RU94065U1

RU94065U1 - RECEIVING ACTIVE ANTENNA

Info

Publication number: RU94065U1
Application number: RU2009148338/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Бойко
Original assignee: Сергей Николаевич Бойко
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2010-05-10
Also published as: DE202010016969U1

Abstract

1. Приемная активная антенна, содержащая антенный элемент в виде печатного проводника с диэлектрической подложкой, выполненной стаканообразной формы с металлизированной внутренней полостью, на вершине которой расположен печатный проводник антенного элемента, покрытый радиопрозрачным слоем, малошумящий усилитель с фильтром, расположенным на нижней металлизированной поверхности подложки, перемычки, соединяющей печатный проводник с входом малошумящего усилителя, коаксиальный кабель с высокочастотным соединителем на конце и крышку, отличающаяся тем, что малошумящий усилитель выполнен двухкаскадным в виде одной микросборки и включенной перед ней ограничительной диодной сборки, а между каскадами усилителя установлен антенный керамический фильтр, подключенный к внешним выводам микросборки, при этом крышка выполнена магнитной, а антенный элемент, крышка и кабельный вывод покрыты защитным полимерным слоем. ! 2. Приемная активная антенна по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя полость диэлектрического корпуса-подложки заполнена герметиком в схеме МШУ ПАВ-фильтр с герметичным корпусом. 1. The receiving active antenna, comprising an antenna element in the form of a printed conductor with a dielectric substrate, made in a glass-like shape with a metallized internal cavity, at the top of which there is a printed conductor of the antenna element coated with a radio-transparent layer, a low-noise amplifier with a filter located on the lower metallized surface of the substrate, jumpers connecting the printed conductor to the input of a low-noise amplifier, a coaxial cable with a high-frequency connector at the end and a cover, about characterized by the fact that the low-noise amplifier is made in two stages in the form of one microassembly and a restrictive diode assembly in front of it, and an antenna ceramic filter connected to the external terminals of the microassembly is installed between the amplifier cascades, the lid is made magnetic, and the antenna element, the lid, and the cable outlet are covered protective polymer layer. ! 2. The receiving active antenna according to claim 1, characterized in that the internal cavity of the dielectric body-substrate is filled with sealant in the LNA filter SAW filter with a sealed housing.

Description

Полезная модель относится к радиотехнике, в частности к антеннам, и может быть использована для приема, усиления и фильтрации радиосигналов, в частности в качестве активной приемной антенны в аппаратуре пользователей космических навигационных систем (GPS, ГЛОHACC/GPS/GALILEO).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, GLONACC / GPS / GALILEO).

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 (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 covered by a metal screen, the antenna element with the amplifier is placed inside the modular case, the cable is pulled out, and the place where the cable exits from the case is compressed mechanically (Motorola GPS Products - On core User's Guide Revisi on 5.008 / 30/02, Motorola website: http://www.motorola.com/ru/).

Эта конструкция не обеспечивает достаточную механическую прочность антенны и 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 сложность конструкции.This design does not provide sufficient mechanical strength of the antenna and a sufficient gain at angles close to the screen plane, which leads to loss of signal from satellites located near the horizon. The antenna is also not tight enough due to leaks in the joints, and also has large dimensions and design complexity.

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/).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 uses an additional steel adapter plate (GPS Antenna / Rev.2.05 (8/18/97), Motorola website: 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 сложность конструкции.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 has large dimensions and design complexity.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является активная антенна, описанная в патенте РФ №2274934, опубл. 20.04.06 г. Известная антенна содержит антенный элемент, выполненный в виде 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.Closest to the claimed utility model is an active antenna described in RF patent No. 2274934, publ. 04/20/06, The known antenna contains an antenna element made in the form of 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, while the substrate of the antenna element is made in the form a ceramic cup-shaped case 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 cm, the low noise amplifier located on the bottom surface of the metallized substrate in the inner cavity of the ceramic case, and the output of the coaxial cable is laid through the side opening metallized substrate, a closed metallized inside lid with a magnet and a threaded sleeve which is fastened in the inner ledge of the cavity substrate.

Однако это устройство имеет также недостатки - большие габариты и сложность конструкции.However, this device also has disadvantages - large dimensions and design complexity.

Технической задачей заявленной полезной модели является уменьшение габаритов антенны, упрощение конструкции и повышение технологичности изготовления и надежности приемной активной антенны.The technical task of the claimed utility model is to reduce the dimensions of the antenna, simplify the design and increase the manufacturability and reliability of the receiving active antenna.

