RU58798U1

RU58798U1 - RECEIVING ACTIVE ANTENNA

Info

Publication number: RU58798U1
Application number: RU2006122431/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Королев; Сергей Николаевич Бойко
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2006-11-27

Abstract

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использовано для приема, усиления и фильтрации радиосигналов, в частности в качестве активной приемной антенны в аппаратуре потребителей космических навигационных систем (GPS, ГЛОНАСС/GPS). Техническим результатом является уменьшение габаритов антенны и увеличение подавления внеполосных помех. Для этого активная антенна содержит подложку в виде керамического корпуса стаканообразной формы с металлизированной внутренней полостью с уступом, на вершине которой расположен печатный проводник антенного элемента, покрытый защитным радиопрозрачным слоем, малошумящий усилитель с фильтром на поверхностных акустических волнах содержит по крайней мере один каскад усиления и расположен на внутренней металлизированной поверхности подложки, а вывод коаксиального кабеля проложен через боковое металлизированное отверстие подложки, закрытой металлизированной изнутри крышкой с магнитом и резьбовой втулкой, которая закреплена в уступе внутренней полости подложки, при этом указанный фильтр, подложка которого выполнена из природного или искусственного минерала, располагается после первого каскада усиления малошумящего усилителя.The utility model relates to radio engineering and can be used to receive, amplify and filter radio signals, in particular, as an active receiving antenna in the equipment of consumers of space navigation systems (GPS, GLONASS / GPS). The technical result is to reduce the dimensions of the antenna and increase the suppression of out-of-band interference. To this end, the active antenna contains a substrate in the form of a glass-shaped ceramic case with a metallized internal cavity with a ledge, on top of which there is a printed conductor of the antenna element coated with a protective radiolucent layer, a low-noise amplifier with a filter on surface acoustic waves, contains at least one amplification stage and is located on the inner metallized surface of the substrate, and the output of the coaxial cable is laid through the side metallized hole of the substrate ytoy metalized inside lid with a magnet and a threaded sleeve which is fastened in the inner ledge of the cavity substrate, wherein said filter substrate is made of natural or artificial mineral, located after the first gain stage low noise amplifier.

Description

Полезная модель относится к радиотехнике, в частности к антеннам, и может быть использовано для приема, усиления и фильтрации радиосигналов, в частности в качестве активной приемной антенны в аппаратуре пользователей космических навигационных систем (GPS, ГЛОНАСС/GPS).The utility model relates to radio engineering, in particular to antennas, and can be used to receive, amplify and filter radio signals, in particular, as an active receiving antenna in the equipment of users of space navigation systems (GPS, GLONASS / GPS).

Известна приемная навигационная активная антенна, выполненная в виде модуля, которая содержит поликарбонатный корпус, состоящий из защитного колпака и нижней крышки с элементами крепления к проводящему экрану, усилитель с фильтрами, антенный элемент и кабель с разъемом на конце, выполненные в виде единой сборки, причем усилитель с фильтрами закрыт металлическим экраном, антенный элемент с усилителем помещен внутри модульного корпуса, кабель выведен наружу, а место выхода кабеля из корпуса обжато механически. Эта конструкция не обеспечивает достаточную механическую прочность антенны. Не обеспечивается также достаточный коэффициент усиления при углах, близких к экранной плоскости, что приводит к потере сигнала от спутников, находящихся вблизи горизонта. Антенна также недостаточно герметична в силу негерметичности мест соединения, а также имеет большие габариты и слабо подавляет внеполосные помехи. (Motorola GPS Products - On core User′s Guide Revision 5.008/30/02, сайт фирмы Motorola: http://www.motorola.com/ru/).Known receiving active navigation antenna, made in the form of a module, which contains a polycarbonate housing, consisting of a protective cap and a bottom cover with fastening elements to the conductive screen, an amplifier with filters, an antenna element and a cable with a connector at the end, made in a single assembly, moreover the amplifier with filters is closed by a metal screen, the antenna element with the amplifier is placed inside the modular case, the cable is brought out, and the place where the cable exits from the case is crimped mechanically. This design does not provide sufficient mechanical strength for the antenna. A sufficient gain is also not provided at angles close to the screen plane, which leads to a loss of signal from satellites located near the horizon. The antenna is also not tight enough due to leaks at the connection points, and also has large dimensions and weakly suppresses out-of-band interference. (Motorola GPS Products - On core User’s Guide Revision 5.008 / 30/02, Motorola website: http://www.motorola.com/ru/).

