RU2624095C2 - External fractal wi-fi antenna - Google Patents
External fractal wi-fi antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624095C2 RU2624095C2 RU2015151801A RU2015151801A RU2624095C2 RU 2624095 C2 RU2624095 C2 RU 2624095C2 RU 2015151801 A RU2015151801 A RU 2015151801A RU 2015151801 A RU2015151801 A RU 2015151801A RU 2624095 C2 RU2624095 C2 RU 2624095C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- fractal
- dbi
- antennas
- housing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области беспроводной связи и может быть использовано в беспроводных телекоммуникационных системах и комплексах.The invention relates to the field of wireless communications and can be used in wireless telecommunication systems and complexes.
Заявителем проведен информационный поиск и анализ научно-технической информации в указанной области техники. Основными конкурентами-заявителями в области построения фрактальных антенн являются следующие компании:The applicant conducted an information search and analysis of scientific and technical information in the specified field of technology. The main competitors-applicants in the field of fractal antenna construction are the following companies:
1. Fractus - серия xTend антенн для радиоинтерфейсов широкого профиля (Wi-Fi, GSM, Bluetooth, ZigBee):1. Fractus - a series of xTend antennas for wide air interfaces (Wi-Fi, GSM, Bluetooth, ZigBee):
http://www.fractus.com/index.php/fractus/documentation.http://www.fractus.com/index.php/fractus/documentation.
2. Fractal Antenna Systems, Inc (линейка фрактальных антенн специального назначения):2. Fractal Antenna Systems, Inc (line of special-purpose fractal antennas):
http://www.fractenna.com/our/our.html.http://www.fractenna.com/our/our.html.
Вышеупомянутые компании занимаются контрактными разработками лишь в рамках полноценных опытно-конструкторских работ с финансированием в сотни тысяч - миллионов долларов и, как правило, преимущественно в интересах оборонных агентств и ведомств своих стран.The aforementioned companies are engaged in contractual development only as part of full-fledged development work with financing of hundreds of thousands - millions of dollars and, as a rule, mainly in the interests of defense agencies and departments of their countries.
Заявителем исследован и выявлен уровень техники по базам данных РФ и зарубежным базам данных на дату подачи заявочных материалов, выявлено достаточно большое количество аналогов.The applicant has studied and identified the level of technology on the databases of the Russian Federation and foreign databases on the filing date of application materials, a sufficiently large number of analogues have been identified.
Из исследованного уровня техники на базе разработок указанных фирм заявителем выявлено то, что традиционные компактные, малогабаритные антенны имеют следующие общие ограничения: меньшую эффективную площадь и, как следствие, для получения требуемой излучаемой мощности требуется увеличение подводимой к антенне мощности, основной характерной особенностью является узкая ширина рабочей полосы частот, они имеют сложную конструкцию и характеризуются в целом низкой технологичностью изготовления.From the studied prior art based on the developments of these companies, the applicant has revealed that traditional compact, small-sized antennas have the following general limitations: a smaller effective area and, as a result, an increase in the power supplied to the antenna is required to obtain the required radiated power, the main characteristic feature is a narrow width working frequency band, they have a complex structure and are characterized by a generally low manufacturability.
Более детально, приведенные выше конструктивные идеи фрактальных антенн в целом можно охарактеризовать тем, что антенны включают, по меньшей мере, одну многоуровневую структуру, которая содержит множество многоугольных или многогранных элементов с одинаковым числом сторон или граней. Причем не все указанные многоугольные или многогранные элементы имеют одинаковый размер, а каждый из указанных элементов непосредственно соединен, по меньшей мере, с одним многоугольным или многогранным элементом либо за счет непосредственного соединения, по меньшей мере, через одну точку контакта, либо через небольшое разделение, обеспечивающее электромагнитное соединение. Площадь зоны или протяженность участка соединения между 75% многоугольными или многогранными элементами больше 0,5% и меньше 50% их периметра или площади, что обеспечивает геометрическое различение в многоуровневой структуре большинства образующих ее многоугольных или многогранных элементов.In more detail, the above design ideas of fractal antennas as a whole can be characterized by the fact that the antennas include at least one multilevel structure that contains many polygonal or polyhedral elements with the same number of sides or faces. Moreover, not all of these polygonal or polyhedral elements are of the same size, and each of these elements is directly connected to at least one polygonal or polyhedral element, either by directly connecting through at least one contact point, or through a small separation, providing electromagnetic connection. The area of the zone or the length of the junction between 75% polygonal or polyhedral elements is more than 0.5% and less than 50% of their perimeter or area, which provides a geometric difference in the multilevel structure of most of its polygonal or polyhedral elements.
