SI22517A - Mikrovalovna oddajno/sprejemna antenska glava - Google Patents

Abstract

Mikrovalovna oddajno/sprejemna antenska glava mikrovalovnega komunikacijskega sistema za oddajo in/ali sprejem ortogonalnih komponent linearno polariziranega mikrovalovnega radijskega signala za sprejem v enem ali dveh frekvenčnih področjih ali sprejem in oddajo v dveh frekvenčnih področjih alioddajo v enem ali dveh frekvenčnih področjih, okroglega ali pravokotnega prereza valovoda, je značilna po tem, da ima na bočni strani telesa (5) glave (1) izdelano vsaj eno ravnino s poglobitvijo(6), da je na to ravnino v poglobitev (6) vloženin pritrjen elektronski sklop (14). V ravnini je vsaj ena izvrtina v valovod (10, 11) in je vanjo vstavljena sonda (12, 13), ki štrli v valovod (10,11) in navzven in se električno in mehansko spoji na elektronski sklop (14). Konstrukcija po izumuomogoča izdelavo antenske glave izredne kompaktnosti, zanesljivosti in enostavnosti.

Description

MIKROVALOVNA ODDAJNO/SPREJEMNA ANTENSKA GLAVA

Predmet izuma je konstrukcija mikrovalovne oddajne in/ali sprejemne antenske glave mikrovalovnega komunikacijskega sistema. V okviru izuma je antenska glava za oddajo in/ali sprejem ortagonalnih komponent linearno polariziranega mikrovalovnega radijskega signala in to za sprejem v enem ali dveh frekvenčnih področjih, sprejem in oddajo v dveh frekvenčnih področjih ali oddajo v enem ali dveh frekvenčnih področjih. Antenska glava po izumu se uporablja v povezavi z refleksno površino, običajno paraboličnim krožnikom ali v izvedbi s sevalnim lijakom.

Najbolj običajna znana konstrukcija antenske glave je opisana npr. v patentni prijavi PCT/IB95/00313 in v patentu US 5,594,937, kjer je elektronski oddajni oz. sprejemni del fizično ločen od antenske glave oz. antene in je signal med elektronskim delom in antensko glavo/anteno voden po koaksialnem vodu. Slabost takšne konstrukcije je, da ima koaksialni vod dodatne konektorje, ki so potencialen vir okvar, hkrati pa koaksialni vod vnaša dodatno slabljenje signala. Takšna konstrukcija je konstrukcijsko zahtevna in nezanesljiva.

Konstrukcija antenske glave po patentu US 5,463,407 velik del opisanih pomanjkljivosti odpravlja s strukturo z dvema resonatorjema, kjer je manjši resonator kot samostojen mehanski sklop vgrajen v večji resonator in je elektronski del kot samostojna enota prigrajen neposredno na stranico antenske glave. Pomanjklivost te rešitve je več sestavnih delov in zato zahteva precizen postopek sestavljanja antenske glave. Koaksialni vodi med elektronskim sklopom in antensko glavo so bistveno krajši, vendar še vedno obstajajo in zahtevajo dodatna vodila v obliki črke U v resonatorju.

Naloga in cilj izuma je takšna konstrukcija mikrovalovne oddajne in/ali sprejemne antenske glave mikrovalovnega komunikacijskega sistema za sprejem v enem ali dveh frekvenčnih področjih, sprejem in oddajo v dveh frekvenčnih področjih ali oddajo v enem ali dveh frekvenčnih področjih ortagonalnih komponent linearno polarizranega mikrovalovnega radijskega signala. Antenska glava po izumu se uporablja v povezavi z refleksno površino, običajno paraboličnim krožnikom ali v izvedbi s sevalnim lijakom, kjer bosta antenska glava in pripadajoči elektronski sklop ena kompaktna fizična enota brez oz. z minimalnimi koaksialnimi vodi med elektronskim sklopom in anteno.

Po izumu je naloga rešena z mikrovalovno oddajno/sprejemno antensko glavo po neodvisnem patentnem zahtevku.