Известна также приемная активная антенна, содержащая печатный проводник с керамической подложкой, малошумящий усилитель с керамическими фильтрами, коаксиальный кабель с высокочастотным соединителем на конце, крышку с элементами крепления к проводящему экрану, у которой отсутствуют крепежные отверстия в нижней крышке и при креплении активной антенны к немагнитному экрану используется дополнительно стальная переходная пластина (GPS Antenna/Rev.2.05(8/18/97) сайт фирмы Motorola: http://www.motorola.com/ru/). Однако эта антенна не обеспечивает достаточную механическую прочность и надежность в работе, а также необходимое расширение диаграммы направленности. Кроме того, эта антенна имеет большие габариты и слабо подавляет внеполосные помехи.A receiving active antenna is also known, comprising a printed conductor with a ceramic substrate, a low-noise amplifier with ceramic filters, a coaxial cable with a high-frequency connector at the end, a cover with fasteners to the conductive screen, which has no mounting holes in the bottom cover and when attaching the active antenna to a non-magnetic the screen also uses an additional steel adapter plate (GPS Antenna / Rev.2.05 (8/18/97) Motorola website: http://www.motorola.com/ru/). However, this antenna does not provide sufficient mechanical strength and reliability in operation, as well as the necessary expansion of the radiation pattern. In addition, this antenna is large and weakly suppresses out-of-band interference.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является активная антенна, описанная в патенте РФ №2274934. Известная антенна содержит антенный элемент, выполненный в виде Closest to the claimed utility model is an active antenna described in RF patent No. 2274934. Known antenna contains an antenna element made in the form

печатного проводника с керамической подложкой, малошумящий усилитель с керамическими фильтрами, коаксиальный кабель с высокочастотным соединителем на конце, крышку с элементами крепления к проводящему экрану, при этом подложка антенного элемента выполнена в виде керамического корпуса стаканообразной формы с металлизированной внутренней полостью с уступом, на вершине которой расположен печатный проводник антенного элемента, покрытый защитным радиопрозрачным слоем, при этом малошумящий усилитель расположен на нижней металлизированной поверхности подложки во внутренней полости керамического корпуса, а вывод коаксиального кабеля проложен через боковое металлизированное отверстие подложки, закрытой металлизированной изнутри крышкой с магнитом и резьбовой втулкой, которая закреплена в уступе внутренней полости подложки. Однако это устройство имеет также недостатки - большие габариты и слабо подавляет внеполосные помехи.a printed conductor with a ceramic substrate, a low-noise amplifier with ceramic filters, a coaxial cable with a high-frequency connector at the end, a cover with fastening elements to the conductive screen, and the antenna element substrate is made in the form of a glass-shaped ceramic case with a metallized internal cavity with a ledge on top of which the printed conductor of the antenna element is located, covered with a protective radiolucent layer, while the low-noise amplifier is located on the bottom metallized the surface of the substrate in the inner cavity of the ceramic case, and the output of the coaxial cable is laid through the side metallized hole of the substrate, closed with a metallized inside lid with a magnet and a threaded sleeve, which is fixed in the ledge of the inner cavity of the substrate. However, this device also has drawbacks - large dimensions and weakly suppresses out-of-band interference.

Таким образом, техническим результатом заявленной полезной модели является уменьшение габаритов антенны и увеличение подавления внеполосных помех.Thus, the technical result of the claimed utility model is to reduce the dimensions of the antenna and increase the suppression of out-of-band interference.