К недостаткам указанного подхода по реализованным в них идеям можно отнести сложность модификации структуры под изменяемые требования по широкополосности и/или сдвигу центральной частоты по различным группам электродинамических параметров.The disadvantages of this approach in terms of the ideas implemented in them include the complexity of modifying the structure to varying requirements for broadband and / or center frequency shift for various groups of electrodynamic parameters.
Из исследованного уровня техники по патентным источникам информации заявителем найдена многодиапазонная антенная решетка по заявке на предлагаемое изобретение РФ №2002113646, сущность изобретения заключается в том, что чередующаяся многодиапазонная антенная решетка, приспособленная для работы одновременно на различных частотах, отличающаяся тем, что она сформирована из наложенных друг на друга монодиапазонных решеток в количестве, соответствующем количеству требуемых рабочих частот, и единственной многодиапазонной антенны, способной перекрывать разные рабочие частоты, размещенной в местах решетки, в которых совпадают положения двух или более элементов монодиапазонных решеток.From the investigated prior art on patent information sources, the applicant has found a multi-band antenna array according to the application for the proposed invention of the Russian Federation No. 2002113646, the essence of the invention lies in the fact that the alternating multi-band antenna array, adapted to operate simultaneously at different frequencies, characterized in that it is formed from superimposed mono-band arrays on top of each other in an amount corresponding to the number of required operating frequencies, and a single multi-band antenna capable of overlap different operating frequencies located in the places of the grating, in which the positions of two or more elements of monorange gratings coincide.
К недостаткам известного технического решения можно отнести нестабильность численных решений при пересчете геометрических параметров структур отдельных монодиапазонных решеток при модификации полной многодиапазонной сборки под изменяемые требования по широкополосности и/или сдвигу центральной частоты по различным группам электродинамических параметров.The disadvantages of the known technical solutions include the instability of numerical solutions when recalculating the geometric parameters of the structures of individual mono-band arrays when modifying the full multi-band assembly to varying requirements for broadband and / or central frequency shift for different groups of electrodynamic parameters.
Известна многополосная антенна по заявке на предлагаемое изобретение US №20130162489 A1, сущность изобретения заключается в том, что конфигурация антенны состоит из многоуровневой структуры, которая обеспечивает многополосное поведение, указанная многополосная антенна состоит, по крайней мере, из двух многоугольников, разделенных щелью сложной формы, при этом длина щели определяется исходя из требований по подстройке центральных частот заданных частотных диапазонов.Known multiband antenna according to the application for the proposed invention US No. 20130162489 A1, the essence of the invention lies in the fact that the configuration of the antenna consists of a multilevel structure that provides multiband behavior, the specified multiband antenna consists of at least two polygons separated by a slot of complex shape, the length of the slit is determined based on the requirements for adjusting the center frequencies of the given frequency ranges.
К недостаткам известного технического решения можно отнести невозможность изготовления в рамках единой печатной подложки, что значительно увеличивает себестоимость и, как следствие, усложняет технологию изготовления.The disadvantages of the known technical solutions include the impossibility of manufacturing within a single printed substrate, which significantly increases the cost and, as a result, complicates the manufacturing technology.
Известна фрактальная антенна и фрактальный резонатор по заявке на предлагаемое изобретение US №2011095955 A1. Изобретение представляет собой интегрированную в телефонное устройство фрактальную антенну в печатном исполнении, указанная антенна имеет, по крайней мере, один излучающий элемент, представленный в виде префрактала 2-го или более высокого порядка. Результирующая фрактальная антенна обладает круговой поляризацией и может использоваться в различных ориентациях и антенных конфигурациях. Количество резонансных частот антенны возрастает с увеличением порядка префрактала, при этом резонансные частоты могут не являться субгармониками друг друга. Конкретно для СВЧ-применений в рамках создания антенн, встраиваемых в сотовые телефоны или абонентскую беспроводную приемо-передающую аппаратуру, используются в качестве образов фрактальных антенн префракталы Минковского 2-го или 3-го порядка, изготавливаемые в печатном исполнении.Known fractal antenna and fractal resonator according to the application for the proposed invention US No.2011095955 A1. The invention is a printed version of a fractal antenna integrated into a telephone device, said antenna having at least one radiating element, presented as a prefractal of the second or higher order. The resulting fractal antenna has circular polarization and can be used in various orientations and antenna configurations. The number of resonant frequencies of the antenna increases with an increase in the order of the prefractal, while the resonant frequencies may not be subharmonics of each other. Specifically, for microwave applications in the design of antennas built into cell phones or subscriber wireless transceiver equipment, Minkowski prefractals of the 2nd or 3rd order, manufactured in printed form, are used as images of fractal antennas.
