БЛОК ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ПРИЕМНИКА СИГНАЛОВ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ С АКТИВНОЙ АНТЕННОЙ

БЛОК ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ПРИЕМНИКА СИГНАЛОВ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ С АКТИВНОЙ АНТЕННОЙ


RU (11) 2256982 (13) C1

(51) 7 H01Q1/22 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003132712/09 
(22) Дата подачи заявки: 2003.11.10 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.11.10 
(45) Опубликовано: 2005.07.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2190941 C1, 10.10.2002. RU 2172081 C1, 10.08.2001. RU 2210843 C1, 20.08.2003. US 5402441 A, 28.03.1995. ЕР 0391527, 10.10.1990. 
(72) Автор(ы): Бедрин И.Б. (RU); Богданова Е.В. (RU); Иванов В.Н. (RU); Ковита С.П. (RU); Корулин В.Н. (RU); Лапко А.В. (RU); Нагаев Ф.И. (RU); Устинов И.В. (RU); Шебшаевич Б.В. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" (RU) 
Адрес для переписки: 191124, Санкт-Петербург, пл. Растрелли, 2, ОАО "РИРВ", Ген. директору С.Б. Писареву 

(54) БЛОК ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ПРИЕМНИКА СИГНАЛОВ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ С АКТИВНОЙ АНТЕННОЙ
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве средства для сопряжения приемника сигналов спутниковых систем с активной антенной, конструкция которой предусматривает использование одного коаксиального кабеля для передачи сигналов и напряжения питания. Технический результат заключается в обеспечении возможности сопряжения различных приемников сигналов спутниковых систем с различными активными антеннами с обеспечением их питания либо от приемника, либо от отдельного блока питания. Блок содержит высокочастотный соединитель для присоединения кабеля от активной антенны и печатную плату, закрепленные по разные стороны электропроводящего основания так, что обеспечивается электрическая связь корпуса высокочастотного соединителя с земляной плоскостью печатной платы. На печатной плате выполнена схема объединения-разъединения сигнальной цепи и цепи питания активной антенны с сигнальным, антенным, потенциальным и земляным выводам. Земляной вывод соединен с земляной плоскостью. Антенный вывод соединен с центральным выводом высокочастотного соединителя. С сигнальным и земляным выводами соединены центральная жила и экранирующая оплетка кабеля, служащего для подключения к приемнику сигналов спутниковых систем. Сигнальная цепь содержит включенный между антенным и сигнальным выводами первый фильтрующий узел, пропускающий через себя сигналы, поступающие от активной антенны, и не пропускающий напряжение питания для нее. Цепь питания активной антенны содержит низкочастотный соединитель, первый и второй контактные элементы которого образуют выводы для присоединения замыкающей перемычки в случае питания активной антенны от приемника сигналов спутниковых систем, а третий и четвертый - выводы для присоединения проводного жгута питания в случае питания активной антенны от блока питания, а также подключенные к антенному и сигнальному выводам соответственно второй и дополнительный фильтрующие узлы, пропускающие через себя напряжение питания для активной антенны и не пропускающие поступающие от нее сигналы, другие концы которых подключены соответственно к потенциальному выводу и первому контактному элементу низкочастотного соединителя, при этом потенциальный вывод электрически соединен с вторым и третьим контактными элементами низкочастотного соединителя, а земляной вывод - с его четвертым контактным элементом. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в блочной аппаратуре потребителей сигналов спутниковых систем, например спутниковых радионавигационных систем (СРНС) типа ГЛОНАСС, GPS и др., при сопряжении приемников сигналов спутниковых систем с активными антеннами.

