RU225816U1 - MULTI-BAND LOCOMOTIVE ANTENNA FOR OPERATION WITH RADIO EQUIPMENT SUPPORTING MIMO TECHNOLOGY - Google Patents

MULTI-BAND LOCOMOTIVE ANTENNA FOR OPERATION WITH RADIO EQUIPMENT SUPPORTING MIMO TECHNOLOGY Download PDF

Info

Publication number
RU225816U1
RU225816U1 RU2024107169U RU2024107169U RU225816U1 RU 225816 U1 RU225816 U1 RU 225816U1 RU 2024107169 U RU2024107169 U RU 2024107169U RU 2024107169 U RU2024107169 U RU 2024107169U RU 225816 U1 RU225816 U1 RU 225816U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antenna
vibrator
base
power bus
emitters
Prior art date
Application number
RU2024107169U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Константинович Ланг
Кирилл Владимирович Иванов
Алексей Константинович Болотин
Димитрий Алексеевич Михеев
Роман Владимирович Егоров
Николай Валентинович Ярошенко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория радиосвязи"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория радиосвязи" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория радиосвязи"
Application granted granted Critical
Publication of RU225816U1 publication Critical patent/RU225816U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к многодиапазонным локомотивным антеннам для работы с радиосредствами, поддерживающими технологию MIMO. Техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик многодиапазонной локомотивной антенны. Антенна содержит два излучателя, закрепленные на общем основании (1), при это каждый излучатель содержит несущую стойку (3), закрепленную на основании (1), диэлектрическую вставку (4), установленную на несущую стойку (3), вибратор гильзового типа (5), установленный на диэлектрическую вставку (4), закрепленный на несущую стойку (3) и замкнутый на нее, шину питания (6), соединенную с вибратором (5) в двух симметричных точках, расположенных в нижней части вибратора (5), диэлектрическую подложку (7) под шину питания (6), коаксиальный разъем (8), соединенный с шиной питания (6), при этом каждый вибратор (5) имеет вертикальные прорези, выполненные на его внешней поверхности и расположенные на равном расстоянии друг от друга, причем излучатели, расположенные на общем основании (1), разнесены друг от друга. The utility model relates to multi-band locomotive antennas for working with radio equipment that supports MIMO technology. The technical result is to improve the performance characteristics of a multi-band locomotive antenna. The antenna contains two emitters mounted on a common base (1), and each emitter contains a support post (3) mounted on the base (1), a dielectric insert (4) installed on the support post (3), a sleeve-type vibrator (5 ), mounted on a dielectric insert (4), fixed to a supporting post (3) and closed to it, a power bus (6) connected to the vibrator (5) at two symmetrical points located in the lower part of the vibrator (5), a dielectric substrate (7) under the power bus (6), a coaxial connector (8) connected to the power bus (6), and each vibrator (5) has vertical slots made on its outer surface and located at an equal distance from each other, and emitters located on a common base (1) are spaced apart from each other.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельField of technology to which the utility model relates

Полезная модель относится к многодиапазонным локомотивным антеннам и предназначена для использования совместно с радиосредствами, поддерживающими технологию MIMO (Multiple Input Multiple Output), в составе систем подвижной радиосвязи в полосе частот 450-3400 МГц, а также обеспечения работы с ГНСС стандартов ГЛОНАСС и Бэйдоу (BeiDou).The utility model relates to multi-band locomotive antennas and is intended for use in conjunction with radio equipment that supports MIMO (Multiple Input Multiple Output) technology as part of mobile radio communication systems in the frequency band 450-3400 MHz, as well as to ensure operation with GNSS standards GLONASS and BeiDou ).

Уровень техникиState of the art

Антенны с поддержкой технологии MIMO - метода пространственного кодирования сигнала, позволяющего увеличить пропускную способность канала, при котором передача данных осуществляется с помощью нескольких излучателей и их приема несколькими излучателями, хорошо известны из уровня техники.Antennas supporting MIMO technology, a method of spatial signal encoding that allows increasing channel capacity, in which data is transmitted using several emitters and received by several emitters, are well known in the art.

Известна многопортовая многодиапазонная автомобильная антенна, включающая несколько излучателей или антенн (см. патент US 10263345 В2, кл. H01Q 21/28, H01Q 1/42, опубл. 16.04.2019). Антенна содержит два или более излучателей LTE с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO), по меньшей мере один излучатель, работающий с одной или более интернет-частотами, по меньшей мере один излучатель, работающий с одной или несколькими частотами спутниковой навигации, базовый узел и радиокупол, соединенный с базовым узлом. При этом указанные излучатели расположены на одном основании под одним радиокуполом на расстоянии друг от друга. В указанном изобретении решается задача интегрирования нескольких излучателей многодиапазонной автомобильной антенны в одном устройстве путем размещения их на одном основании под одним и тем же радиокуполом. Антенна устанавливается на крыше автомобиля.A multiport multi-band automotive antenna is known, including several emitters or antennas (see patent US 10263345 B2, class H01Q 21/28, H01Q 1/42, published 04/16/2019). The antenna comprises two or more LTE multiple-input multiple-output (MIMO) emitters, at least one emitter operating on one or more Internet frequencies, at least one emitter operating on one or more satellite navigation frequencies, a base node, and radio dome connected to the base node. In this case, these emitters are located on one base under one radio dome at a distance from each other. This invention solves the problem of integrating several emitters of a multi-band automotive antenna in one device by placing them on the same base under the same radio dome. The antenna is installed on the roof of the car.

