RU2349995C2 - Receiving active aerial - Google Patents
Receiving active aerial Download PDFInfo
- Publication number
- RU2349995C2 RU2349995C2 RU2007110530/09A RU2007110530A RU2349995C2 RU 2349995 C2 RU2349995 C2 RU 2349995C2 RU 2007110530/09 A RU2007110530/09 A RU 2007110530/09A RU 2007110530 A RU2007110530 A RU 2007110530A RU 2349995 C2 RU2349995 C2 RU 2349995C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- low
- noise amplifier
- substrate
- metallized
- antenna
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к антенной технике 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 invention relates to antenna technology 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 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 сигналов от спутников, находящихся вблизи горизонта. Антенна также недостаточно герметична в силу негерметичности мест соединений (Motorola GPS Products-On core User's Guide Revision 5.008/30/02, сайт фирмы Motorola: http://www.motorola.com/ru/).Known active receiving 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, an antenna element with an 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 the loss of signals from satellites located near the horizon. The antenna is also not tight enough due to leaks in the connection points (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 (МШУ) 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 дополнительная 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.Also known is a receiving active antenna comprising a printed conductor with a ceramic substrate, a low-noise amplifier (LNA) with ceramic filters, a coaxial cable with a high-frequency connector at the end, a cover with fasteners to a conductive screen that does not have mounting holes in the bottom cover, and when mounting an active antenna to a non-magnetic screen, an additional steel adapter plate is used (GPS Antenna / Rev. 2.05 (8/18/97) Motorola's 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.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой приемной активной антенне является приемная активная антенна, содержащая подложку в виде корпуса стаканообразной формы с металлизированной внутренней полостью с уступом, на вершине которой расположен печатный проводник антенного элемента, покрытый защитным радиопрозрачным слоем, малошумящий усилитель, расположенный 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 (патент РФ №2274934, опубл. 20.04.2006 г.). Вход малошумящего усилителя электрически соединен с печатным проводником антенного элемента с помощью перемычки, а вывод коаксиального кабеля уплотнен резиновым патрубком с внутренним и внешним выступами. Антенна обладает широкой диаграммой направленности за счет совмещения функций корпуса и керамической подложки, повышенной механической прочностью, надежностью и миниатюрностью. Однако связь печатного проводника антенного элемента с входом МШУ выполнена с помощью перемычки. Это требует выполнения тонкого отверстия в керамическом корпусе-подложке, что нетехнологично и усложняет процесс металлизации корпуса и порождает риск нарушения герметизации внутреннего объема корпуса антенны, в котором расположен МШУ, в процессе эксплуатации антенны.The closest in technical essence to the proposed receiving active antenna is a receiving active antenna containing a substrate in the form of a glass-shaped body 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 located on the internal metallized the surface of the substrate, and the output of the coaxial cable is laid through the side metallized hole of the substrate, closed metal ized lid inside with a magnet and a threaded sleeve which is fastened in the inner ledge of the cavity substrate (RF №2274934 patent publ. 20.04.2006 g). The input of the low-noise amplifier is electrically connected to the printed conductor of the antenna element using a jumper, and the output of the coaxial cable is sealed with a rubber pipe with internal and external protrusions. The antenna has a wide radiation pattern due to the combination of the functions of the body and ceramic substrate, increased mechanical strength, reliability and miniature. However, the connection of the printed conductor of the antenna element with the input of the LNA is made using a jumper. This requires making a thin hole in the ceramic case-substrate, which is non-technological and complicates the process of metallization of the case and poses a risk of violation of the sealing of the internal volume of the antenna housing in which the LNA is located during operation of the antenna.
В основу изобретения поставлена задача повышения технологичности изготовления и надежности приемной активной антенны.The basis of the invention is the task of improving the manufacturability and reliability of the receiving active antenna.
Это достигается тем, что в металлизированном слое внутренней полости подложки и в земляной поверхности платы малошумящего усилителя выполнены щелевидные отверстия связи одинаковой геометрической формы с соотношением ширины к длине щели соответственно 0,1-:-0,2, расположенные избирательно под печатным проводником, а входная цепь усилителя выполнена в виде отрезка микрополосковой линии, который расположен под указанными отверстиями связи перпендикулярно им, и снабжена диодной сборкой, причем плата малошумящего усилителя электропроводно закреплена на металлизированной нижней поверхности подложки, обеспечивая нахождение щелевидного отверстия в земляной плоскости платы малошумящего усилителя под щелевидным отверстием в металлизерованном слое внутренней полости подложки.This is achieved by the fact that in the metallized layer of the inner cavity of the substrate and in the earth surface of the low-noise amplifier board, slot-like communication holes are made of the same geometric shape with a ratio of width to slit length of 0.1 -: - 0.2, respectively, located selectively under the printed conductor, and the input the amplifier circuit is made in the form of a microstrip line segment, which is located under the indicated communication holes perpendicular to it, and is equipped with a diode assembly, the low-noise amplifier board being electrically conductive mounted on the metallized bottom surface of the substrate, providing a slot-like hole in the earth plane of the low-noise amplifier board under the slot-like hole in the metallized layer of the inner cavity of the substrate.