Типичное блочное построение аппаратуры потребителей сигналов спутниковых систем характеризуется тем, что антенна, осуществляющая прием сигналов спутниковых систем из эфира, и приемник сигналов спутниковых систем, осуществляющий частотное преобразование и обработку принятых антенной сигналов, реализуются в виде отдельных конструктивных блоков, связь которых между собой осуществляется с помощью антенно-фидерного тракта. Достоинством блочного построения является возможность конфигурировать аппаратуру с различными характеристиками и для различных применений, в частности, за счет комбинаций различных антенн и различных приемников сигналов спутниковых систем. При этом наиболее простой для реализации является аппаратура, в которой используются пассивные антенны, например, типа описанных в патентах [1] - US №5323168, H 01 Q 1/38, 21.06 1994, [2] - US №6198439, H 01 Q 1/38, 06.03.2001, [3] - US №5349365, H 01 Q 11/08, H 01 Q 1/36, 20.09.1994. Пассивные антенны не требуют для своей работы электропитания (далее по тексту “питание”) и, следовательно, специальных средств для согласования “по питанию” при сопряжении с различными приемниками сигналов спутниковых систем. Однако возможности аппаратуры с пассивными антеннами ограничены работой в благоприятных условиях приема, а также небольшими длинами антенно-фидерного тракта.

В неблагоприятных условиях приема, а также при достаточно больших (от нескольких метров) длинах антенно-фидерного тракта применяются активные антенны, требующие для своей работы соответствующего питания. Здесь под активными антеннами понимаются антенные устройства со встроенными активными усилительными элементами - по типу устройств, представленных, например, в патентах [4] - US №6016128, H 01 Q 11/12, H 01 Q 7/00, H 01 Q 1/42, 18.01.2000; [5] - US №5272485, H 01 Q 23/00, H 01 Q 1/38, 21.12.1993; [6] - US №4853703, H 01 Q 1/38, 01.08.1989, а также антенные устройства с магистральными усилителями - по типу устройств, представленных, например, в патентах: [7] - US №5416712, G 01 S 5/02, G 06 F 15/50, H 01 Q 1/42, 16.05.1995 (фиг.1, блоки 18, 20); [8] - US №5402441, G 01 S 5/02, 28.03.1995 (фиг.1, блоки 1, 2).

Один из возможных путей обеспечения активной антенны питанием заключается в том, что напряжение питания подводится к ее активным элементам по отдельному проводному жгуту. Пример реализации такого пути представлен, например, в [6]. Достоинством такого решения является возможность сопряжения активной антенны с приемником сигналов спутниковых систем, не оснащенным средствами для питания активной антенны. Недостаток заключается в необходимости подключения к активной антенне проводного жгута, что не всегда возможно из-за конструктивных ограничений, а, кроме того, особенно при больших расстояниях между активной антенной и источником питания, проводной жгут может явиться причиной возникновения в активной антенне дополнительных шумов и наведенных помех, что негативно сказывается на приеме сигналов спутниковых систем.

Известен другой путь обеспечения активной антенны питанием, применяемый в практике построения аппаратуры потребителей сигналов спутниковых систем, лишенный указанного недостатка. Этот путь заключается в том, что напряжение питания подводится к активной антенне от приемника сигналов спутниковых систем по тому же высокочастотному коаксиальному кабелю, по которому к приемнику передаются принятые активной антенной сигналы. При этом активная антенна и приемник сигналов спутниковых систем оснащаются соответствующими средствами, позволяющими осуществить в них необходимое объединение-разъединение сигнальной цепи и цепи питания активной антенны. Достоинством такого решения является исключение проводного жгута питания у активной антенны и уменьшение вероятности возникновения в ней дополнительных шумов и наведенных помех.

Примером конструктивной реализации активной антенны, в которой напряжение питания подводится по тому же высокочастотному коаксиальному кабелю, по которому отводятся принятые сигналы спутниковых систем, является антенный модуль для приема сигналов спутниковых систем, описанный в [9] - RU №2210843 (С1), H 01 Q 1/42, 20.08.2003.