Недостатками известного технического решения являются сложность достижения заданных направленных характеристик и низкие значения коэффициента отражения.The disadvantages of the known technical solutions are the difficulty of achieving the specified directional characteristics and low values of the reflection coefficient.
Известна многополосная антенна по заявке на предлагаемое изобретение US №20110260926 A1, выбранная заявителем в качестве прототипа по наибольшему количеству совпадающих признаков и достигаемым техническим результатам. Краткая сущность антенны заключается в том, что она является составной частью карманного персонального компьютера или портативного устройства и характеризуется многоуровневой структурой.Known multi-band antenna according to the application for the proposed invention US No.20110260926 A1, selected by the applicant as a prototype for the largest number of matching features and achieved technical results. The brief essence of the antenna lies in the fact that it is an integral part of a personal digital assistant or portable device and is characterized by a multi-level structure.
Многополосная антенна состоит как минимум из двух излучающих многоугольников, разделенных щелью сложной формы, при этом длина щели определяется исходя из требований по подстройке центральных частот заданных частотных диапазонов.A multiband antenna consists of at least two radiating polygons separated by a slit of complex shape, and the length of the slit is determined based on the requirements for adjusting the center frequencies of the given frequency ranges.
К недостаткам данного решения можно отнести невозможность изготовления в рамках единой печатной подложки, что увеличивает себестоимость, увеличивает структурную сложность и уменьшает технологичность изготовления.The disadvantages of this solution include the impossibility of manufacturing within a single printed substrate, which increases cost, increases structural complexity and reduces manufacturability.
Задачей заявленного технического решения является устранение недостатков известных аналогов и прототипа, а именно разработка компактных антенных устройств и обеспечение возможности изготовления антенн на единой печатной подложке, снижение себестоимости, упрощение структурной сложности и, как следствие, повышение технологичности изготовления для использования антенн в беспроводных телекоммуникационных системах и комплексах без потери качества сигнала передачи.The objective of the claimed technical solution is to eliminate the shortcomings of the known analogues and prototype, namely the development of compact antenna devices and the possibility of manufacturing antennas on a single printed substrate, reducing costs, simplifying structural complexity and, as a result, increasing the manufacturability for using antennas in wireless telecommunication systems and complexes without loss of transmission signal quality.
Сущностью заявленного технического решения является следующее. Внешняя фрактальная WI-FI антенна, состоящая из излучателя, изготовленного на печатной плате, отличающаяся тем, что излучатель выполнен в виде четырех префракталов Коха с уровнем префрактала m=2, соединенных последовательно друг с другом, имеющих геометрию антенны L-типа, размещенных внутри корпуса, подключенных к коаксиальному кабелю, при этом антенна представляет собой фрактальную микрополосковую антенну с такими электродинамическими признаками, как рабочий диапазон антенного устройства, составляющий 2350-2640 МГц, минимальный коэффициент стоячей волны по напряжению 0,529 дБи и пиковое усиление 2,240 дБи.The essence of the claimed technical solution is as follows. An external fractal WIFI antenna consisting of an emitter made on a printed circuit board, characterized in that the emitter is made in the form of four Koch prefractals with a prefractal level m = 2, connected in series with each other, having the geometry of an L-type antenna located inside the housing connected to a coaxial cable, wherein the antenna is a fractal microstrip antenna with electrodynamic features such as the operating range of the antenna device, which is 2350-2640 MHz, the minimum coefficient a standing wave voltage of 0.529 dBi and a peak gain of 2.240 dBi.
Для решения указанной задачи применены фрактальные технологии.To solve this problem, fractal technologies are applied.