На фиг.1 представлен общий вид заявляемой приемной активной антенны.Figure 1 presents a General view of the inventive receiving active antenna.
На фиг.2 представлен вид по стрелке «А».Figure 2 presents a view along arrow "A".
На фиг.3 представлен общий вид приемной активной антенны в герметичном исполнении.Figure 3 presents a General view of the receiving active antenna in a sealed design.
Приемная активная антенна (фиг.1) состоит из антенного элемента, включающего печатный проводник 1 и диэлектрическую подложку 2 с металлизацией нижней поверхности 3, в которой выполнено отверстие щелевидной формы 4а, платы малошумящего усилителя 5 с отверстием связи щелевидной формы 4б в земляной поверхности платы, ограничительной диодной сборки 6, фильтра 7, высокочастотного кабеля 8 с высокочастотным соединителем 9 на конце, резинового патрубка 10, крышки 11 с металлической пластиной 12, магнитом 13 и резьбовой втулкой 14.The receiving active antenna (Fig. 1) consists of an antenna element including a printed
Диэлектрическая подложка 2 антенного элемента выполнена в виде стаканообразного корпуса с экранной металлизированной внутренней поверхностью 3 с уступом и металлизированным отверстием в боковой стенке, на вершине которой расположен печатный проводник 1 произвольной формы. В металлизированном слое 3 имеется отверстие связи щелевидной формы 4а, которое расположено полностью под печатным проводником 1 и центр которого смещен относительно центра печатного проводника, а его минимальный размер (ширина щели) составляет 0,1…0,2 от максимального размера (длины щели). 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. Снаружи антенный элемент покрыт защитным радиопрозрачным слоем 15.The
Малошумящий усилитель 5 выполнен на плате, в земляной поверхности которой имеется отверстие связи щелевидной формы 4б (щель), причем геометрическая форма отверстия связи 4б полностью идентична форме отверстия связи 4а в металлизированном слое 3 стаканообразного корпуса, а входная цепь МШУ выполнена в виде отрезка микрополосковой линии, который проходит под вышеупомянутыми щелями перпендикулярно им, пересекает их и заканчивается ограничительной диодной сборкой 6 (фиг.2).The low-
Плата малошумящего усилителя закреплена с электрическим контактом на металлизированной нижней поверхности подложки (во внутренней полости стаканообразного корпуса-подложки) таким образом, что щелевидное отверстие связи 4б в земляной плоскости платы МШУ находится строго под щелевидным отверстием 4а в металлизированном слое 3 стаканообразного корпуса-подложки 2 и ничем от него не отделено. Площадь щелевидного отверстия связи 4б в земляной плоскости платы МШУ должна быть немного больше площади щелевидного отверстия 4а в металлизированном слое 3 подложки для компенсации технологического разброса на установку платы МШУ на нижней металлизированной поверхности подложки. Следовательно, превышение характерных размеров отверстия связи 4б над соответствующими размерами отверстия связи 4а должно определяться допуском на точность установки платы МШУ в корпусе-подложке антенны.The low-noise amplifier board is fixed with an electrical contact on the metallized lower surface of the substrate (in the inner cavity of the glass-like enclosure-substrate) in such a way that the slit-like communication hole 4b in the ground plane of the LNA board is strictly under the slit-like hole 4a in the
Расположение щелевидного отверстия связи 4а в нижнем металлизированном слое 3 подложки 2 относительно печатного проводника 1 (а следовательно, и расположение щели связи 4б на плате МШУ), размеры щелевидного отверстия и длина отрезка микрополосковой линии, выходящего за ширину щели находятся расчетным путем, в том числе и для случая приема сигналов круговой поляризации заданного направления вращения. В последнем случае печатный проводник 1 должен иметь конфигурацию, обеспечивающую излучение (прием) поля круговой поляризации, а щель должна располагаться избирательно относительно геометроической формы печатного проводника.The location of the slit-like hole of the connection 4a in the lower