Известна многофункциональная автомобильная антенна с поддержкой LTE MIMO (см. патент US 9083414 В2, кл. H01Q 1/32, H01Q 21/00, опубл. 14.07.2015). Антенна содержит первичный компонент антенны с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO), имеющий множество антенн; вторичный компонент MIMO-антенны, имеющий множество антенн; и компонент антенны глобальной навигационной спутниковой системы ГНСС, при этом компонент антенны ГНСС расположен между первичным компонентом антенны MIMO и вторичным компонентом антенны MIMO и находится ближе к вторичному компоненту антенны MIMO.A multifunctional automotive antenna with support for LTE MIMO is known (see patent US 9083414 B2, class H01Q 1/32, H01Q 21/00, published 07/14/2015). The antenna includes a primary multiple-input multiple-output (MIMO) antenna component having a plurality of antennas; a secondary MIMO antenna component having a plurality of antennas; and a global navigation satellite system GNSS antenna component, wherein the GNSS antenna component is located between the primary MIMO antenna component and the secondary MIMO antenna component and is proximal to the secondary MIMO antenna component.

Недостатком вышеуказанных антенн является отсутствие возможности работать на локомотивах в составе систем подвижной радиосвязи в полосе частот 450-3400 МГц.The disadvantage of the above antennas is the inability to operate on locomotives as part of mobile radio communication systems in the frequency band 450-3400 MHz.

Ближайшим аналогом является многодиапазонная локомотивная антенна, содержащая основание, закрытое радиопрозрачным кожухом, расположенные внутри кожуха несущую стойку, диэлектрическую вставку, вибратор гильзового типа, замкнутый на стойку верхним торцом, и шину питания, а также коаксиальный разъем, закрепленный на внешней стороне основания, несущая стойка выполнена в виде диска с центральным штырем и закреплена на основании, а диэлектрическая вставка, на которой установлен вибратор, снабжена центральным отверстием и надета на штырь стойки. Внутри кожуха на основании антенны расположен модуль ГНСС, снабженный кабелем для подключения к навигационному оборудованию, выведенным через основание антенны и припаянным к дополнительному коаксиальному разъему (см. патент RU 126198, кл. H01Q 9/00, опубл. 20.03.2013).The closest analogue is a multi-band locomotive antenna containing a base covered by a radio-transparent casing, a supporting post, a dielectric insert located inside the casing, a sleeve-type vibrator closed to the post at the upper end, and a power bus, as well as a coaxial connector mounted on the outside of the base, a supporting post is made in the form of a disk with a central pin and is fixed to the base, and the dielectric insert on which the vibrator is mounted is equipped with a central hole and is put on the stand pin. Inside the casing at the base of the antenna there is a GNSS module equipped with a cable for connecting to navigation equipment, routed through the base of the antenna and soldered to an additional coaxial connector (see patent RU 126198, class H01Q 9/00, published 03/20/2013).

Недостатком данной многодиапазонной локомотивной антенны является отсутствие возможности работать с радиосредствами, поддерживающими технологию MIMO.The disadvantage of this multi-band locomotive antenna is the inability to work with radios that support MIMO technology.

Техническая проблема заключается в обеспечении возможности многодиапазонной локомотивной антенны работать с радио средствами, имеющими два антенных разъема и поддерживающими технологию MIMO, взамен двух антенн, установленных с пространственным разносом на подвижных объектах.The technical problem is to ensure the ability of a multi-band locomotive antenna to work with radio equipment that has two antenna connectors and supports MIMO technology, instead of two antennas installed with spatial separation on moving objects.

Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of the utility model

Решаемая настоящей полезной моделью техническая задача состоит в создании многодиапазонной локомотивной антенны, обеспечивающей работу радиосредств, поддерживающих технологию MIMO.The technical problem solved by this utility model is to create a multi-band locomotive antenna that ensures the operation of radios that support MIMO technology.

Технический результат, достигаемый настоящей полезной моделью, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик многодиапазонной локомотивной антенны за счет обеспечения возможности передачи данных в расширенной полосе рабочих частот для радиосредств, имеющих по меньшей мере два антенных разъема и поддерживающих технологию MIMO.The technical result achieved by this utility model is to improve the performance characteristics of a multi-band locomotive antenna by providing the ability to transmit data in an extended operating frequency band for radios that have at least two antenna connectors and support MIMO technology.