Фрактальные антенны являются новым перспективным направлением по созданию нового класса антенн, способных преодолеть указанные ограничения благодаря возможности исполнения на их базе электрически малых антенн с параметризуемой апертурой.Fractal antennas are a new promising direction in creating a new class of antennas that can overcome these limitations due to the possibility of making electrically small antennas with a parameterizable aperture on their basis.
Разрабатываемые фрактальные антенны представляют собой плоские образования, геометрическая форма которых определяется выбранным для построения антенны типом фрактала.The developed fractal antennas are flat formations, the geometric shape of which is determined by the type of fractal chosen to build the antenna.
Самоподобие и скейлинговые эффекты фрактальных структур позволяют обеспечить получение улучшенных характеристик по сравнению со стандартными типами антенн.Self-similarity and scaling effects of fractal structures make it possible to obtain improved characteristics compared to standard types of antennas.
Прежде всего это касается линейных размеров антенны, которые для фрактальных антенн могут быть уменьшены в несколько раз (до 5-7 раз), причем остальные электродинамические параметры в широком частотном диапазоне существенно не изменяются.First of all, this concerns the linear dimensions of the antenna, which for fractal antennas can be reduced several times (up to 5-7 times), and the remaining electrodynamic parameters in a wide frequency range do not change significantly.
К геометрическим свойствам относятся: многоуровневость антенны (несколько префракталов), антенна L-типа, антенна является микрополосковой и фрактальной.Geometric properties include: multi-level antenna (several pre-fractals), L-type antenna, the antenna is microstrip and fractal.
Заявленное техническое решение иллюстрируется следующими материалами.The claimed technical solution is illustrated by the following materials.
На Фиг. 1 представлена структура антенны, полученная на основе четырех префракталов Коха с уровнем префрактала m=2, соединенных под заданным углом последовательно друг с другом. Отметим, что префракталы состыкованы так, что общая геометрия излучателя антенны близка к геометрии антенны L-типа. На левом рисунке изображен вид сверху, правом - вид снизу. Также на рисунках в верхних частях прямоугольником (6×7) отмечена область, в которой расположен излучатель. В выбранной декартовой системе координат ось Z направлена перпендикулярна рисунку.In FIG. 1 shows the antenna structure obtained on the basis of four Koch prefractals with a prefractal level m = 2, connected at a given angle in series with each other. Note that the prefractals are aligned so that the overall geometry of the antenna emitter is close to the geometry of the L-type antenna. The left picture shows a top view, the right one - a bottom view. Also in the figures in the upper parts a rectangle (6 × 7) marks the region in which the emitter is located. In the selected Cartesian coordinate system, the Z axis is perpendicular to the figure.
На Фиг. 2 представлена конструкция антенны с тремя основными элементами: 1 - печатная плата, 2 - питающий кабель, в качестве которого используется коаксиальный кабель, 3 - высокочастотный разъем.In FIG. 2 shows the design of the antenna with three main elements: 1 - printed circuit board, 2 - power cable, which is used as a coaxial cable, 3 - high-frequency connector.
На Фиг. 3 представлены детали корпуса антенны. Сверху изображены две детали, в которые устанавливается антенна, ниже - две детали поворотного механизма, который является держателем высокочастотного разъема.In FIG. 3 shows the details of the antenna housing. At the top are two parts into which the antenna is mounted, below are two parts of the rotary mechanism, which is the holder of the high-frequency connector.
На Фиг. 4 представлена фотография опытного образца антенны в сборе.In FIG. 4 is a photograph of a prototype antenna assembly.
На Фиг. 5 представлена схема запитки антенны. Указаны места пайки на антенне центральной жилы и оплетки коаксиального питающего кабеля.In FIG. 5 shows the antenna power circuit. The soldering points on the antenna of the central core and the braid of the coaxial power cable are indicated.