Izum bo opisan na izvedbenem primeru in slikah, ki prikazujejo:

Slika 1: antenska glava po izumu v povezavi s paraboličnim reflektorjem,

Slika 2: antenska glava valjaste oblike po prvem izvedbenem primeru v perspektivi,

Slika 3: antenska glava valjaste oblike po prvem izvedbenem primeru v narisu,

Slika 4: antenska glava valjaste oblike po prvem izvedbenem primeru v vzdolžnem prerezu,

Slika 5: antenska glava valjaste oblike po prvem izvedbenem primeru v pogledu od spredaj, to je smeri sprejema oz. oddaje elektromagnetnega valovanja,

Slika 6: antenska glava valjaste oblike po prvem izvedbenem primeru v prečnem prerezu pogleda od spredaj, to je smeri sprejema oz. oddaje elektromagnetnega valovanja,

Slika 7: antenska glava valjaste oblike po prvem izvedbenem primeru v sestavljenem stanju,

Slika 8: antenska glava valjaste oblike po drugem izvedbenem primeru v perspektivi, Slika 9: antenska glava valjaste oblike po drugem izvedbenem primeru v vzdolžnem prerezu,

Slika 10: antenska glava oblike pravokotnega kvadra po tretjem izvedbenem primeru v perspektivi.

Na sliki 1 je prikazana antenska glava 1 po izumu v povezavi s paraboličnim reflektorjem 4. Glava 1 je na reflektor 4 pritrjena z nosilcem 3 in s koaksialnim vodom 2 energijsko in signalno povezana na pomembno nižji frekvenci, v območju reda nekaj 10Mhz, z ustrezno električno napravo. Po izumu so oddajne frekvence v območju 5GHz do 6GHz in sprejemne frekvence v območju od 11 GHz do 13Ghz. V izvedbenem primeru je področje oddajne frekvence 5.470GHz - 5.725GHz in sprejemne frekvence 11.7GHz-12.1GHz.

Antenska glava 1 po sliki 2 po prvem izvedbenem primeru je v osnovi oblike valja. To pomeni, da je izdelana kot kovinski valj z dvema notranjima vzdolžnima okroglima koncentričnima valjastima votlinama, kjer je votlina večjega premera na čelni strani glave 1 in se votlina manjšega premera nadaljuje proti zadnji strani glave 1. Kot zadnjo stran glave 1 je razumeti stran, kjer je pokrov 9 s priključnim konektorjem 8. Navedeni votlini sta okrogla valovoda katerih premer je prilagojen dvema frekvenčnima področjema delovanja antenske glave. Valovoda sta prikazana na sliki 3 in sicer je valovod večjega premera valovod 10 in valovod manjšega premera valovod 11. Po prvem izvedbenem primeru je plašč osnovne oblike valja po pretežni dolžini odstranjen tako, da nastanejo štiri medsebojno pravokotne ravnine 7 in nastane v prerezu kvadrat z zaobljenimi robovi kot je vidno na sliki 6. Ravnine 7 so lahko enako ali različno dolge. Te ravnine 7 so poglobljene in v izvedbenem primeru oblikovane tako, da v ločene poglobitve 6 ležejo elektronske komponente elektronskega sklopa 14 posamično ali ločeno po skupinah. Elektronski sklop 14 sestavljajo substrat, npr. tiskano vezje in nanj pritrjene elektronske komponente, pri čemer so elektronske komponente razporejene le na eni strani substrata. Elektronski sklop 14 je takšne dimenzije, da njegov substrat leže na rob poglobitve ravnine 7 v utor, ki ima globino približno enako debelini substrata elektronskega sklopa 14. Konstrukcija je prikazana na sliki 3 in sliki 4. Funkcija tako oblikovanih poglobitev 6 je zmanjšanje medsebojnega vpliva elektromagnetnih emisij elektronskih komponent elektronskega sklopa 14. Posamezen elektronski sklop 14 v funkcionalni povezavi s še katerim od sosednjih elektronskih sklopov 14 nosi na eni strani vse potrebne elektronske komponente oddajnika in/ali sprejemnika. Po sliki 2 sta v ravninah 7 izvrtini za sondi 12 in 13. Sondi 12 in 13 imata funkcijo oddajne oz. sprejemne antene. Sonda 12 je vstavljena skozi prvo ravnino 7 tako, da štrli v valovod 10 večjega premera. Sonda 13 je vstavljena skozi drugo ravnino 7, ki je pravokotna na prvo ravnino 7 tako, da štrli v valovod 11 manjšega premera. V tako izelano telo glave 1 so na opisane ravnine 7 v tem izvedbenem primeru položeni in pritrjeni elektronski sklopi 14 tako, da elektronske komponente na njih ležejo v poglobitve 6. Sondi 12 in 13, ki sta že v telesu 5 glave 1 in iz njega štrlita tudi navzven, se električno in mehansko spojita na elektronski sklop 14. Elektronski sklopi 14 lahko imajo na zunanji strani primerno električno in mehansko zaščito, preko celotnega telesa glave 1 pa je lahko na znane načine pritrjen ustrezen znan zaščitni plašč. Sestavljena antenska glava 1 po prvem izvedbenem primeru je prikazana na sliki 7. Telo 5 glave 1 je na zadnji strani zaprto s pokrovom 9, ki se privije v navoj telesa glave 5 in ima na sredini pokrova priključni konektor 8. Sonda 12 in sonda 13 sta vedno nameščeni medsebojno pravokotno kot kažeta slika 5 in slika 6.

