квадрофилярную спиральную антенну 202, работающую на прием, которая служит для приема сообщений спутниковой связи. Подкомплект 201 также содержит центральный провод 203 и коаксиальный экран 204, которые совместно формируют симметричную вибраторную антенну с коаксиальным экраном, обеспечивающую сотовую связь. Вторая квадрофилярная спиральная антенна 205 функционирует как антенна, работающая на передачу, для передачи РЧ - сигналов к спутнику. Коаксильный кабель 206 соединяет телекоммуникационное устройство с симметричной вибраторной антенной 204 с коаксиальным экраном. Первый кабель 208 спутниковой связи соединяет телекоммуникационное устройство с квадрофилярной спиральной антенной 202, работающей на прием. Второй кабель 210 спутниковой связи соединяет телекоммуникационное устройство с квадрофилярной спиральной антенной 205, работающей на передачу.According to figure 2, the sub-set 201 corresponds directly to the set of antennas 100 shown in figure 1. Subset 201 comprises a quadrofilar helical receiving antenna 202 that is used to receive satellite communications. Subset 201 also includes a center wire 203 and a coaxial screen 204, which together form a symmetrical vibrator antenna with a coaxial screen that provides cellular communications. The second quadrofilar helical antenna 205 functions as a transmit antenna for transmitting RF signals to a satellite. Coaxial cable 206 connects the telecommunications device to a symmetrical vibrator antenna 204 with a coaxial screen. A first satellite communication cable 208 connects the telecommunications device to the quadrofilar helical antenna 202 that is receiving. A second satellite communications cable 210 connects the telecommunications device to the quad transmission helical antenna 205 for transmission.

Диаграммы направленности и усиление квадрофилярной спиральной антенны 205, работающей на передачу, испытывают минимальное влияние от наличия квадрофилярной спиральной антенны 202, работающей на прием, и симметричной вибраторной антенны 204 с коаксиальным экраном, что обеспечивается центрированием кабелей, подающих питание на последние антенны, по оси квадрофилярной спиральной антенны 205, работающей на передачу. Этот "трехрежимный" вариант осуществления является идеальным для применений антенн, устанавливаемых на крыше автомобилей, используемых на магистралях, где должно быть минимальным заменение антенны, работающей на прием, крышей автомобиля.The radiation patterns and gain of the quadrofilar helical antenna 205 operating on the transmission are minimally affected by the presence of the quadrofilar helical antenna 202 operating on reception and the symmetric vibrator antenna 204 with a coaxial screen, which is ensured by centering the cables supplying the last antennas along the axis of the quadrofilar helical antenna 205, working on the transmission. This “three-mode” embodiment is ideal for applications for roof mounted antennas used on highways where replacement of the reception antenna by the roof of the car should be minimal.

Следует отметить, что если бы квадрофилярная спиральная антенна 205, работающая на передачу, располагалась на верхней части комплекта, то электромагнитная связь могла бы стать проблемой. В этой конфигурации (не иллюстрируемой) электромагнитная связь симметричной вибраторной антенны 204 с коаксиальным экраном с кабелем 210 спутниковой связи могла ухудшить диаграмму направленности и усиление симметричной вибраторной антенны 204 с коаксиальным экраном, так как симметричная вибраторная антенна 204 с коаксиальным экраном и кабель 210 спутниковой связи, оба были бы ориентированы вдоль оси.It should be noted that if the quadrofilar helical antenna 205, operating on the transmission, was located on the upper part of the kit, then electromagnetic coupling could become a problem. In this configuration (not illustrated), the electromagnetic coupling of the symmetric vibrator antenna 204 with a coaxial screen with a satellite communication cable 210 could degrade the pattern and gain of the symmetric vibrator antenna 204 with a coaxial screen, since the symmetric vibrator antenna 204 with a coaxial screen and satellite communication cable 210, both would be oriented along the axis.

III. Комбинация несимметричной вибраторной антенны и квадрофилярной спиральной антенныIII. Combination of an unbalanced vibrator antenna and a quadrofilar spiral antenna

Вариант осуществления настоящего изобретения, хорошо подходящий для установки на крыше автомобилей, показан на фиг.3. Этот вариант осуществления обеспечивает одновременный прием спутниковых сигналов (например, сигналов от ГСП) и доступ к услугам наземной сотовой связи. В этом варианте осуществления для сотовой связи используется несимметричная вибраторная антенна вместо симметричной вибраторной антенны с коаксиальным экраном.An embodiment of the present invention, well suited for installation on a car roof, is shown in FIG. This embodiment provides simultaneous reception of satellite signals (eg, signals from GPS) and access to terrestrial cellular services. In this embodiment, an asymmetric vibrator antenna is used for cellular communication instead of a symmetric vibrator antenna with a coaxial screen.