На Фиг. 6 представлен сборочный чертеж антенны, где 1 - печатная плата, 3 - высокочастотный разъем. Слева направо изображены:In FIG. 6 is an assembly drawing of an antenna, where 1 is a printed circuit board, 3 is a high-frequency connector. From left to right:
- главный вид антенны без корпуса;- the main view of the antenna without a housing;
- вид сбоку антенны без корпуса;- side view of the antenna without a housing;
- вид сбоку антенны в корпусе, в случае, когда поворотный механизм находится в положении 0° по отношению к корпусу антенны;- a side view of the antenna in the housing, in the case when the rotary mechanism is in
- главный вид антенны в корпусе, в случае, когда поворотный механизм находится в положении 90° по отношению к корпусу антенны;- the main view of the antenna in the housing, in the case when the rotary mechanism is in a position of 90 ° with respect to the antenna housing;
- главный вид антенны в корпусе, в случае, когда поворотный механизм находится в положении 0° по отношению к корпусу антенны.- the main view of the antenna in the housing, in the case when the rotary mechanism is in
На Фиг. 7-11 представлены результаты численного моделирования электродинамических параметров антенны с помощью программы моделирования Feko - ЕМ Simulation Software.In FIG. Figures 7–11 present the results of numerical simulation of the electrodynamic parameters of the antenna using the Feko – EM Simulation Software.
На Фиг. 7 представлена зависимость коэффициента отражения от частоты антенны (Sn). Минимум коэффициента отражения составляет -30,37 дБ на частоте 2,46 ГГц, полоса пропускания на уровне минус 10 дБ составляет 0,569 ГГц.In FIG. Figure 7 shows the reflection coefficient versus antenna frequency (Sn). The minimum reflection coefficient is -30.37 dB at a frequency of 2.46 GHz, the bandwidth at minus 10 dB is 0.569 GHz.
На Фиг. 8 представлена зависимость коэффициента стоячей волны по напряжению от частоты антенны (VSWR). Минимальное значение коэффициента стоячей волны составляет 0,53 дБ на частоте 2,46 ГГц.In FIG. Figure 8 shows the dependence of the standing wave coefficient in voltage on the antenna frequency (VSWR). The minimum value of the standing wave coefficient is 0.53 dB at a frequency of 2.46 GHz.
На Фиг. 9 представлена диаграмма направленности в горизонтальной плоскости. Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости является всенаправленной, что соответствует назначению антенны.In FIG. 9 is a horizontal radiation pattern. The horizontal radiation pattern is omnidirectional, which corresponds to the purpose of the antenna.
На Фиг. 10 представлена диаграмма направленности в вертикальной плоскости (frequency - частота). Полученные диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях подтверждают общий вид диаграммы направленности в виде тора, что соответствует теоретическим выводам и назначению разработанной антенны.In FIG. 10 is a vertical radiation pattern (frequency). The obtained radiation patterns in the vertical and horizontal planes confirm the general appearance of the radiation pattern in the form of a torus, which corresponds to the theoretical conclusions and the purpose of the developed antenna.
На Фиг. 11 представлена 3D диаграмма направленности, полученная по результатам численного моделирования в программе Feko - ЕМ Simulation Software (total gain - полное усиление).In FIG. Figure 11 presents a 3D radiation pattern obtained by numerical simulation in the Feko - EM Simulation Software (total gain).
На Фиг. 12 представлена 3D диаграмма направленности, полученная по результатам численного моделирования с помощью программы Electromagnetic Professional (EMPro).In FIG. Figure 12 shows a 3D radiation pattern obtained from numerical simulations using the Electromagnetic Professional (EMPro) software.
Полученные в результате численного моделирования диаграммы направленности с помощью разных программ (Feko и EMPro) подтверждают как результаты теоретических расчетов, так и факт правильности проведения численного моделирования.The radiation patterns obtained as a result of numerical simulation using different programs (Feko and EMPro) confirm both the results of theoretical calculations and the fact of the correctness of the numerical simulation.
На Фиг. 13 представлены результаты измерений диаграммы направленности в горизонтальной плоскости.In FIG. 13 presents the results of measurements of the radiation pattern in the horizontal plane.
На Фиг. 14 представлены результаты измерений диаграммы направленности в вертикальной плоскости.In FIG. 14 shows the results of measurements of the radiation pattern in the vertical plane.
Результаты измерений, изображенные на Фиг. 13 и 14, подтверждают результаты численного моделирования диаграммы направленности.The measurement results shown in FIG. 13 and 14, confirm the results of numerical simulation of the radiation pattern.