Примером конструктивной реализации приемника сигналов спутниковых систем, в котором предусмотрены средства для питания активной антенны по тому же высокочастотному коаксиальному кабелю, по которому к приемнику передаются принятые активной антенной сигналы, является радиоэлектронный блок, описанный в [10] - RU №2172081 (C1), H 05 K 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 10.08.2001. Особенностью конструкции [10] является то, что элементы, обеспечивающие сопряжение приемника сигналов спутниковых систем с активной антенной, в том числе элементы схемы объединения-разъединения сигнальной цепи и цепи питания активной антенны, размещены на той же печатной плате, что и элементы, образующие собственно приемник сигналов спутниковых систем.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является известное из патента [11] - RU №2190941 (C1), H 05 K 1/00, 10.10.2002 - техническое решение блока, обеспечивающего сопряжение приемника сигналов спутниковых систем (ГЛОНАСС, GPS и др.) с активной антенной (см. [11, фиг.1, 5, элементы 1, 6, 33, 34]).

Блок-прототип содержит размещенные на печатной плате высокочастотный соединитель, предназначенный для присоединения коаксиального кабеля от активной антенны, и схему объединения-разъединения сигнальной цепи и цепи питания активной антенны.

Схема объединения-разъединения сигнальной цепи и цепи питания активной антенны имеет антенный, земляной, сигнальный и потенциальный выводы, образованные соответствующими контактными площадками печатной платы. Антенный вывод электрически соединен с центральным выводом высокочастотного соединителя, земляной вывод электрически соединен с корпусом высокочастотного соединителя и с земляной цепью приемника сигналов спутниковых систем, сигнальный и потенциальный выводы электрически соединены соответственно с входной сигнальной цепью приемника сигналов спутниковых систем и с цепью его питания, при этом приемник сигналов спутниковых систем размещен на этой же печатной плате.

Сигнальная цепь, входящая в состав схемы объединения-разъединения сигнальной цепи и цепи питания активной антенны, служит для передачи на входную сигнальную цепь приемника сигналов спутниковых систем высокочастотных сигналов, принятых активной антенной и поступающих на высокочастотный соединитель по коаксиальному кабелю. Сигнальная цепь содержит включенный между антенным и сигнальным выводами первый фильтрующий узел - “фильтр сигналов”, пропускающий через себя сигналы, принятые активной антенной, и не пропускающий напряжение питания для нее. 

Цепь питания активной антенны, входящая в состав схемы объединения-разъединения сигнальной цепи и цепи питания активной антенны, служит для передачи к высокочастотному соединителю напряжения питания для активной антенны, при этом в качестве напряжения питания для активной антенны используется напряжение питания приемника сигналов спутниковых систем. Цепь питания активной антенны содержит включенный между потенциальным и антенным выводами второй фильтрующий узел - “фильтр питания”, пропускающий через себя напряжение питания для активной антенны и не пропускающий принятые ею сигналы. Второй фильтрующий узел содержит в своем составе LC-фильтр нижних частот, в котором соединенные между собой первые выводы индуктивного и емкостного компонентов, второй вывод индуктивного компонента и второй вывод емкостного компонентов образуют выводы фильтра, предназначенные для подключения соответственно к потенциальному, антенному и земляному выводам.