Вышеуказанный технический результат обеспечивается за счет того, что многодиапазонная локомотивная антенна содержит излучатель, закрепленный на основании, при этом излучатель содержит несущую стойку, закрепленную на основании, диэлектрическую вставку, установленную на стойку, вибратор гильзового типа, установленный на диэлектрическую вставку, закрепленный на стойке и замкнутый на нее, шину питания, соединенную с вибратором в двух симметричных точках, расположенных в нижней части вибратора, диэлектрическую подложку под шину питания, коаксиальный разъем, соединенный с шиной питания, при этом вибратор имеет вертикальные прорези, выполненные на его внешней поверхности и расположенные на равном расстоянии друг от друга, антенна дополнительно содержит второй излучатель, выполненный подобно первому излучателю, при этом излучатели разнесены друг от друга на указанном основании.The above technical result is ensured due to the fact that the multi-band locomotive antenna contains an emitter mounted on a base, wherein the emitter contains a supporting post mounted on the base, a dielectric insert mounted on the post, a sleeve-type vibrator mounted on a dielectric insert mounted on the post and closed to it, a power bus connected to the vibrator at two symmetrical points located in the lower part of the vibrator, a dielectric substrate under the power bus, a coaxial connector connected to the power bus, while the vibrator has vertical slots made on its outer surface and located on equal distance from each other, the antenna additionally contains a second emitter, made similar to the first emitter, while the emitters are spaced apart from each other on the specified base.

Улучшение эксплуатационных характеристик антенны достигается за счет изменения конструкции антенны.Improving antenna performance is achieved by changing the antenna design.

Полоса рабочих частот антенны может быть равна 450-3400 МГц.The operating frequency band of the antenna can be 450-3400 MHz.

Целесообразно расстояние между излучателями выбирать таким образом, чтобы было обеспечено затухание сигнала между излучателями не менее 10 дБ во всей полосе рабочих частот при минимально возможных размерах основания и высоты антенны в условиях ограниченного габарита подвижного состава.It is advisable to select the distance between the emitters in such a way that a signal attenuation between the emitters of at least 10 dB is ensured throughout the entire operating frequency band with the minimum possible dimensions of the base and height of the antenna in conditions of limited dimensions of the rolling stock.

Оптимально выполнение каждого вибратора из сплава алюминия или латуни с количеством вертикальных прорезей, равным четырем, и глубиной вертикальных прорезей, составляющей 60-80% толщины стенки вибратора.It is optimal to make each vibrator from an aluminum or brass alloy with a number of vertical slots equal to four, and a depth of vertical slots equal to 60-80% of the vibrator wall thickness.

Предпочтительно выполнение каждого вибратора с внутренней полостью со стороны основания, причем вибратор замкнут на стойку своей верхней поверхностью или через перемычку во внутренней полости вибратора в зависимости от полосы рабочих частот антенны, при этом диаметр внутренней полости, соотношение высот верхней и нижней частей внутренней полости, образованных перемычкой, толщина перемычки соответствуют полосе рабочих частот антенны.It is preferable to make each vibrator with an internal cavity from the base side, wherein the vibrator is closed to a stand by its upper surface or through a jumper in the internal cavity of the vibrator, depending on the operating frequency band of the antenna, while the diameter of the internal cavity, the ratio of the heights of the upper and lower parts of the internal cavity formed jumper, the thickness of the jumper corresponds to the operating frequency band of the antenna.

Целесообразно расположение излучателей на общем основании симметрично относительно продольной и поперечной осей антенны, и одинаковое ориентирование вертикальных прорезей вибраторов излучателей в пространстве.It is advisable to arrange the emitters on a common base symmetrically relative to the longitudinal and transverse axes of the antenna, and the same orientation of the vertical slots of the vibrators of the emitters in space.

Целесообразно выполнение шины питания каждого излучателя с возможностью ее деформирования для настройки антенны в выбранной полосе рабочих частот путем изменения расстояния между шиной питания и основанием.It is advisable to make the power bus of each emitter with the possibility of deforming it to tune the antenna in the selected operating frequency band by changing the distance between the power bus and the base.

Оптимально выполнение антенны с радиопрозрачным кожухом, установленным в пазу, который выполнен по периферии основания.It is optimal to design the antenna with a radio-transparent casing installed in a groove along the periphery of the base.

Предпочтительно выполнение коаксиального разъема каждого излучателя закрепленным на кабеле, выведенном через основание антенны, и с возможностью соединения с корпусом подвижного объекта.It is preferable to make the coaxial connector of each emitter mounted on a cable brought out through the base of the antenna, and with the ability to connect to the body of the moving object.

В одном из вариантов реализации антенна может содержать модуль навигации ГНСС стандартов ГЛОНАСС и Бэйдоу (BeiDou), закрепленный на основании между первым и вторым излучателями, и дополнительный коаксиальный разъем, закрепленный на кабеле, выведенном через основание антенны, и выполненный с возможностью подключения модуля навигации к навигационному оборудованию.In one embodiment, the antenna may contain a GNSS navigation module of GLONASS and BeiDou standards, mounted on the base between the first and second emitters, and an additional coaxial connector mounted on a cable brought out through the base of the antenna, and configured to connect the navigation module to navigation equipment.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Полезная модель будет более понятной из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылкой на Фиг. 1 прилагаемого чертежа, на которой изображен общий вид многодиапазонной локомотивной антенны для работы с радио средствами, поддерживающими технологию MIMO.The utility model will be better understood from the non-limiting description given with reference to FIG. 1 of the attached drawing, which shows a general view of a multi-band locomotive antenna for working with radio equipment that supports MIMO technology.

Осуществление полезной моделиImplementation of a utility model

Многодиапазонная локомотивная антенна предназначена для передачи речи и/или данных в полосе рабочих частот 450-3400 МГц на подвижном составе для радиосредств, имеющих по меньшей мере два антенных разъема и поддерживающих технологию MIMO, а также обеспечении работы с ГНСС стандартов ГЛОНАСС и Бэйдоу (BeiDou).The multi-band locomotive antenna is designed for transmitting speech and/or data in the operating frequency band 450-3400 MHz on rolling stock for radio equipment that has at least two antenna connectors and supports MIMO technology, as well as ensuring operation with GNSS standards GLONASS and BeiDou. .