Конструкция антенны состоит из следующих составных частей:The antenna design consists of the following components:
1) антенна - изготовлена печатным способом, на диэлектрической подложке вытравлены две компоненты антенны (в виде соединенных префракталов Коха) и «земля» (в виде прямоугольной площадки) (Фиг. 1);1) antenna - made by printing, two components of the antenna (in the form of connected Koch prefractals) and ground (in the form of a rectangular area) are etched on a dielectric substrate (Fig. 1);
2) питающий кабель - отрезок коаксиального кабеля, с одной стороны припаянного к антенне, с другой соединенного с разъемом (Фиг. 4);2) power cable - a piece of coaxial cable, soldered to the antenna on one side, and connected to the connector on the other (Fig. 4);
3) ВЧ-разъем - розетка N-типа, RP-TNC;3) RF connector - N-type socket, RP-TNC;
4) корпус антенны из четырех деталей - непосредственно корпус антенны (две детали) и держатель ВЧ-разъема, который одновременно является и поворотным устройством (две детали) (Фиг. 3).4) the antenna body of four parts - directly the antenna body (two parts) and the holder of the RF connector, which is also a rotary device (two parts) (Fig. 3).
Корпус заявленного опытного образца (макета) изготовлен методом моделирования послойного наплавления на 3D-принтере из ABS-пластика. Корпус для серийных образцов будет изготовлен методом литья под давлением, для чего на основе полученной 3D-модели корпуса будет изготовлена пресс-форма.The body of the claimed prototype (layout) is made by the method of modeling layer-by-layer deposition on a 3D printer from ABS plastic. The case for serial samples will be made by injection molding, for which a mold will be made on the basis of the obtained 3D-model of the case.
Сборку антенны осуществляют следующим образом:The antenna assembly is as follows:
1) отрезают кусок коаксиального кабеля требуемой длины;1) cut off a piece of coaxial cable of the required length;
2) выполняют соединение коаксиального кабеля с розеткой (в соответствии с инструкцией на соединение разъемов данного типа);2) connect the coaxial cable to a socket (in accordance with the instructions for connecting connectors of this type);
3) кабель вставляют в отверстие круглой детали корпуса;3) the cable is inserted into the hole of the round body part;
4) выполняют соединение кабеля с печатной платой методом пайки;4) connect the cable to the circuit board by soldering;
5) выполняют установку платы в корпус и склеивание корпуса;5) carry out the installation of the board in the housing and gluing the housing;
6) выполняют установку болта поворотного механизма корпуса.6) install the bolt of the rotary mechanism of the housing.
Структура антенны получена на основе четырех префракталов Коха с уровнем префрактала m=3, соединенных под заданным углом последовательно друг с другом. Причем состыкованы префрактальные участки так, что общая геометрия антенны близка к геометрии антенны L-типа. (Фиг. 1).The antenna structure is obtained on the basis of four Koch prefractals with a prefractal level m = 3, connected at a given angle in series with each other. Moreover, the pre-fractal areas are docked so that the overall antenna geometry is close to the geometry of the L-type antenna. (Fig. 1).
Питание антенны осуществляют посредством коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом, тип кабеля - RG-174. Один конец кабеля припаивают непосредственно к антенне, центральную жилу подключают к элементу антенны в виде префрактала, оплетку подключают к прямоугольному элементу антенны (Фиг. 4) - «земля», второй конец кабеля соединяют с ВЧ-разъемом - розетка N-типа, RP-TNC. Посредством ВЧ-разъема антенну можно подключать к стандартному телекоммуникационному оборудованию, в частности к Wi-Fi точке доступа.The antenna is powered by a coaxial cable with a wave impedance of 50 Ohms, the cable type is RG-174. One end of the cable is soldered directly to the antenna, the central core is connected to the antenna element in the form of a prefractal, the braid is connected to the rectangular antenna element (Fig. 4) - "ground", the second end of the cable is connected to the RF connector - N-type socket, RP- TNC. Through the RF connector, the antenna can be connected to standard telecommunication equipment, in particular to a Wi-Fi access point.
Антенна работает следующим образом.The antenna works as follows.