Рассмотренное выполнение блока-прототипа (на одной плате с приемником сигналов спутниковых систем с использованием его напряжения питания для питания активной антенны) обеспечивает решение задачи сопряжения приемника сигналов спутниковых систем с активной антенной, конструкция которой предусматривает использование общего коаксиального кабеля для передачи сигналов и напряжения питания, при этом параметры питания сопрягаемой активной антенны должны быть согласованы с параметрами питания приемника сигналов спутниковых систем. Очевидно, что это накладывает ограничение на выбор активных антенн, сопрягаемых с приемником сигналов спутниковых систем, и снижает комбинаторные возможности по построению аппаратуры потребителей сигналов спутниковых систем на базе уже существующей номенклатуры приемников сигналов спутниковых систем и активных антенн.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание универсального блока для сопряжения приемника сигналов спутниковых систем с активной антенной (конструкция которой предусматривает использование одного коаксиального кабеля для передачи сигналов и напряжения питания), обеспечивающего возможность сопряжения различных приемников сигналов спутниковых систем с различными активными антеннами вне зависимости от того, оснащены приемники средствами для питания этих активных антенн или нет, причем в первом случае, когда приемники оснащены этими средствами, обеспечивается возможность питания активных антенн от приемников, а во втором - от отдельных блоков питания.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в блоке для сопряжения приемника сигналов спутниковых систем с активной антенной, содержащем высокочастотный соединитель, предназначенный для присоединения коаксиального кабеля от активной антенны, и выполненную на печатной плате схему объединения-разъединения сигнальной цепи и цепи питания активной антенны, имеющую сигнальный, антенный, потенциальный и земляной выводы, образованные соответствующими контактными площадками, причем земляной и антенный выводы электрически соединены соответственно с корпусом и центральным выводом высокочастотного соединителя, при этом сигнальная цепь, служащая для отвода от высокочастотного соединителя сигналов для приемника сигналов спутниковых систем, содержит включенный между антенным и сигнальным выводами первый фильтрующий узел, пропускающий через себя сигналы, поступающие от активной антенны, и не пропускающий напряжение питания для активной антенны, а цепь питания активной антенны, служащая для подвода к высокочастотному соединителю напряжения питания для активной антенны, содержит включенный между антенным и потенциальным выводами второй фильтрующий узел, пропускающий через себя напряжение питания для активной антенны и не пропускающий поступающие от нее сигналы, выполненный в виде LC-фильтра нижних частот, в котором соединенные между собой первые выводы индуктивного и емкостного компонентов, второй вывод индуктивного компонента и второй вывод емкостного компонента электрически соединены соответственно с потенциальным, антенным и земляным выводами, в отличие от прототипа, цепь питания активной антенны содержит подключенный к сигнальному выводу дополнительный фильтрующий узел, пропускающий через себя напряжение питания для активной антенны и не пропускающий поступающие от нее сигналы, и низкочастотный соединитель, имеющий первый, второй, третий и четвертый контактные элементы, из которых первый и второй образуют выводы для присоединения замыкающей перемычки в случае питания активной антенны от приемника сигналов спутниковых систем, а третий и четвертый образуют выводы для присоединения проводного жгута питания в случае питания активной антенны от блока питания. При этом дополнительный фильтрующий узел выполнен в виде LC-фильтра нижних частот, в котором соединенные между собой первые выводы индуктивного и емкостного компонентов электрически соединены с первым контактным элементом низкочастотного соединителя, а вторые выводы индуктивного и емкостного компонентов электрически соединены соответственно с сигнальным и земляным выводами. Второй и третий контактные элементы низкочастотного соединителя электрически соединены с потенциальным выводом. Четвертый контактный элемент низкочастотного соединителя электрически соединен с земляным выводом. Компоненты указанных фильтрующих узлов и низкочастотный соединитель расположены на лицевой стороне печатной платы, где также расположены контактные площадки и печатные проводники. На тыльной стороне печатной платы расположена земляная плоскость, электрически соединенная с земляным выводом. Печатная плата закреплена на основании, выполненном из электропроводящего материала, над отверстием, в котором с противоположной стороны основания закреплен высокочастотный соединитель. Печатная плата и высокочастотный соединитель закреплены на основании так, что обеспечивается электрический контакт основания с корпусом высокочастотного соединителя и с земляной плоскостью печатной платы на участках их соприкосновения. Центральный вывод высокочастотного соединителя проходит через металлизированное отверстие в печатной плате, расположенное в центре свободного от металлизации участка, выполненного в земляной плоскости, и соединяется на лицевой стороне печатной платы с контактной площадкой, образующей антенный вывод, а к контактным площадкам, образующим сигнальный и земляной выводы, присоединены соответственно центральная жила и экранирующая оплетка коаксиального кабеля, предназначенного для соединения с приемником сигналов спутниковых систем.