Устройство многодиапазонной локомотивной антенны выполнено следующим образом.The design of a multi-band locomotive antenna is designed as follows.

На Фиг. 1 представлен общий вид многодиапазонной локомотивной антенны для работы с радиосредствами, поддерживающими технологию MIMO. Антенна конструктивно состоит из основания (1), радиопрозрачного кожуха (2), двух излучателей, закрепленных на общем основании (1). Каждый излучатель антенны представляет собой вибратор гильзового типа (5), установленный на диэлектрическую вставку (4), закрепленный на несущей стойке (3) и замкнутый на нее, при этом несущая стойка (3) закреплена на основании (1). К каждому вибратору (5) подсоединена шина питания (6). Шина питания (6) соединяется с вибратором (5) в двух симметричных точках, расположенных в нижней части вибратора (5). Под шиной питания (6) расположена диэлектрическая подложка (7). К шине питания (6) каждого вибратора (5) подсоединяется коаксиальный разъем (8). Шина питания (6) каждого вибратора (5) представляет собой вместе с диэлектрической подложкой (7) полосковую линию, используемую для настройки согласования антенны. Центральная жила кабеля каждого коаксиального разъема (8) припаяна к шине питания (6). Коаксиальные разъемы (8), закрепленные на кабелях, выведенных через основание (1) антенны, выполнены с возможностью соединения с корпусом подвижного объекта. В верхней части основания (1) выполнен огибающий вибраторы паз, в котором закреплен нижний край радиопрозрачного кожуха (2).In FIG. Figure 1 shows a general view of a multi-band locomotive antenna for working with radio equipment that supports MIMO technology. The antenna structurally consists of a base (1), a radio-transparent casing (2), two emitters mounted on a common base (1). Each antenna emitter is a sleeve-type vibrator (5), mounted on a dielectric insert (4), mounted on a support post (3) and closed to it, while the support post (3) is fixed to the base (1). Each vibrator (5) is connected to a power bus (6). The power bus (6) is connected to the vibrator (5) at two symmetrical points located at the bottom of the vibrator (5). Under the power bus (6) there is a dielectric substrate (7). A coaxial connector (8) is connected to the power bus (6) of each vibrator (5). The power bus (6) of each vibrator (5) is, together with the dielectric substrate (7), a strip line used to adjust the antenna matching. The central cable core of each coaxial connector (8) is soldered to the power bus (6). Coaxial connectors (8), attached to cables brought out through the base (1) of the antenna, are configured to connect to the body of the moving object. In the upper part of the base (1) there is a groove that goes around the vibrators, in which the lower edge of the radio-transparent casing (2) is fixed.

Излучающими элементами антенны являются вибраторы гильзового типа (5) и вертикальные несущие стойки (3). Каждый вибратор (5) имеет вертикальные прорези, выполненные на его внешней поверхности и расположенные на равном расстоянии друг от друга. Токопроводящая стойка (3) каждого вибратора (5) закреплена на токопроводящем основании (1) с помощью резьбового соединения. Вибратор (5) закреплен на стойке (3) при помощи внутренней резьбы в верхнем торце вибратора (5).The radiating elements of the antenna are sleeve-type vibrators (5) and vertical supporting posts (3). Each vibrator (5) has vertical slots made on its outer surface and located at an equal distance from each other. The conductive stand (3) of each vibrator (5) is fixed to the conductive base (1) using a threaded connection. The vibrator (5) is fixed to the stand (3) using an internal thread in the upper end of the vibrator (5).

Вибраторы расположены на общем основании (1) с пространственным разносом симметрично относительно продольной и поперечной осей антенны, а вертикальные прорези вибраторов ориентированы в пространстве одинаково.The vibrators are located on a common base (1) with a spatial spacing symmetrically relative to the longitudinal and transverse axes of the antenna, and the vertical slots of the vibrators are oriented in the same way in space.

Расстояние между вибраторами выбирается таким образом, чтобы было обеспечено затухание сигнала между вибраторами не менее 10 дБ во всей полосе рабочих частот при минимально возможных размерах основания и высоты антенны в условиях ограниченного габарита подвижного состава, и ориентировочно равно четверти длины волны нижней частоты рабочей полосы частот. Такое расстояние обеспечивает необходимое затухание между вибраторами, что позволяет повысить соотношение сигнал/шум в приемном тракте радиосредств и, соответственно, скорость передачи данных.The distance between the vibrators is selected in such a way as to ensure a signal attenuation between the vibrators of at least 10 dB throughout the entire operating frequency band with the minimum possible dimensions of the base and height of the antenna in conditions of limited size of the rolling stock, and is approximately equal to a quarter of the wavelength of the lower frequency of the operating frequency band. This distance provides the necessary attenuation between the vibrators, which makes it possible to increase the signal-to-noise ratio in the receiving path of radio equipment and, accordingly, the data transfer rate.