V drugem izvedbenem primeru po sliki 8 in sliki 9 so vse ravnine v plašču osnovne oblike valja prednostno enako dolge in razmeroma krajše kot v prvem izvedbenem primeru. Smisel take konstrukcije je, da so poglobitve 6 izdelane le v delu, kjer je v notranjosti valja valovod 11 manjšega premera. Tako je mogoče izdelati telo 5 glave 1 manjšega premera kot v prvem izvedbenem primeru. Posledica konstrukcije po drugem izvedbenem primeru pa je, da mora biti sonda 12 speljana vzdolž telesa 5 do ustrezne odprtine v valovodu 10 večjega premera. Ostale konstrukcijske značilnosti so enake kot v prvem izvedbenem primeru.

V tretjem izvedbenem primeru, ki ga prikazuje slika 10 je antenska glava 1 v osnovi oblike kvadra. Na zadnji strani ima pokrov 9 s pritrjenim priključnim konektorjem 8. Dimenziji stranic valovoda pravokotnega prereza sta definirani ustrezno za delovanje v dveh frekvenčnih področjih oddaje oz. sprejema. Dimenziji notranjih stranic prereza pravokotne oblike v tem izvedbenem primeru prevzemata funkcijo različnih premerov okroglih valovodov v prvem in drugem izvedbenem primeru. V zunanjih stenah telesa 5 glave oblike kvadra so izdelane poglobitve 6. Te poglobitve 6 so izdelane tako, da v njih ležejo elektronske komponente elektronskega sklopa 14. Elektronski sklop 14, k je v funkcionalni povezavi s še katerim od sosednjih sklopov, nosi na eni strani vse potrebne elektronske komponente oddajnika in/ali sprejemnika. V ravninah sta izvrtini za sondi 12 in 13. Sonda 12 je vstavljena skozi prvo ravnino tako, da štrli v valovod iz širše stranice. Sonda 13 je vstavljena skozi drugo ravnino, ki je pravokotna na prvo ravnino tako, da štrli v valovod iz ožje stranice. V tako izdelano telo glave 1 so na opisane ravnine položeni in pritrjeni elekronski sklopi 14 tako, da elektronske komponente na njih ležejo v poglobitve 6. Sondi 12 in 13, ki sta že v telesu 5 glave 1 in iz njega štrlita tudi navzven, se električno in mehansko spojita na elektronska sklopa 14. Ostale konstrukcijske značilnosti so enake kot v prvem izvedbenem primeru.