Высокочастотный сигнал подают на антенну посредством коаксиального кабеля, при протекании высокочастотного тока по металлическим частям антенны происходит формирование электромагнитного колебания. За счет свойств фрактальной антенны, в частности, свойства пространственного заполнения, при котором можно получить кривые, которые являются электрически длинными, но физически компактными и занимают малую площадь, размеры антенны существенно меньше аналогов при сохранении электродинамических свойств антенны.A high-frequency signal is supplied to the antenna by means of a coaxial cable; when a high-frequency current flows through the metal parts of the antenna, electromagnetic oscillation is formed. Due to the properties of the fractal antenna, in particular, the spatial filling property, at which it is possible to obtain curves that are electrically long but physically compact and occupy a small area, the dimensions of the antenna are significantly smaller than the analogs while maintaining the electrodynamic properties of the antenna.
При исследовании электродинамических характеристик антенны использовались два вида программного обеспечения:When studying the electrodynamic characteristics of the antenna, two types of software were used:
- программа для численного электромагнитного моделирования Feko - ЕМ Simulation Software;- The program for numerical electromagnetic modeling Feko - EM Simulation Software;
- Electromagnetic Professional (EMPro), компании Agilent Technologies.- Electromagnetic Professional (EMPro), Agilent Technologies.
Результаты исследований представлены в Таблице и на Фиг. 7-12.The research results are presented in the Table and in FIG. 7-12.
Также были проведены измерения диаграммы направленности, результаты которого приведены на Фиг. 13 и 14.Beam measurements were also taken, the results of which are shown in FIG. 13 and 14.
Электродинамические характеристики антенны представлены в Таблице.The electrodynamic characteristics of the antenna are presented in the Table.
Основываясь на указанной таблице, возможно констатировать достижение заявленных целей, а именно результаты исследований заявителя показали, что применение опытных образцов антенны в различных беспроводных телекоммуникационных устройствах обеспечивает усиление сигнала не хуже оригинальных антенн, поставляемых серийно потребителям.Based on this table, it is possible to ascertain the achievement of the stated goals, namely, the applicant’s research results showed that the use of prototype antennas in various wireless telecommunication devices provides signal amplification no worse than the original antennas that are supplied to consumers in serial.
При этом разработанные антенны имеют меньшие размеры и более простую технологию изготовления (см. описание технологии изготовления на л. 7 настоящего описания).Moreover, the developed antennas are smaller and have a simpler manufacturing technology (see the description of the manufacturing technology on p. 7 of this description).
Таким образом, полученная внешняя фрактальная WI-FI антенна обладает следующими преимуществами:Thus, the resulting external fractal WIFI antenna has the following advantages:
- антенна является многоуровневой (несколько префракталов);- the antenna is multilevel (several prefractals);
- антенна является фрактальной и микрополосковой и, соответственно, имеет компактный размер по сравнению с существующими аналогами;- the antenna is fractal and microstrip and, accordingly, has a compact size compared to existing analogues;
- все части антенны размещены в пластмассовом, компактном, прочном корпусе, что при эксплуатации обеспечивает удобство и надежность;- all parts of the antenna are placed in a plastic, compact, durable case, which during operation provides convenience and reliability;
- коэффициент пикового усиления антенны составляет 2,200-2,240 дБи;- the peak gain of the antenna is 2,200-2,240 dBi;
- рабочий диапазон антенны составляет 2350-2640 МГц.- the working range of the antenna is 2350-2640 MHz.
Основываясь на изложенном выше, возможно констатировать следующее: заявленное техническое решение обеспечивает реализацию поставленных целей, повышает качественные показатели антенн подобного класса, при этом уменьшаются габаритные размеры антенны и повышается технологичность их изготовления.Based on the foregoing, it is possible to state the following: the claimed technical solution ensures the implementation of the goals, improves the quality of antennas of this class, while reducing the overall dimensions of the antenna and increases the manufacturability of their manufacture.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», предъявляемому к изобретениям, так как в результате исследований заявителем не обнаружены технические решения, обладающие совокупностью заявленных признаков, приводящих к реализации поставленных целей.The claimed technical solution meets the criterion of "novelty" presented to the invention, since as a result of research the applicant has not found technical solutions that have a combination of the claimed features leading to the implementation of the goals.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, так как для специалиста в указанной области техники полученные технические результаты не являются очевидными.The claimed technical solution meets the criterion of "inventive step" for inventions, since for a specialist in the specified field of technology the technical results obtained are not obvious.
Заявленное техническое решение может быть реализовано на любом специализированном предприятии с использованием стандартных материалов, технологических приемов и оборудования, что доказывает соответствие заявленного технического решения критерию «промышленная применимость».The claimed technical solution can be implemented at any specialized enterprise using standard materials, technological methods and equipment, which proves the conformity of the claimed technical solution to the criterion of "industrial applicability".