Каждый вибратор принимает полезный сигнал с различными фазами. Фазы сигналов, принимаемых двумя вибраторами, могут изменяться встроенными средствами приемопередатчиков с функцией MIMO с целью получения наибольшего соотношения сигнал/шум в канале радиосвязи.Each vibrator receives a useful signal with different phases. The phases of the signals received by the two vibrators can be modified by the built-in MIMO transceivers to obtain the highest signal-to-noise ratio in the radio communication channel.

Каждый вибратор (5) имеет четыре вертикальные прорези, размещенные на внешней поверхности вибратора со сдвигом 90°. Каждая вертикальная прорезь представляет собой паз прямоугольной формы. Глубина вертикальных прорезей равна 2,0-5,0 мм, что составляет 60-80% толщины стенки вибратора. Четыре вертикальные прорези позволяют увеличить размеры внешней поверхности вибратора и создать условия для формирования на ней большего числа мод полезного сигнала, удовлетворяющих условию размещения четного числа отрезков длиной волны и, в том числе, обеспечить создание дополнительного резонанса антенны в нижней части полосы рабочих частот (ниже 900 МГц), что повышает эффективность антенны. Выполнение вибратора с четырьмя прорезями глубиной 60-80% толщины стенки вибратора, расположенными на внешней поверхности вибратора на равном расстоянии друг от друга, получено в результате числового моделирования и проверено эмпирическим путем при контроле уровня КСВ по обоим входам антенны на минимальном уровне. Особенно существенное влияние оказывает правильный подбор числа и глубины прорезей для обеспечения согласования антенны в нижней части полосы рабочих частот (до 900 МГц) и минимизации глубины неравномерности диаграммы направленности (замираний сигнала) в верхней части полосы рабочих частот (свыше 1700 МГц).Each vibrator (5) has four vertical slots located on the outer surface of the vibrator with a 90° offset. Each vertical slot is a rectangular groove. The depth of the vertical slots is 2.0-5.0 mm, which is 60-80% of the vibrator wall thickness. Four vertical slots make it possible to increase the size of the outer surface of the vibrator and create conditions for the formation of a larger number of useful signal modes on it, satisfying the condition of placing an even number of segments of length waves and, among other things, ensure the creation of additional antenna resonance in the lower part of the operating frequency band (below 900 MHz), which increases the efficiency of the antenna. The design of a vibrator with four slots with a depth of 60-80% of the vibrator wall thickness, located on the outer surface of the vibrator at an equal distance from each other, was obtained as a result of numerical modeling and empirically verified by monitoring the SWR level at both antenna inputs at a minimum level. A particularly significant influence is exerted by the correct selection of the number and depth of slots to ensure antenna matching in the lower part of the operating frequency band (up to 900 MHz) and minimizing the depth of radiation pattern unevenness (signal fading) in the upper part of the operating frequency band (over 1700 MHz).

Каждый вибратор (5) выполнен с внутренней полостью со стороны основания (1), замкнут на стойку (3) своей верхней поверхностью или через перемычку во внутренней полости вибратора в зависимости от полосы рабочих частот антенны, при этом диаметр внутренней полости, соотношение высот верхней и нижней частей внутренней полости, образованных перемычкой, толщина перемычки зависят от полосы рабочих частот антенны. Диаметр внутренней полости вибратора выбирается в пределах 22-35 мм, соотношение высот верхней и нижней внутренних полостей вибратора выбирается в пределах от 0 до 0,5, а толщина внутренней перемычки между полостями (при ее наличии) выбирается в пределах 3,0-10 мм. Также высота вибраторов гильзового типа (5) может быть изменена на 2-3 мм в зависимости от полосы рабочих частот антенны.Each vibrator (5) is made with an internal cavity from the side of the base (1), closed to a stand (3) by its upper surface or through a jumper in the internal cavity of the vibrator, depending on the operating frequency band of the antenna, while the diameter of the internal cavity, the ratio of the heights of the upper and the lower parts of the internal cavity formed by the jumper, the thickness of the jumper depends on the operating frequency band of the antenna. The diameter of the internal cavity of the vibrator is selected in the range of 22-35 mm, the ratio of the heights of the upper and lower internal cavities of the vibrator is selected in the range from 0 to 0.5, and the thickness of the internal jumper between the cavities (if any) is selected in the range of 3.0-10 mm . Also, the height of the sleeve-type vibrators (5) can be changed by 2-3 mm depending on the operating frequency band of the antenna.