Технический результат достигается тем, что малошумящий усилитель выполнен двухкаскадным в виде одной микросборки и включенной перед ней ограничительной диодной сборкой, а между каскадами усилителя установлен антенный керамический фильтр, подключенный к внешним выводам микросборки, при этом крышка выполнена магнитной, а антенный элемент, крышка и кабельный вывод покрыты защитным полимерным слоем, а в случае с ПАВ-фильтром внутренняя полость диэлектрического корпуса заполнена герметиком.The technical result is achieved by the fact that the low-noise amplifier is made in two stages in the form of a single microassembly and a restrictive diode assembly is included in front of it, and an antenna ceramic filter connected to the external terminals of the microassembly is installed between the amplifier cascades, the lid is made magnetic and the antenna element, the lid and cable the output is covered with a protective polymer layer, and in the case of a SAW filter, the internal cavity of the dielectric housing is filled with sealant.

Общий вид заявляемой приемной активной антенны с кондуктивной связью представлен на фиг.1.A General view of the inventive receiving active antenna with conductive coupling is presented in figure 1.

Приемная активная антенна состоит из антенного элемента, включающего печатный проводник 1 и диэлектрическую подложку 2 с металлизацией нижней поверхности 3, платы малошумящего усилителя 4 с ограничительной диодной сборкой 5 и фильтром 6, высокочастотного кабеля 7 с высокочастотным соединителем 8 на конце, крышки 9, защитного полимерного слоя 10, перемычки 11.The receiving active antenna consists of 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 with a restrictive diode assembly 5 and a filter 6, a high-frequency cable 7 with a high-frequency connector 8 at the end, a cover 9, a protective polymer layer 10, jumper 11.

Диэлектрическая подложка 2 антенного элемента выполнена в виде стаканообразного корпуса с экранной металлизированной внутренней поверхностью 3 и металлизированным отверстием в боковой стенке, на вершине которой расположен печатный проводник 1 произвольной формы. Подложка антенного элемента может быть выполнена как из высокопрочной керамики, так и из диэлектрического полимерного вещества. Второй вариант исполнения корпуса подложки более дешевый, но менее прочный.The dielectric substrate 2 of the antenna element is made in the form of a cup-shaped body with a screen metallized inner surface 3 and a metallized hole in the side wall, on top of which there is a printed conductor 1 of arbitrary shape. The substrate of the antenna element can be made of both high-strength ceramic and a dielectric polymer substance. The second embodiment of the substrate body is cheaper, but less durable.

Плата 4 малошумящего усилителя (МШУ) закреплена на металлизированной нижней поверхности диэлектрической подложки во внутренней полости стаканообразного корпуса. Плата МШУ включает собственно двухкаскадный усилитель, выполненный в виде одной микросборки, ограничительную диодную сборку 5, включенную перед микросборкой, и керамический фильтр 6, включенный между каскадами усилителя к внешним выводам микросборки.The low-noise amplifier board (LNA) 4 is mounted on the metallized lower surface of the dielectric substrate in the inner cavity of the glass-like casing. The LNA board includes a two-stage amplifier itself, made in the form of a single microassembly, a restrictive diode assembly 5, included before the microassembly, and a ceramic filter 6, connected between the stages of the amplifier to the external terminals of the microassembly.

В частном варианте антенный фильтр 6, выполненный в герметичном корпусе в виде фильтра на поверхностных акустических волнах (ПАВ-фильтр), при этом внутренняя полость корпуса-подложки заполнена герметиком.In a particular embodiment, the antenna filter 6 is made in a sealed enclosure in the form of a filter on surface acoustic waves (SAW filter), while the internal cavity of the substrate body is filled with sealant.

Керамический фильтр, также как и ПАВ-фильтр включены после первого каскада усиления малошумящего усилителя 4. Вход малошумящего усилителя 4 электрически соединен с помощью перемычки 11 с печатным проводником 1 антенного элемента, обеспечивая кондуктивный тип связи. При этом точка соединения выбирается из условия их оптимального согласования по импедансу.The ceramic filter, as well as the SAW filter, are turned on after the first amplification stage of the low-noise amplifier 4. The input of the low-noise amplifier 4 is electrically connected via a jumper 11 to the printed conductor 1 of the antenna element, providing a conductive type of coupling. In this case, the connection point is selected from the condition of their optimal matching by impedance.

Высокочастотный кабель 7 служит для соединения выхода малошумящего усилителя 4 с приемным устройством. Один конец высокочастотного кабеля пропущен через боковое отверстие в подложке и распаян к выходу платы малошумящего усилителя, а на другой конец припаян высокочастотный соединитель 8.High-frequency cable 7 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 a side hole in the substrate and soldered to the output of the low-noise amplifier board, and the high-frequency connector 8 is soldered to the other end.