В вариантах реализации, имеющих практическое применение, первый фильтрующий узел выполнен в виде конденсатора; а печатная плата закрыта коробчатой крышкой из диэлектрического материала, в которой выполнены боковая прорезь для коаксиального кабеля и окно для замыкающей перемычки и проводного жгута питания. 

Сущность изобретения, его реализуемость и возможность промышленного применения поясняются чертежами, представленными на фиг.1-6.

На фиг.1 представлен пример конструктивного выполнения заявляемого блока, общий вид в разрезе, с присоединенной замыкающей перемычкой;

на фиг.2 - то же, со снятой замыкающей перемычкой и присоединенным проводным жгутом питания;

на фиг.3 - то же, вид со стороны высокочастотного соединителя;

на фиг.4 - то же, вид со стороны печатной платы, без замыкающей перемычки и проводного жгута питания;

на фиг.5 - пример выполнения печатной платы и присоединения к ней коаксиального кабеля (фиг.4а - вид с лицевой стороны, фиг.4б - вид с тыльной стороны);

на фиг.6 - функциональная электрическая схема. 

Заявляемый блок для сопряжения приемника сигналов спутниковых систем с активной антенной в рассматриваемом примере выполнения (фиг.1-6) содержит закрепленные на основании 1 высокочастотный соединитель 2 и печатную плату 3.

Основание 1 выполнено из электропроводящего материала, например из алюминиевого сплава. Печатная плата 3 выполнена, например, из фольгированного эпоксидного стеклотекстолита марки FR4 с определенным нормированным значением коэффициента диэлектрической проницаемости, выбираемым в пределах 4,0-5,5.

Высокочастотный соединитель 2 предназначен для присоединения коаксиального кабеля от активной антенны, по которому от нее поступают принятые сигналы спутниковых систем, а к ней передается напряжение питание (на фиг.1-6 коаксиальный кабель от активной антенны не показан). В качестве высокочастотного соединителя 2 используется высокочастотный блочный соединитель, например типа СР - 50-150 ФВ ВРО. 364.011 ТУ, конструкция которого предусматривает возможность крепления с помощью средств болтового соединения (фиг.1- 3). Корпус такого высокочастотного соединителя имеет квадратный фланец, в углах которого выполнены крепежные отверстия 4 (фиг.1, 2).

На печатной плате 3 (фиг.4, 5) выполнена схема объединения-разъединения сигнальной цепи 5 и цепи 6 питания активной антенны (фиг.6). Эта схема имеет сигнальный 7, антенный 8, потенциальный 9 и земляной 10 выводы, образованные соответствующими контактными площадками. С антенным 8 и земляным 10 выводами электрически соединены центральный вывод 11 и корпус высокочастотного соединителя 2.

Сигнальная цель 5 служит для отвода от высокочастотного соединителя 2 поступающих от активной антенны сигналов спутниковых систем для приемника сигналов спутниковых систем (на фиг.1-6 активная антенна и приемник сигналов спутниковых систем не показаны). Сигнальная цепь 5 содержит включенный между антенным 8 и сигнальным 7 выводами первый фильтрующий узел 12, пропускающий через себя сигналы, поступающие от активной антенны, и не пропускающий напряжение питания для нее. В рассматриваемом примере первый фильтрующий узел 12 выполнен в виде конденсатора (фиг.5а, 6).

Цепь 6 питания активной антенны служит для подвода к высокочастотному соединителю 2 напряжения питания для активной антенны - либо от приемника сигналов спутниковых систем, либо от отдельного блока питания. Цепь 6 питания активной антенны содержит включенный между антенным 8 и потенциальным 9 выводами второй фильтрующий узел 13, пропускающий через себя напряжение питания для активной антенны и не пропускающий поступающие от нее сигналы, а также подключенный к сигнальному выводу 7 дополнительный фильтрующий узел 14, пропускающий через себя напряжение питания для активной антенны и не пропускающий поступающие от нее сигналы, а также низкочастотный соединитель 15, имеющий первый 16, второй 17, третий 18 и четвертый 19 контактные элементы (фиг.6).