Этот результат достигается за счет того, что в приемной активной антенне, содержащей антенный элемент, выполненный в виде печатного проводника с керамической подложкой, малошумящий усилитель с фильтром, коаксиальный кабель с высокочастотным соединителем на конце, крышку с элементами крепления к проводящему экрану, при этом подложка антенного элемента выполнена в виде керамического корпуса стаканообразной формы с металлизированной внутренней полостью с уступом, на вершине которой расположен печатный проводник антенного элемента, покрытый защитным радиопрозрачным слоем, малошумящий усилитель содержит по крайней мере один каскад усиления и расположен на нижней металлизированной поверхности подложки во внутренней полости керамического корпуса, а вывод коаксиального кабеля проложен через боковое металлизированное отверстие подложки, закрытой металлизированной изнутри крышкой с магнитом и резьбовой втулкой, которая закреплена в уступе внутренней полости подложки, упомянутый фильтр является фильтром на поверхностных акустических волнах (ПАВ-фильтр), подложка которого выполнена из природного или искусственного минерала.This result is achieved due to the fact that in the receiving active antenna containing the antenna element, made in the form of a printed conductor with a ceramic substrate, a low-noise amplifier with a filter, a coaxial cable with a high-frequency connector at the end, a cover with fasteners to the conductive screen, while the substrate the antenna element is made in the form of a glass-shaped ceramic case with a metallized internal cavity with a ledge, on top of which there is a printed conductor of the antenna element, Laced with a protective radiolucent layer, the low-noise amplifier contains at least one amplification stage and is located on the lower metallized surface of the substrate in the inner cavity of the ceramic body, and the output of the coaxial cable is routed through the side metallized hole of the substrate, closed by an internal metallized lid with a magnet and a threaded sleeve that is fixed in the ledge of the inner cavity of the substrate, said filter is a filter on surface acoustic waves (SAW filter), the substrate of which th made of natural or synthetic mineral.

В частном варианте выполнения антенны вывод кабеля через металлизированное отверстие снабжен резиновым патрубком с выступами.In a particular embodiment of the antenna, the cable outlet through the metallized hole is provided with a rubber pipe with protrusions.

В другом частном варианте выполнения антенны упомянутый фильтр расположен после первого каскада усиления малошумящего усилителя.In another particular embodiment of the antenna, said filter is located after the first amplification stage of the low noise amplifier.

Заявленная полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлен общий вид приемной активной антенны.The claimed utility model is illustrated in the drawing, which shows a General view of the receiving active antenna.

Как видно из чертежа, приемная активная антенна содержит антенный элемент, включающий печатный проводник 1 и диэлектрическую подложку 2 с металлизацией нижней поверхности 3, плату малошумящего усилителя 4, фильтр 5 на поверхностных акустических волнах (ПАВ-фильтр), высокочастотный кабель 6 с высокочастотным соединителем 7 на конце, резиновый патрубок 8, крышку 9 с металлической пластиной 10, магнитом 11 и резьбовой втулкой 12.As can be seen from the drawing, the receiving active antenna contains an antenna element including a printed conductor 1 and a dielectric substrate 2 with metallization of the lower surface 3, a low-noise amplifier board 4, a surface acoustic wave filter 5 (SAW filter), and a high-frequency cable 6 with a high-frequency connector 7 at the end, a rubber pipe 8, a cover 9 with a metal plate 10, a magnet 11 and a threaded sleeve 12.

Диэлектрическая подложка 2 антенного элемента выполнена в виде стаканообразного керамического корпуса с экранной металлизированной внутренней поверхностью 3 с уступом и металлизированным отверстием в боковой стенке, на вершине которой расположен печатный проводник 1 произвольной формы. Антенный элемент покрыт снаружи защитным радиопрозрачным слоем 13 для защиты печатного проводника от внешних воздействий.The dielectric substrate 2 of the antenna element is made in the form of a glass-shaped ceramic case with a screen metallized inner surface 3 with a step and a metallized hole in the side wall, on top of which there is a printed conductor 1 of arbitrary shape. The antenna element is coated externally with a protective radiolucent layer 13 to protect the printed conductor from external influences.