Крышка 9 выполнена из проводящего материала, обладающего остаточной намагниченностью, и соединена с диэлектрическим корпусом. Крышка служит также для крепления активной антенны к проводящему экрану 12, образуя с ним так называемый "магнитный замок".The cover 9 is made of a conductive material having a residual magnetization, and is connected to a dielectric housing. The cover also serves to mount the active antenna to the conductive screen 12, forming with it the so-called "magnetic lock".

Снаружи антенный элемент и крышка покрыты защитным полимерным слоем 10, имеющем продолжение на высокочастотный кабель 7 в форме патрубка.Outside, the antenna element and the cover are covered with a protective polymer layer 10, which is continued to the high-frequency cable 7 in the form of a pipe.

При падении электромагнитной волны на антенный элемент с широкой диаграммой направленности, который образован печатным проводником 1 и диэлектрической подложкой 2 с металлизацией нижней поверхности 3, в нем 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, which is formed by a printed conductor 1 and a dielectric substrate 2 with metallization of the lower surface 3, high-frequency oscillations arise in it, generating high-frequency currents on the conductive surfaces of the antenna element.

Расширение диаграммы направленности происходит за счет приподнимания антенного элемента над экранной плоскостью 12. 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 12. This is achieved by making a dielectric substrate with a metallized bottom surface in the form of an inverted "glass", on top of which is located 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 11 высокочастотный ток, возникающий в печатном проводнике 1, поступает на вход малошумящего усилителя 4, который расположен внутри замкнутого объема, образованного металлизированной внутренней полостью диэлектрического корпуса 2 и проводящей (металлизированной) крышкой 9, и изолирован от прямого воздействия падающей электромагнитной волны, В малошумящем усилителе сигнал усиливается, фильтруется с помощью фильтра 6 и поступает на высокочастотный кабель 7 с высокочастотным соединителем 8, который в свою очередь соединен с входом приемного устройства.Through the jumper 11, the high-frequency current arising in the printed conductor 1 is fed to the input of a low-noise amplifier 4, which is located inside a closed volume formed by a metallized internal cavity of the dielectric housing 2 and a conductive (metallized) cover 9, and is isolated from direct exposure to an incident electromagnetic wave, V low-noise amplifier, the signal is amplified, filtered using filter 6 and fed to high-frequency cable 7 with high-frequency connector 8, which in turn is connected to the course of the receiving device.

Стоящая на входе малошумящего усилителя ограничительная диодная сборка 5 служит для защиты входного каскада МШУ от выхода из строя при наличии постороннего сигнала большой мощности (помехи).The restrictive diode assembly 5 at the input of the low-noise amplifier serves to protect the input stage of the LNA from failure in the presence of an extraneous signal of high power (interference).

Выполнение двухкаскадного усилителя в виде одной микросборки, совмещение функций крышки и магнита в крышке из намагниченного материала, формирование общего для корпуса, крышки и ввода кабеля полимерного защитного слоя позволяет сократить габариты антенны, упростить конструкцию, повысить технологичность изготовления и надежность приемной активной антенны.The implementation of a two-stage amplifier in the form of a single microassembly, combining the functions of the lid and the magnet in the lid of magnetized material, the formation of a polymer protective layer common to the body, lid and cable entry allows you to reduce the dimensions of the antenna, simplify the design, increase the manufacturability and reliability of the receiving active antenna.

Заполнение внутренней полости диэлектрического корпуса-подложки герметиком в случае использования в схеме МШУ ПАВ-фильтра с герметичным корпусом не влияет на его работу с учетом этого заполнения, но позволяет сделать антенну абсолютно герметичной и максимально надежной.Filling the internal cavity of the dielectric housing substrate with a sealant in the case of using a SAW filter with a sealed housing in the LNA scheme does not affect its operation, taking into account this filling, but allows the antenna to be absolutely tight and as reliable as possible.

Claims

1. The receiving active antenna, comprising an antenna element in the form of a printed conductor with a dielectric substrate, made in a glass-like shape with a metallized internal cavity, at the top of which there is a printed conductor of the antenna element coated with a radio-transparent layer, a low-noise amplifier with a filter located on the lower metallized surface of the substrate, jumpers connecting the printed conductor to the input of a low-noise amplifier, a coaxial cable with a high-frequency connector at the end and a cover, about characterized by the fact that the low-noise amplifier is made in two stages in the form of one microassembly and a restrictive diode assembly in front of it, and an antenna ceramic filter connected to the external terminals of the microassembly is installed between the amplifier cascades, the lid is made magnetic, and the antenna element, the lid, and the cable outlet are covered protective polymer layer.

2. The receiving active antenna according to claim 1, characterized in that the internal cavity of the dielectric body-substrate is filled with sealant in the LNA filter SAW filter with a sealed body.