Второй фильтрующий узел 13 выполнен в виде LC-фильтра нижних частот, в котором соединенные между собой первые выводы индуктивного 20 и емкостного 21 компонентов электрически соединены с потенциальным выводом 9, второй вывод индуктивного компонента 20 электрически соединен с антенным выводом 8, а второй вывод емкостного компонента 21 - с земляным выводом 10 (фиг.5а, 6).

Дополнительный фильтрующий узел 14 выполнен в виде LC-фильтра нижних частот, в котором соединенные между собой первые выводы индуктивного 22 и емкостного 23 компонентов электрически соединены с первым контактным элементом 16 низкочастотного соединителя 15, второй вывод индуктивного компонента 22 электрически соединен с сигнальным выводом 7, а второй вывод емкостного компонентов 23 - с земляным выводом 10 (фиг.5а, 6).

Второй 17 и третий 18 контактные элементы низкочастотного соединителя 15 электрически соединены с потенциальным выводом 9 (фиг.5а, 6).

Четвертый контактный элемент 19 низкочастотного соединителя 15 электрически соединен с земляным выводом 10 (фиг.5а, 6).

Первый 16 и второй 17 контактные элементы низкочастотного соединителя 15 образуют выводы для присоединения замыкающей перемычки 24 (фиг.1, 6) в случае питания активной антенны от приемника сигналов спутниковых систем. 

Третий 18 и четвертый 19 контактные элементы образуют выводы для присоединения проводного жгута питания 25 (фиг.2, 6) в случае питания активной антенны от блока питания.

В рассматриваемом примере низкочастотный соединитель 15 состоит из двух конструктивных частей 151 и 152 , представляющих собой двухконтактные соединители типа “0-828429-2 АМР” и “WF-2” соответственно, при этом контактные элементы 16 и 17 относятся к части 151, а контактные элементы 18 и 19 - к части 152 (фиг.4, 5а, 6).

В качестве замыкающей перемычки 24 используется, например, джампер типа “MJ-H” (фиг.1).

Компоненты фильтрующих узлов 12, 13, 14 и низкочастотный соединитель 15 расположены на лицевой стороне печатной платы 3, где также расположены печатные площадки и печатные проводники (фиг.5а). На тыльной стороне печатной платы 3 (фиг.5б) расположена земляная плоскость 26. Земляная плоскость 26 электрически соединена посредством соответствующего металлизированного отверстия с земляным выводом 10, который расположен в непосредственной близости от сигнального вывода 7 (фиг.5). Земляная плоскость 26 выполняет функцию плоскостного экрана и общего земляного проводника, к которому подключены вторые выводы емкостных компонентов 21, 23 и четвертый контактный элемент 19 низкочастотного соединителя 15, что обеспечивает вышеуказанное их электрическое соединение с земляным выводом 10.

Печатная плата 3 закреплена на основании 1 над отверстием 27, в котором с противоположной стороны основания 1 закреплен высокочастотный соединитель 2 (фиг.1, 2). Закрепление осуществлено так, что обеспечивается электрический контакт основания 1 с корпусом высокочастотного соединителя 2 и с земляной плоскостью 26 печатной платы 3 на участках их соприкосновения. Тем самым обеспечивается электрическое соединение корпуса высокочастотного соединителя 2 с земляной плоскостью 26 (через основание 1), а далее через нее - с земляным выводом 10.

При этом центральный вывод 11 высокочастотного соединителя 2 проходит через металлизированное отверстие 28 в печатной плате 3, расположенное в центре свободного от металлизации участка 29, выполненного в земляной плоскости 26, и соединяется посредством пайки на лицевой стороне печатной платы 3 с контактной площадкой, образующей антенный вывод 8 (фиг.1, 2, 4, 5).

К контактным площадкам, образующим сигнальный 7 и земляной 10 выводы, присоединены посредством пайки соответственно центральная жила и экранирующая оплетка коаксиального кабеля 30, предназначенного для соединения с приемником сигналов спутниковых систем (фиг.4, 5а).