Вход малошумящего усилителя 4 электрически соединен с помощью перемычки 14 с печатным проводником 1 антенного элемента. При этом точка соединения выбирается из условия их оптимального согласования по импедансу. В схему малошумящего усилителя, содержащего по крайней мере один каскад усиления, включен ПАВ-фильтр. Плата малошумящего усилителя закреплена на металлизированной нижней поверхности диэлектрической подложки во внутренней полости стаканообразного керамического корпуса.The input of the low-noise amplifier 4 is electrically connected via a jumper 14 to the printed conductor 1 of the antenna element. In this case, the connection point is selected from the condition of their optimal matching by impedance. A SAW filter is included in the low-noise amplifier circuit containing at least one gain stage. The low-noise amplifier board is mounted on the metallized lower surface of the dielectric substrate in the inner cavity of the glass-like ceramic case.

После первого каскада усиления малошумящего усилителя 4 расположен многозвенный ПАВ-фильтр 5, при этом его подложка выполнена из природного или искусственного минерала, например, кварца, танталата лития, ниобата лития и т.п. Расположение ПАВ-фильтра после первого каскада усиления малошумящего усилителя выбрано из соображения минимизации коэффициента шума усилителя.After the first amplification stage of the low-noise amplifier 4, a multi-link SAW filter 5 is located, while its substrate is made of a natural or artificial mineral, for example, quartz, lithium tantalate, lithium niobate, etc. The location of the SAW filter after the first amplification stage of the low-noise amplifier is chosen to minimize the noise figure of the amplifier.

Высокочастотный кабель 6 служит для соединения выхода малошумящего усилителя 4 с приемным устройством. Один конец высокочастотного кабеля пропущен через резиновый патрубок 8 и распаян к выходу платы малошумящего усилителя, а на другой конец припаян высокочастотный соединитель 7.High-frequency cable 6 is used to connect the output of low-noise amplifier 4 with the receiving device. One end of the high-frequency cable is passed through the rubber pipe 8 and soldered to the output of the low-noise amplifier board, and the high-frequency connector 7 is soldered to the other end.

Резиновый патрубок 8 имеет специальные выступы, плотно вставлен в металлизированное отверстие керамического корпуса и служит для уплотнения вывода высокочастотного кабеля 6 из металлизированной внутренней полости керамического корпуса.The rubber pipe 8 has special protrusions, is tightly inserted into the metallized hole of the ceramic body and serves to seal the output of the high-frequency cable 6 from the metallized internal cavity of the ceramic body.

Крышка 9 в основе своей выполнена путем свободной заливки заподлицо с нижней плоскостью керамического корпуса пространства, образованного металлической пластиной 10, краями уступа керамического корпуса и боковой поверхностью кольцевого магнита 11, вмонтированного по центру крышки, полимерным составом, за счет чего получается герметичное соединение крышки со стаканообразным керамическим корпусом.The cover 9 is basically made by free pouring flush with the lower plane of the ceramic housing of the space formed by the metal plate 10, the ledges of the ceramic housing and the side surface of the ring magnet 11 mounted in the center of the cover, with a polymer composition, due to which a tight connection of the cover with a glass-like ceramic case.

Внутри кольцевого магнита расположена резьбовая втулка 12, которая имеет внешний диаметр, меньший внутреннего диаметра кольцевого магнита, выполнена из магнитного материала и служит одновременно его сердечником.A threaded sleeve 12 is located inside the annular magnet, which has an outer diameter smaller than the inner diameter of the annular magnet, is made of magnetic material and serves as its core at the same time.

Магнит кольцевой формы 11 и резьбовая втулка 12 служат для крепления активной антенны к проводящему экрану 15. Крепление с помощью резьбовой втулки 12 применяется, если проводящий экран выполнен из немагнитного материала, а с помощью магнита 11 - если проводящий экран выполнен из магнитного материала. В последнем случае кольцевой магнит 11 с резьбовой втулкой 12 из магнитного материала образуют так называемый "магнитный замок" с проводящим экраном 15.An annular magnet 11 and a threaded sleeve 12 are used to attach the active antenna to the conductive screen 15. Mounting with the threaded sleeve 12 is used if the conductive screen is made of non-magnetic material, and with the magnet 11 if the conductive screen is made of magnetic material. In the latter case, the annular magnet 11 with a threaded sleeve 12 of magnetic material form the so-called "magnetic lock" with a conductive screen 15.