Комплект 300 антенн соединяется коаксиальным кабелем 301 с телекоммуникационным устройством радиосвязи аналогично описанным выше вариантам осуществления. Как прежде, центральный провод 302 исходит из коаксильного кабеля 301 и располагается в центре комплекта 300 антенн. Центральный провод 302 служит в качестве несимметричной вибраторной антенны для сотовой связи. Экран коаксильного кабеля 301 соединен с плоской электропроводящей верхней пластиной 304. Квадрофилярная спиральная антенна 306 окружает центральный провод 302 и отделяется от центрального провода 302 диэлектрическим сердечником 307. Квадрофилярная спиральная антенна 306 соединена микрополосковой линией 308 со схемами, установленными на ПП 310. Эти схемы содержат фильтр 312 предварительного усилителя и МШУ 314, которые служат для улучшения общей чувствительности приемника, как в случае вариантов осуществления согласно фиг.1 и 2. Выходной сигнал этой схемы подается в кабель 315 спутниковой связи.A set of 300 antennas is connected by coaxial cable 301 to a telecommunication radio communication device similarly to the above-described embodiments. As before, the center wire 302 originates from the coaxial cable 301 and is located in the center of the antenna assembly 300. The center wire 302 serves as an unbalanced vibrator antenna for cellular communications. The screen of the coaxial cable 301 is connected to a flat conductive top plate 304. A quadrofilar spiral antenna 306 surrounds the central wire 302 and is separated from the central wire 302 by a dielectric core 307. The quadrofilar spiral antenna 306 is connected by a microstrip line 308 to the circuits installed on the PP 310. These circuits contain a filter 312 preamplifier and LNA 314, which serve to improve the overall sensitivity of the receiver, as in the case of the embodiments according to figures 1 and 2. The output signal from this hemes are fed into satellite cable 315.

Несимметричная вибраторная антенна, центральный провод 302, излучает диаграмму направленности, имеющую нулевую проекцию на ось, с вертикальной поляризацией, в то время как квадрофилярная спиральная антенна 306 обеспечивает зону обслуживания в виде полусферы с круговой поляризацией. По тем же причинам, что приведены в разделе II.А., антенна спутниковой связи, работающая на прием, квадрофилярная спиральная антенна 306, по существу не испытывает влияния от наличия центрального провода 302 и наоборот.The asymmetric vibrator antenna, the central wire 302, emits a radiation pattern having a zero projection onto the axis with vertical polarization, while the quadrofilar spiral antenna 306 provides a circular polarized hemisphere coverage area. For the same reasons as described in Section II.A., a reception satellite dish, a quadrofilar helix antenna 306, are essentially unaffected by the presence of a central wire 302, and vice versa.

Описанное выше устройство обычно закрыто и защищено антенным колпаком 316. Основание 318 комплекта 300 антенн может содержать механизм (не показанный) для присоединения к опорной поверхности для использования. Например, присоединение может быть осуществлено с использованием набора из одного или нескольких магнитов для присоединения к металлической крыше автомобиля или подобной поверхности.The device described above is typically closed and protected by an antenna cap 316. The base 318 of the antenna assembly 300 may include a mechanism (not shown) for attachment to a support surface for use. For example, attachment can be accomplished using a set of one or more magnets to attach to a metal car roof or similar surface.

IV. ЗаключениеIV. Conclusion

Хотя выше были описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения, должно быть понятно, что они были представлены в виде примера, а не ограничения. Для специалистов в данной области техники очевидно, что в форме и деталях могут быть сделаны различные изменения, без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Следовательно, представленное изобретение не должно быть ограничено каким-либо из описанных выше возможных вариантов осуществления, а определяется только в соответствии с последующими пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.Although various embodiments of the present invention have been described above, it should be understood that they have been presented by way of example and not limitation. It will be apparent to those skilled in the art that various changes can be made in the form and details, without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the presented invention should not be limited by any of the above described possible embodiments, but is determined only in accordance with the following claims and their equivalents.

Claims

1. An integrated set of antennas containing a first satellite communication antenna containing a quadrofilar spiral antenna for receiving RF signals from a satellite, a cellular antenna containing an asymmetric vibrating antenna located along the central longitudinal axis of the quadrofilar spiral antenna, and a second satellite communication antenna configured to work in the frequency range of satellite communications, other than the frequency range in which the first satellite communication antenna provides operation.

2. An integrated set of antennas comprising a satellite communications antenna comprising a quadrofilar spiral antenna for receiving RF signals from a satellite and a cellular antenna comprising a symmetrical vibrating antenna with a coaxial screen having a pin portion located along the central longitudinal axis of the quadrofilar spiral antenna.

3. The antenna set according to claim 2, characterized in that it further comprises a second satellite communication antenna configured to operate in a satellite communication frequency range other than the frequency range in which the first satellite communication antenna is operable.

4. An integrated set of antennas comprising a cellular antenna configured to operate in the cellular frequency range having a first central axis, a first satellite communications antenna configured to operate in the satellite frequency band adjacent to the cellular antenna and having a second a central axis combined with a first central axis and a second satellite communication antenna configured to operate in a satellite communication frequency range other than the frequency range it is where the work provides the first satellite dish.

5. A set of antennas according to claim 4, characterized in that the cellular antenna contains a symmetric vibrator antenna with a coaxial screen.

6. A set of antennas according to claim 4, characterized in that the first satellite communication antenna comprises a quadrofilar spiral antenna for receiving radio frequency signals from a satellite.

7. A set of antennas according to claim 4, characterized in that the first satellite communication antenna contains a quadrofilar spiral antenna for receiving radio frequency signals from the satellite, and the cellular antenna contains a symmetric vibrating antenna with a coaxial screen having a pin portion located along the central longitudinal axis of the quadrofilar spiral antenna.

8. The kit according to claim 4, characterized in that the second satellite communication antenna contains a quadrofilar spiral antenna for transmitting radio frequency signals to the satellite.