V okviru izuma je tudi možnost, da so poglobitve izdelane kot celoviti prostori v obliki bazena z ravnim dnom in se elektronskih sklopi vstavijo v te prostore tako, da so s hrbtno stranjo, torej s strani substrata kjer ni elektronskih elementov, nameščeni na dno teh prostorov in obrnjeni v telo glave in nanj pritrjeni. Substrati elektronskega dela, ki so torej položeni na dno prostorov v telesu glave so lahko tudi s kovinskimi pregradami med elektronskimi komponentami in/ali skupinami elektronskih komponent pritrjeni na telo glave. Smiselno razmeščene kovinske pregrade postavijo ločnice med elektronskimi komponentami in/ali elektronskimi sklopi in tako vplivajo na zmanjšanje medsebojnega vpliva elektromagnetnih emisij elektronskih komponent elektronskega sklopa. Pregrade so oblike vertikalne stene z vertikalnimi skoznimi luknjami za pritrdilne vijake in se pregrade s pritrdilnimi vijaki hkrati z elektronskimi sklopi pritrdijo na telo glave. Višina pregrade, ki je ločilna stena, je za debelno substrata manjša od globine poglobitve v ravnini telesa antene. V ravnini je vsaj ena izvrtina v valovod in vanjo je vstavljena sonda, ki štrli v valovod. Sonda je v telesu glave in iz njega štrli navzven in se električno in mehansko spoji na elektronski sklop. Elektronski sklop, predvsem kadar je način pritrditve tak, da so elektronske komponente obrnjene navznoter v poglobitev, lahko ima na zunanji strani primerno električno in mehansko zaščito, preko celotnega telesa glave pa je na znane načine pritrjen ustrezen znan zaščitni plašč.

Mikrovalovna oddajno/sprejemna antenska glava mikrovalovnega komunikacijskega sistema je torej značilna po tem, da ima na bočni strani telesa glave izdelano vsaj eno ravnino s poglobitvijo in je v to poglobitev položen in pritrjen vsaj en elektronski sklop tako, da elektronski sklop leže v poglobitev. Število ravnin in poglobitev je od ena do štiri. Elektronski sklop ima elektronske komponente razporejene le na eni strani. Poglobitve so oblikovane tako, da v ločene poglobitve ležejo elektronske komponente na elektronskem sklopu posamično ločeno in/ali po skupinah ločeno ali pa so oblikovane kot enovit prostor v obliki bazena, kjer elektronske komponente ali skupine elektronskih komponent niso fizično ločene. Elektronski sklop leži in je pritrjen na rob poglobitve ravnine v utor, ki ima globino približno enako debelini substrata elektronskega sklopa ali pa leže s substratom na dno poglobitve in je nanj pritrjen s kovinskimi pregradami. V ravnini je vsaj ena izvrtina v valovod in vanjo je vstavljena sonda, ki štrli v valovod. Sonda je v telesu glave in iz njega štrli navzven in se električno in mehansko spoji na elektronski sklop. Elektronski sklop lahko ima na zunanji strani primerno električno in mehansko zaščito, preko celotnega telesa glave pa je na znane načine pritrjen ustrezen znan zaščitni plašč.