Каждый вибратор (5) выполнен из проводящего материала (например, из сплава алюминия или латуни), а шина питания (6) и диэлектрическая подложка (7) образуют полосковую линию и представляют собой согласующий трансформатор, обеспечивающий согласование антенны в полосе рабочих частот 450-3400 МГц посредством изменения расстояния между шиной питания (6) и основанием (1). При этом шина питания (6) имеет толщину, которая позволяет осуществлять согласование антенны с 50-омной коаксиальной линией путем механического воздействия (например, механическое воздействие представляет собой изгибание шины питания), приводящего к изменению расстояния между шиной питания (6) и основанием (1) при сохранении жесткости конструкции шины питания (6). Например, при изготовлении шины питания из сплава латуни ЛС-63, ее толщина составляет 0,2-0,35 мм. Толщину диэлектрической подложки, которая совместно с шиной питания образует полосковую линию, получают расчетным путем и подтверждают эмпирически при контроле величины КСВ в процессе согласования импеданса антенны (излучателя) по обоим входам и волнового сопротивления 50-омной коаксиальной линии. Например, толщина диэлектрической подложки под шиной питания может составлять 1,8-2,2 мм.Each vibrator (5) is made of a conductive material (for example, an aluminum alloy or brass), and the power bus (6) and the dielectric substrate (7) form a strip line and represent a matching transformer that ensures antenna matching in the operating frequency band 450-3400 MHz by changing the distance between the power bus (6) and the base (1). In this case, the power bus (6) has a thickness that allows the antenna to be matched with a 50-ohm coaxial line through mechanical action (for example, the mechanical effect is bending of the power bus), leading to a change in the distance between the power bus (6) and the base (1 ) while maintaining the rigidity of the power bus structure (6). For example, when making a power bus from brass alloy LS-63, its thickness is 0.2-0.35 mm. The thickness of the dielectric substrate, which together with the power bus forms a strip line, is obtained by calculation and confirmed empirically by monitoring the SWR value in the process of matching the impedance of the antenna (emitter) at both inputs and the characteristic impedance of a 50-ohm coaxial line. For example, the thickness of the dielectric substrate under the power bus may be 1.8-2.2 mm.

Процедура настройки обоих вибраторов (излучателей) антенны MIMO одинакова, а расстояние между шиной питания и основанием может отличаться у каждого из вибраторов в зависимости от результатов настройки с целью получения минимума КСВ по обоим входам антенны.The procedure for setting up both dipoles (emitters) of a MIMO antenna is the same, and the distance between the power bus and the base may differ for each dipole depending on the results of the setup in order to obtain a minimum SWR at both antenna inputs.

Конкретные размеры и взаимное расположение частей антенны, а также выбор точек питания обеспечивают необходимое распределение токов на рабочих диапазонах излучающих элементов для получения диаграммы направленности антенны с низким углом излучения в вертикальной плоскости.The specific dimensions and relative position of the antenna parts, as well as the choice of feed points, provide the necessary distribution of currents in the operating ranges of the radiating elements to obtain an antenna pattern with a low radiation angle in the vertical plane.

Антенна также содержит модуль навигации (9) ГНСС стандартов ГЛОНАСС и Бэйдоу (BeiDou), закрепленный на основании (1), и дополнительный коаксиальный разъем (10), закрепленный на кабеле, выведенном через основание (1) антенны и выполненный с возможностью подключения модуля навигации (9) к навигационному оборудованию. Кабель проложен в пазу на внутренней поверхности основания (1), выведен через основание (1) и припаян к дополнительному коаксиальному разъему (10). Модуль ГНСС (9) помещен в специальное углубление в основании (1) и закреплен на плате с помощью герметика. Закрепление модуля ГНСС (9) на плате с помощью герметика обеспечивает дополнительную механическую прочность конструкции за счет гашения механических колебаний в условиях повышенной вибрации на подвижных объектах. Таким образом, предлагаемая конструкция обладает повышенной устойчивостью к вибрациям при движении подвижного объекта. Размещение модуля навигации (9) ГНСС на общем основании (1) между двумя вибраторами позволяет дополнительно снизить влияние полезного излучения вибраторов антенны на тракт приема модуля ГНСС за счет интерференции сигналов, поступающих на входы вибраторов с некоторым сдвигом фаз, создаваемых передатчиком.The antenna also contains a navigation module (9) of GNSS standards GLONASS and BeiDou, fixed on the base (1), and an additional coaxial connector (10), fixed on a cable brought out through the base (1) of the antenna and configured to connect the navigation module (9) to navigation equipment. The cable is laid in a groove on the inner surface of the base (1), routed through the base (1) and soldered to an additional coaxial connector (10). The GNSS module (9) is placed in a special recess in the base (1) and secured to the board using sealant. Fixing the GNSS module (9) on the board using sealant provides additional mechanical strength of the structure by damping mechanical vibrations in conditions of increased vibration on moving objects. Thus, the proposed design has increased resistance to vibrations when a moving object moves. Placing the GNSS navigation module (9) on a common base (1) between two vibrators makes it possible to further reduce the influence of the useful radiation of the antenna vibrators on the reception path of the GNSS module due to the interference of signals arriving at the inputs of the vibrators with a certain phase shift created by the transmitter.

Основание (1) антенны закрыто защитным радиопрозрачным кожухом (2), например выполненным из стеклопластика. Внутри кожуха (2) расположены несущие стойки (3), диэлектрические вставки (4), вибраторы гильзового типа (5), шины питания (6), диэлектрические подложки (7), модуль ГНСС (9). В основании (1) антенны сделано отверстие для удаления влаги из внутреннего объема. Защитный радиопрозрачный кожух (2) и отверстие для удаления влаги обеспечивают безопасность антенны и подключаемого приемопередающего устройства, поддерживающего технологию MIMO, при аварийном контакте с цепями высокого напряжения и защиту от влияния внешних погодных условий.The base (1) of the antenna is covered with a protective radio-transparent casing (2), for example made of fiberglass. Inside the casing (2) there are supporting posts (3), dielectric inserts (4), sleeve-type vibrators (5), power buses (6), dielectric substrates (7), and a GNSS module (9). A hole is made in the base (1) of the antenna to remove moisture from the internal volume. A protective radio-transparent casing (2) and a hole for removing moisture ensure the safety of the antenna and the connected transceiver device that supports MIMO technology in case of emergency contact with high voltage circuits and protection from the influence of external weather conditions.