С целью фильтрации внеполосных помех в схему малошумящего усилителя включены фильтры, керамические или на поверхностных акустических волнах (ПАВ-фильтры). Применение ПАВ-фильтров предпочтительнее тогда, когда требуется увеличение подавления внеполосных помех, так как он может иметь большее число звеньев при меньших размерах, чем керамический фильтр. Однако такой ПАВ-фильтр обладает большими полосовыми потерями при относительно широкой (в несколько процентов) рабочей полосе частот и должен быть расположен после первого каскада усиления малошумящего усилителя из сображения минимизации коэффициента шума усилителя. Если же условия работы антенны таковы, что необходимо ограничить воздействие внеполосных помех уже на первый каскад усиления малошумящего усилителя, то необходимо применять керамический фильтр, расположенный на входе малошумящего усилителя, либо использовать оба фильтра, керамический и ПАВ-фильтр, расположив первый на входе малошумящего усилителя, а второй после первого каскада усиления.In order to filter out-of-band interference, low-noise amplifier circuitry includes filters, ceramic or surface acoustic waves (SAW filters). The use of SAW filters is preferable when an increase in the suppression of out-of-band interference is required, since it can have a larger number of links at smaller sizes than a ceramic filter. However, such a SAW filter has large band losses with a relatively wide (several percent) operating frequency band and should be located after the first amplification stage of the low-noise amplifier from the minimizing noise figure of the amplifier. If the operating conditions of the antenna are such that it is necessary to limit the influence of out-of-band interference already on the first cascade of amplification of a low-noise amplifier, then it is necessary to use a ceramic filter located at the input of a low-noise amplifier, or use both filters, a ceramic and a SAW filter, placing the first at the input of a low-noise amplifier , and the second after the first gain stage.
Высокочастотный кабель 8 служит для соединения выхода малошумящего усилителя 5 с приемным устройством. Один конец высокочастотного кабеля пропущен через резиновый патрубок 10 и распаян к выходу платы малошумящего усилителя, а на другой конец припаен высокочастотный соединитель 9.High-
Резиновый патрубок 10 имеет специальные выступы для фиксации, плотно вставлен в металлизированное отверстие корпуса-подложки и служит для уплотнения вывода высокочастотного кабеля 8 из металлизированной внутренней полости корпуса-подложки.The rubber pipe 10 has special protrusions for fixing, is tightly inserted into the metallized hole of the substrate body and serves to seal the output of the high-
Крышка 11 в основе своей выполнена путем свободной заливки заподлицо с нижней кромкой корпуса пространства, образованного металлической пластиной 12, краями уступа диэлектрического корпуса и боковой поверхностью кольцевого магнита 13, установленного по центру металлической пластины 12, самозатвердевающим полимерным составом, за счет чего формируется герметичное соединение крышки со стаканообразным корпусом. Для обеспечения надежного электрического контакта металлической пластины 12 с металлизацией 3 подложки и предотвращения затекания полимерного состава на плату МШУ при заливке металлическая пластина 12 должна быть предварительно припаяна по периметру к металлизации уступа корпуса, либо приклеена проводящим клеем.The
Внутри кольцевого магнита 13 вмонтирована (прикреплена к проводящей пластине 12) резьбовая втулка 14. Магнит кольцевой формы 13 и резьбовая втулка 14 служат для крепления приемной активной антенны к экранной плоскости 16. Крепление с помощью резьбовой втулки 14 применяется, если проводящий экран выполнен из немагнитного металла, а с помощью магнита 13, если проводящий экран выполнен из магнитного металла.A threaded
При падении электромагнитной волны на антенный элемент, образованный 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. Щель связи 4а в металлизации 3 подложки 2 антенного элемента расположена таким образом, что она пересекает токи в металлизации 3 подложки. За счет этого в щели 4а возникает поперечное электрическое поле, которое через расположенное строго под щелью 4а отверстие связи 4б в земляной плоскости платы МШУ возбуждает высокочастотные токи в микрополосковой линии входной цепи малошумящего усилителя, которые затем поступают во входной каскад малошумящего усилителя. В малошумящем усилителе 5 сигнал усиливается, фильтруется с помощью встроенного фильтра 7 и поступает на высокочастотный кабель 8, который в свою очередь соединяется с входом приемного устройства. Стоящая на входе малошумящего усилителя ограничительная диодная сборка 6 служит для защиты его от выхода из строя (выгорания) при наличии постороннего сигнала большой мощности (помехи). В отсутствии помехи большой мощности диодная сборка 6 не оказывает влияния на работу схемы МШУ, т.к. обладает бесконечно большим сопротивлением. Плата малошумящего усилителя 5 расположена внутри замкнутого объема, образованного металлизированной внутренней полостью корпуса-подложки 2 и металлизированной крышкой 11, и изолирована от прямого воздействия падающей электромагнитной волны.When an electromagnetic wave is incident on an antenna element formed by a printed