Vsi izvedbeni primeri so bili opisani za sprejem v dveh frekvenčnih področjih ali sprejem in hkratno oddajo ali za oddajo v dveh frekvenčnih področjih ortagonalnih komponent linearno polarizranega mikrovalovnega radijskega signala. Razume pa se, daje v okviru izuma izvedljiva tudi ustrezna konstrukcija z le eno sondo za sprejem v enem frekvenčnem področju ali oddajo v enem frekvenčnem področju. Prav tako je razumljivo, da v primeru delovanja v enem frekvenčnem področju lahko zadošča le en elektronski sklop oz. v primeru delovanja v dveh frekvenčnih področjih najmanj dvoje elektronskih sklopov, čeprav so bili vsi izvedbeni primeri opisani s štirimi elektronskimi sklopi. Število ravnin s poglobitvami ter pripadajočimi elektronskimi sklopi je lahko od ena do štiri. Število ravnin s poglobitvami ustreza številu potrebnih elektronskih sklopov. V izvedbenih primerih so bile opisane poglobitve v obliki, ki ustrezajo razporeditvi in fizični ločitvi elektronskih komponent elektronskega sklopa. Razumljivo je, da so poglobitve v okviru izuma lahko izdelane tudi drugače, na primer kot pravokoten ali drugačen prostor, kjer elektronske komponente ali skupine elektronskih kompnent medsebojno niso fizično ločene temveč so vse v istem prostoru poglobitve.

Konstrukcija po izumu omogoča izdelavo antenske glave izredne kompaktnosti, zanesljivosti in enostavnosti.

Claims (10)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Mikrovalovna oddajno/sprejemna antenska glava mikrovalovnega komunikacijskega sistema za oddajo in/ali sprejem ortagonalnih komponent linearno polariziranega mikrovalovnega radijskega signala in to za sprejem v enem ali dveh frekvenčnih področjih ali sprejem in oddajo v dveh frekvenčnih področjih ali oddajo v enem ali dveh frekvenčnih področjih, okroglega ali pravokotnega prereza valovoda, pri čemer se antenska glava uporablja v povezavi z refleksno površino, običajno paraboličnim krožnikom ali v izvedbi s sevalnim lijakom in je frekvenčno področje delovanja antenske glave v mikrovalovnem frekvenčnem področju, označena s tem, da ima na bočni strani telesa (5) glave (1) izdelano vsaj eno ravnino (7) s poglobitvijo (6) in je v to poglobitev (6) položen in pritrjen vsaj en elektronski sklop (14) tako, da elektronski sklop leže v poglobitev (6).
2. 2. Mikrovalovna antenske glava po zahtevku 1, označena s tem, da je število ravnin in poglobitev (6) od ena do štiri.
3. 3. Mikrovalovna antenska glava po zahtevku 1, označena s tem, da ima elektronski sklop (14) elektronske komponente razporejene le na eni strani.
4. 4. Mikrovalovna antenska glava po zahtevku 1, označena s tem, da so poglobitve (6) oblikovane tako, da v ločene poglobitve ležejo elektronske komponente na elektronskem sklopu (14) posamično ločeno in/ali po skupinah ločeno.
5. 5. Mikrovalovna antenske glava po zahtevku 1, označena s tem, da so poglobitve (6) v telesu glave oblikovane kot enovit prostor, kjer elektronske komponente ali skupine elektronskih komponent niso fizično ločene.
6. 6. Mikrovalovna antenske glava po zahtevku 1, označena s tem, da elektronski sklop (14) leži in je pritrjen na rob poglobitve (6) ravnine v utor, ki ima globino približno enako debelini substrata elektronskega sklopa (14).
7. 7. Mikrovalovna antenske glava po zahtevku 1, označena s tem, da elektronski sklop (14) leže s substratom na dno poglobitve (6) in je nanj pritrjen, prednostno s kovinskimi pregradami.
8. 8. Mikrovalovna antenska glava po zahtevku 1, označena s tem, da je v ravnini vsaj ena izvrtina v valovod (10, 11) in je vanjo vstavljena sonda (12, 13), ki štrli v valovod (10, 11).
9. 9. Mikrovalovna antenska glava po zahtevku 1, označena s tem, da je sonda (12, 13) v telesu (5) glave (1) in iz njega štrli navzven in se električno in mehansko spoji na elektronski sklop (14).
10. 10 Mikrovalovna antenske glava po zahtevku 1, označena s tem, da lahko ima elektronski sklop (14) na zunanji strani primerno električno in mehansko zaščito, preko celotnega telesa (5) glave (1) pa je na znane načine pritrjen ustrezen znan zaščitni plašč.