Помимо внешнего защитного кожуха электрическая безопасность антенны обеспечивается гальваническим соединением центрального вывода каждого антенного коаксиального разъема (8) с корпусом транспортного средства посредством прямого контакта центральной жилы питающего кабеля с вибратором (5) и далее через несущую стойку (3) с основанием антенны (1).In addition to the external protective casing, the electrical safety of the antenna is ensured by galvanic connection of the central output of each antenna coaxial connector (8) with the vehicle body through direct contact of the central core of the power cable with the vibrator (5) and then through the supporting stand (3) with the base of the antenna (1).

Полезная модель была раскрыта выше со ссылкой на конкретный вариант ее осуществления. Очевидны и иные варианты осуществления полезной модели, не меняющие ее сущности, как она раскрыта в настоящем описании.The utility model has been disclosed above with reference to a specific embodiment thereof. There are also other embodiments of the utility model that do not change its essence, as it is disclosed in the present description.

Claims (10)

1. Многодиапазонная локомотивная антенна, содержащая излучатель, закрепленный на основании (1), при этом излучатель содержит несущую стойку (3), закрепленную на основании (1), диэлектрическую вставку (4), установленную на стойку (3), вибратор гильзового типа (5), установленный на диэлектрическую вставку (4), закрепленный и замкнутый на стойку (3), шину питания (6), соединенную с вибратором (5) в двух симметричных точках, расположенных в нижней части вибратора (5), диэлектрическую подложку (7) под шину питания (6), коаксиальный разъем (8), соединенный с шиной питания (6), при этом вибратор (5) имеет вертикальные прорези, выполненные на его внешней поверхности и расположенные на равном расстоянии друг от друга, отличающаяся тем, что содержит второй излучатель, выполненный подобно первому излучателю, при этом излучатели разнесены друг от друга на указанном основании (1).1. Multi-band locomotive antenna containing a radiator mounted on a base (1), while the emitter contains a supporting post (3) fixed on the base (1), a dielectric insert (4) installed on the post (3), a sleeve-type vibrator ( 5), mounted on a dielectric insert (4), fixed and closed to a stand (3), a power bus (6), connected to the vibrator (5) at two symmetrical points located in the lower part of the vibrator (5), a dielectric substrate (7 ) under the power bus (6), a coaxial connector (8) connected to the power bus (6), while the vibrator (5) has vertical slots made on its outer surface and located at an equal distance from each other, characterized in that contains a second emitter, made similar to the first emitter, while the emitters are spaced apart from each other on the specified base (1). 2. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что полоса рабочих частот антенны равна 450-3400 МГц.2. The antenna according to claim 1, characterized in that the operating frequency band of the antenna is 450-3400 MHz. 3. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что расстояние между излучателями выбирается таким образом, чтобы было обеспечено затухание сигнала между излучателями не менее 10 дБ во всей полосе рабочих частот при минимально возможных размерах основания и высоты антенны в условиях ограниченного габарита подвижного состава.3. The antenna according to claim 1, characterized in that the distance between the emitters is selected in such a way that a signal attenuation between the emitters of at least 10 dB is ensured throughout the entire operating frequency band with the minimum possible dimensions of the base and height of the antenna in conditions of limited size of the rolling stock. 4. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что каждый вибратор выполнен из сплава алюминия или латуни, и количество вертикальных прорезей вибратора равно четырем, а глубина вертикальных прорезей составляет 60-80% толщины стенки вибратора.4. The antenna according to claim 1, characterized in that each vibrator is made of an aluminum or brass alloy, and the number of vertical slots in the vibrator is four, and the depth of the vertical slots is 60-80% of the wall thickness of the vibrator. 5. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что каждый вибратор выполнен с внутренней полостью со стороны основания (1), замкнут на стойку (3) своей верхней поверхностью или через перемычку во внутренней полости вибратора в зависимости от полосы рабочих частот антенны, при этом диаметр внутренней полости, соотношение высот верхней и нижней частей внутренней полости, образованных перемычкой, толщина перемычки соответствуют полосе рабочих частот антенны.5. The antenna according to claim 1, characterized in that each vibrator is made with an internal cavity from the side of the base (1), closed to a stand (3) with its upper surface or through a jumper in the internal cavity of the vibrator, depending on the operating frequency band of the antenna, with In this case, the diameter of the internal cavity, the ratio of the heights of the upper and lower parts of the internal cavity formed by the jumper, and the thickness of the jumper correspond to the operating frequency band of the antenna. 6. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что излучатели расположены симметрично относительно продольной и поперечной осей антенны, а вертикальные прорези вибраторов излучателей ориентированы в пространстве одинаково.6. The antenna according to claim 1, characterized in that the emitters are located symmetrically relative to the longitudinal and transverse axes of the antenna, and the vertical slots of the vibrators of the emitters are oriented in space in the same way. 7. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что шина питания каждого излучателя выполнена с возможностью ее деформирования для настройки антенны в выбранной полосе рабочих частот путем изменения расстояния между шиной питания (6) и основанием (1).7. The antenna according to claim 1, characterized in that the power bus of each emitter is made with the possibility of its deformation to tune the antenna in the selected operating frequency band by changing the distance between the power bus (6) and the base (1). 8. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что содержит радиопрозрачный кожух (2), установленный в пазу, выполненному по периферии основания (1).8. The antenna according to claim 1, characterized in that it contains a radio-transparent casing (2) installed in a groove made along the periphery of the base (1). 9. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что коаксиальный разъем (8) каждого излучателя закреплен на кабеле, выведенном через основание (1) антенны, и выполнен с возможностью соединения с корпусом подвижного объекта.9. The antenna according to claim 1, characterized in that the coaxial connector (8) of each emitter is fixed to a cable led out through the base (1) of the antenna and is designed to be connected to the body of the moving object. 10. Антенна по п. 1, отличающаяся тем, что содержит модуль навигации (9) ГНСС стандартов ГЛОНАСС и Бэйдоу (BeiDou), закрепленный на основании (1) между первым и вторым излучателями, и дополнительный коаксиальный разъем (10), закрепленный на кабеле, выведенном через основание (1) антенны, и выполненный с возможностью подключения модуля навигации (9) к навигационному оборудованию.10. The antenna according to claim 1, characterized in that it contains a navigation module (9) of GNSS standards GLONASS and BeiDou, fixed on the base (1) between the first and second emitters, and an additional coaxial connector (10) fixed on the cable , output through the base (1) of the antenna, and configured to connect the navigation module (9) to navigation equipment.
RU2024107169U 2024-03-19 MULTI-BAND LOCOMOTIVE ANTENNA FOR OPERATION WITH RADIO EQUIPMENT SUPPORTING MIMO TECHNOLOGY RU225816U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU225816U1 true RU225816U1 (en) 2024-05-07