Диаграмма направленности заявляемой антенны, как и в прототипе, расширена за счет приподнимания антенного элемента над экранной плоскостью 16 путем формования диэлектрической подложки с металлизированной нижней поверхностью в виде перевернутого стакана, на вершине которого располагается печатный проводник 1 произвольной формы, а также за счет наличия диэлектрического слоя на боковой поверхности стакана.The radiation pattern of the claimed antenna, as in the prototype, is expanded by raising the antenna element above the
На фиг.3 представлен полностью герметичный вариант заявляемой антенны с выводом сигнала вниз, со стороны крышки. В этом случае в приемной активной антенне отсутствует боковое отверстие в корпусе подложке 2, резиновый патрубок 10 и магнит 13, а герметичный высокочастотный соединитель 9 герметично установлен на цельнометаллической крышке 11 и соединен внутри антенны с выходом платы МШУ с помощью короткого и тонкого кабеля 8. Крышка также электропроводно закреплена (запаяна) в уступе корпуса и в ней установлены резьбовые втулки 14 (минимум две) для надежного винтового крепления антенны на экранную плоскость 16, а по периметру ее выполнена канавка 17, залитая самозатвердевающим полимерным составом для обеспечения защиты места крепления крышки 11 к уступу корпуса-подложки 2. В таком варианте исполнения антенны выход антенны соединен с входом приемного устройства с помощью дополнительного (отдельного) кабеля.Figure 3 presents a completely sealed version of the inventive antenna with the output signal down, from the side of the cover. In this case, the receiving active antenna does not have a side hole in the
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007110530/09A RU2349995C2 (en) | 2007-03-22 | 2007-03-22 | Receiving active aerial |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007110530/09A RU2349995C2 (en) | 2007-03-22 | 2007-03-22 | Receiving active aerial |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007110530A RU2007110530A (en) | 2008-09-27 |
RU2349995C2 true RU2349995C2 (en) | 2009-03-20 |
Family
ID=39928692
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007110530/09A RU2349995C2 (en) | 2007-03-22 | 2007-03-22 | Receiving active aerial |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2349995C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2485645C1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-06-20 | Сергей Николаевич Бойко | Receiving antenna module |
RU2513844C2 (en) * | 2012-05-22 | 2014-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" | Antenna for receiving and amplifying signals |
-
2007
- 2007-03-22 RU RU2007110530/09A patent/RU2349995C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2485645C1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-06-20 | Сергей Николаевич Бойко | Receiving antenna module |
RU2513844C2 (en) * | 2012-05-22 | 2014-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" | Antenna for receiving and amplifying signals |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007110530A (en) | 2008-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6795013B2 (en) | Vehicle-mounted radio wave radar | |
EP3077773B1 (en) | Consumption meter comprising a foldable printed circuit board assembly | |
WO2015004992A1 (en) | Micro-strip antenna | |
TWI587570B (en) | Dual antenna structure having circular polarisation characteristics | |
EP1091445B1 (en) | Antenna apparatus and communication system | |
US10461403B2 (en) | Antenna device | |
RU2349995C2 (en) | Receiving active aerial | |
JP2004072320A (en) | Antenna system | |
JP2008078321A (en) | Communication terminal and transmitter shielding structure | |
US5668563A (en) | Integral type flat antenna provided with converter function | |
EP1727237B1 (en) | Planar antenna device | |
CN101079516B (en) | Antenna device | |
JP2003347838A (en) | Antenna device | |
WO2012039465A1 (en) | Antenna system | |
RU58798U1 (en) | RECEIVING ACTIVE ANTENNA | |
RU94064U1 (en) | RECEIVING ACTIVE ANTENNA | |
JP2001230629A (en) | Gps sensor | |
JP4443851B2 (en) | Planar antenna device | |
RU2274934C1 (en) | Active receiving antenna | |
JP2008005468A (en) | Antenna device | |
CN1825707B (en) | Plate Antenna and Antenna Unit | |
JP5016362B2 (en) | Antenna device | |
RU94065U1 (en) | RECEIVING ACTIVE ANTENNA | |
JP2009290401A (en) | Low-noise amplifier and antenna device | |
JP2588458B2 (en) | GPS radio receiving antenna device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100323 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120323 |