При падении электромагнитной волны на антенный элемент с широкой диаграммой направленности, образованный печатным проводником 1 и диэлектрической подложкой 2 с металлизацией нижней поверхности 3, в последнем возникают высокочастотные колебания, порождающие высокочастотные токи на токопроводящих поверхностях антенного элемента.When an electromagnetic wave is incident on an antenna element with a wide radiation pattern formed by a printed conductor 1 and a dielectric substrate 2 with metallization of the lower surface 3, high-frequency oscillations occur in the latter, generating high-frequency currents on the conductive surfaces of the antenna element.

Расширение диаграммы направленности происходит за счет приподнимания антенного элемента над экранной плоскостью 15. Достигается это путем выполнения диэлектрической подложки с металлизированной нижней поверхностью в виде перевернутого "стакана", на вершине которого и располагается печатный проводник 1 произвольной формы. Наличие диэлектрического слоя на боковой поверхности "стакана" позволяет еще более расширить диаграмму направленности.The radiation pattern is expanded by raising the antenna element above the screen plane 15. This is achieved by making a dielectric substrate with a metallized lower surface in the form of an inverted "glass", on top of which there is a printed conductor 1 of arbitrary shape. The presence of a dielectric layer on the side surface of the "glass" allows you to further expand the radiation pattern.

Через перемычку 14 высокочастотный ток, возникающий в печатном проводнике 1, поступает на вход малошумящего усилителя 4, который расположен внутри замкнутого объема, образованного металлизированной внутренней полостью керамического корпуса и металлизированной Through the jumper 14, the high-frequency current arising in the printed conductor 1 is supplied to the input of a low-noise amplifier 4, which is located inside a closed volume formed by a metallized internal cavity of the ceramic body and a metallized

крышкой 9, и изолирован от прямого воздействия падающей электромагнитной волны. В малошумящем усилителе сигнал усиливается, фильтруется с помощью ПАВ-фильтра 5 и поступает на высокочастотный кабель б с высокочастотным соединителем 7, который в свою очередь соединен с входом приемного устройства.cover 9, and is isolated from direct exposure to an incident electromagnetic wave. In a low-noise amplifier, the signal is amplified, filtered using a SAW filter 5 and fed to a high-frequency cable b with a high-frequency connector 7, which in turn is connected to the input of the receiving device.

Наличие одного ПАВ-фильтра с подложкой из природного или искусственного минерала позволяет сократить габариты антенны и достичь большего подавления внеполосных помех.The presence of one SAW filter with a substrate of natural or artificial mineral can reduce the dimensions of the antenna and achieve greater suppression of out-of-band interference.

Claims

1. A receiving active antenna comprising an antenna element made in the form of a printed conductor with a ceramic substrate, a low-noise amplifier with a filter, a coaxial cable with a high-frequency connector at the end, a cover with fasteners to the conductive screen, while the antenna element substrate is made in the form of a ceramic body glass-shaped with a metallized internal cavity with a ledge, on top of which there is a printed conductor of the antenna element, covered with a protective radiolucent layer, at m low-noise amplifier contains at least one amplification stage and is located on the lower metallized surface of the substrate in the inner cavity of the ceramic body, and the output of the coaxial cable is routed through the side metallized hole of the substrate, closed with an inside metallized lid with a magnet and a threaded sleeve, which is fixed in the ledge of the inner cavity substrate, characterized in that the said filter is a filter on surface acoustic waves (SAW filter), the substrate of which is made from natural or artificial mineral.

2. The antenna according to claim 1, characterized in that the cable outlet through a metallized hole is equipped with a rubber pipe with protrusions.

3. The antenna according to one of claims 1 and 2, characterized in that said filter is located after the first amplification stage of a low-noise amplifier.