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU103422U1 (en) * 2010-12-20 2011-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория радиосвязи" TWO RANGE LOCOMOTIVE ANTENNA
RU126198U1 (en) * 2012-12-24 2013-03-20 Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория радиосвязи" MULTI-BAND LOCOMATIVE ANTENNA AL3 / 800-3400, AL3 / 800-3400 / N
US9083414B2 (en) * 2012-08-09 2015-07-14 GM Global Technology Operations LLC LTE MIMO-capable multi-functional vehicle antenna
US10263345B2 (en) * 2015-06-11 2019-04-16 Laird Technologies, Inc. Multiport multiband vehicular antenna assemblies including multiple radiators
CN211879594U (en) * 2020-03-20 2020-11-06 深圳市华信天线技术有限公司 Vehicle-mounted antenna

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU103422U1 (en) * 2010-12-20 2011-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория радиосвязи" TWO RANGE LOCOMOTIVE ANTENNA
US9083414B2 (en) * 2012-08-09 2015-07-14 GM Global Technology Operations LLC LTE MIMO-capable multi-functional vehicle antenna
RU126198U1 (en) * 2012-12-24 2013-03-20 Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория радиосвязи" MULTI-BAND LOCOMATIVE ANTENNA AL3 / 800-3400, AL3 / 800-3400 / N
US10263345B2 (en) * 2015-06-11 2019-04-16 Laird Technologies, Inc. Multiport multiband vehicular antenna assemblies including multiple radiators
CN211879594U (en) * 2020-03-20 2020-11-06 深圳市华信天线技术有限公司 Vehicle-mounted antenna

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5864318A (en) Composite antenna for cellular and gps communications
US7339542B2 (en) Ultra-broadband antenna system combining an asymmetrical dipole and a biconical dipole to form a monopole
CN100456558C (en) Combined antenna formed by horizontal directivity antenna and zenithal directivity antenna
CN104183900A (en) Antenna for vehicle
KR101784706B1 (en) 8-Band Shark Fin Antenna for Vehicle
US10854964B2 (en) Antenna apparatus and vehicle including the same
CN108292794A (en) A kind of communication equipment
US9899730B2 (en) Broadband antenna in the crash pad for vehicle
EP3799203A1 (en) Radiating elements having parasitic elements for increased isolation and base station antennas including such radiating elements
EP3586402B1 (en) Mimo antenna module
RU225816U1 (en) MULTI-BAND LOCOMOTIVE ANTENNA FOR OPERATION WITH RADIO EQUIPMENT SUPPORTING MIMO TECHNOLOGY
CN212303906U (en) Duplex high-power omnidirectional shaped antenna
KR20170003986U (en) Shark antenna for automobile
EP4207488A1 (en) Antenna structure and electronic device comprising same
RU2634796C1 (en) Dual-port dual-band antenna for ranges of hfw and uhw2
US11984651B2 (en) Roof antenna with embedded mm wave antenna
RU224292U1 (en) MULTI-BAND LOCOMOTIVE ANTENNA 400-5000 MHz
CN113113763A (en) Shark fin smart antenna
US12100900B2 (en) Integrated 5G and GNSS compact antenna system
US20240222865A1 (en) Integrated 5G and GNSS compact antenna system
CN205303674U (en) Miniaturization broadband navigation antenna
RU202871U1 (en) ANTENNA UNIT ANT
CN115842242B (en) Antenna and multi-frequency array antenna
US6856296B1 (en) Radio antenna and transmission line
CN210430082U (en) Airborne dual-frequency antenna of unmanned aerial vehicle