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015151801A RU2624095C2 (en) | 2015-12-02 | 2015-12-02 | External fractal wi-fi antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015151801A RU2624095C2 (en) | 2015-12-02 | 2015-12-02 | External fractal wi-fi antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015151801A RU2015151801A (en) | 2017-06-07 |
| RU2624095C2 true RU2624095C2 (en) | 2017-06-30 |
Family
ID=59031701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015151801A RU2624095C2 (en) | 2015-12-02 | 2015-12-02 | External fractal wi-fi antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2624095C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU130177U1 (en) * | 2013-02-20 | 2013-07-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Рэмо" | ANTENNA DEVICE FOR USB MODES |
| WO2014109975A1 (en) * | 2013-01-08 | 2014-07-17 | Voxx International Corporation | Low profile ota antenna with wifi video streaming capability |
| CN204011708U (en) * | 2014-07-21 | 2014-12-10 | 中兴通讯股份有限公司 | Wireless fidelity WIFI auxiliary antenna |
| CN104953235A (en) * | 2015-06-11 | 2015-09-30 | 苏州爱吉亚电子科技有限公司 | Multi-band external antenna |
-
2015
- 2015-12-02 RU RU2015151801A patent/RU2624095C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014109975A1 (en) * | 2013-01-08 | 2014-07-17 | Voxx International Corporation | Low profile ota antenna with wifi video streaming capability |
| RU130177U1 (en) * | 2013-02-20 | 2013-07-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Рэмо" | ANTENNA DEVICE FOR USB MODES |
| CN204011708U (en) * | 2014-07-21 | 2014-12-10 | 中兴通讯股份有限公司 | Wireless fidelity WIFI auxiliary antenna |
| CN104953235A (en) * | 2015-06-11 | 2015-09-30 | 苏州爱吉亚电子科技有限公司 | Multi-band external antenna |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015151801A (en) | 2017-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Mutual coupling reduction for UWB MIMO antennas with a wideband neutralization line | |
| Sun et al. | Dual-band antenna with compact radiator for 2.4/5.2/5.8 GHz WLAN applications | |
| US8223084B2 (en) | Antenna element | |
| RU2627010C1 (en) | Multiple-antenna system and mobile terminal | |
| US20050237255A1 (en) | Small footprint dual band dipole antennas for wireless networking | |
| Belhadef et al. | PIFAS antennas design for mobile communications | |
| JP2014150526A (en) | Antenna assembly and communication device comprising the same | |
| Suganthi et al. | Design and analysis of rectangular microstrip patch antenna for GSM application | |
| Zhou et al. | Low-profile and wideband antenna | |
| JP4128934B2 (en) | Multi-frequency antenna | |
| Lo et al. | Design of a broadband millimeter-wave array antenna for 5G applications | |
| Yu et al. | A folded and bent internal loop antenna for GSM/DCS/PCS operation of mobile handset applications | |
| CN107768813A (en) | Configurable multiband antenna apparatus and its design method | |
| RU2624095C2 (en) | External fractal wi-fi antenna | |
| JP4845052B2 (en) | Small antenna | |
| US10135125B2 (en) | Ultra-wideband (UWB) antenna | |
| Abdulkareem | Design and Fabrication of Printed Fractal Slot Antennas for Dual-band Communication Applications | |
| Su et al. | Design methodology of single-feed compact near-isotropic antenna design | |
| Raghavan et al. | Design of planar inverted-F antenna for wireless applications | |
| Lee et al. | Analysis of the shorting pin effects on an inverted-F antenna using a equivalent model for impedance matching | |
| Sarkar et al. | A compact two-port MIMO antenna with enhanced isolation using SRR-loaded slot-loop | |
| Contopanagos | An Electrically Small 3-D Folded Grounded Loop Antenna for Omnidirectional Connectivity | |
| Garbaruk et al. | Design and characteristics of dual-band antenna with parasitic elements for Wi-Fi applications | |
| Kumar et al. | Study of Fractal Circular Patch Micro-Strip Antenna over Traditional Antenna | |
| KR102253312B1 (en) | multiband antenna design method and apparatus and multiband antenna thereof |