Дополнительное крепление коаксиального кабеля 30 к печатной плате 3 осуществлено с помощью проволочного опаиваемого бандажа 31 (фиг.4, 5а).

Для обеспечения возможности разъемного соединения коаксиальный кабель 30 оснащен кабельным высокочастотным соединителем 32 (фиг.4, 6).

Рассмотренные конструктивные особенности выполнения печатной платы 3, особенности ее закрепления на основании 1 и соединения с высокочастотным соединителем 2 и коаксиальным кабелем 30 направлены на минимизацию потерь при прохождении через заявляемый блок сигналов спутниковых систем гигагерцового диапазона частот, например сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS диапазона частот 1,2-1,7 ГГц.

Для защиты от механических воздействий печатная плата 3 закрыта коробчатой крышкой 33 из диэлектрического материала (фиг.1, 2, 4). В крышке 33 выполнены боковая прорезь 34 для коаксиального кабеля 30 и окно 35 для замыкающей перемычки 24 и проводного жгута питания 25.

В рассматриваемом примере для минимизации габаритов блока основание 1 выполнено квадратным со срезанными углами, а расстояние между противоположными боковыми кромками основания 1 определяется диагоналями фланца высокочастотного соединителя 2, который размещен на основании 1 так, что его диагонали параллельны боковым кромкам основания 1 (фиг.3). Печатная плата 3 также выполнена квадратной, в габаритах фланца высокочастотного соединителя 2, и размещена аналогичным образом, т.е. ее диагонали параллельны боковым кромкам основания 1 (фиг.4). Такое размещение высокочастотного соединителя 2 и печатной платы 3 оставляет свободными углы основания 1, что позволяет выполнить в них крепежные отверстия 36 (фиг.1-4), с помощью которых заявляемый блок может быть закреплен, например, на стенке аппаратурной стойки или на стенке корпуса приемника сигналов спутниковых систем.

В рассматриваемом примере высокочастотный соединитель 2, печатная плата 3 и крышка 33 скреплены друг с другом и с основанием 1 с помощью трех винтов 37 с гайками 38 и шайбами 39 (фиг.1-3). Винты 37 проходят через три из четырех отверстий 4 в фланце высокочастотного соединителя 2 через соответствующие им отверстия 40 в основании 1, отверстия 41 в печатной плате 3 и отверстия 42 в крышке 33 (фиг.1, 2). Со стороны крышки 33 на концах винтов 37 навинчиваются гайки 38 с шайбами 39. Усилие, создаваемое при их затяжке, обеспечивает требуемый электрический контакт основания 1 с земляной плоскостью 26 печатной платы 3 и корпусом высокочастотного соединителя 2. Дополнительное крепление высокочастотного соединителя 2 к основанию 1 в четвертой точке обеспечивается винтом 43 (фиг.3), ввернутым через четвертое отверстие 4 в фланце высокочастотного соединителя 2 в соответствующее резьбовое отверстие, выполненное в основании 1 (на фиг.1-6 не показано). 

Заявляемый блок для сопряжения приемника сигналов спутниковых систем с активной антенной включается между приемником сигналов спутниковых систем и активной антенной, конструкция которой предусматривает использование одного коаксиального кабеля для передачи сигналов и напряжения питания. При этом коаксиальный кабель от активной антенны подключается к высокочастотному соединителю 2 заявляемого блока, а коаксиальный кабель 30 заявляемого блока, оснащенный кабельным высокочастотным соединителем 32, подключается к антенному входу приемника сигналов спутниковых систем (к соответствующему высокочастотному соединителю). При этом в случае, когда питание активной антенны должно осуществляться от приемника сигналов спутниковых систем, к контактным элементам 16 и 17 низкочастотного соединителя 15 подключается замыкающая перемычка 24 (фиг.1, 6), а в случае, когда питание активной антенны должно осуществляться от отдельного блока питания, к контактным элементам 18 и 19 низкочастотного соединителя 15 подключается проводной жгут питания 25 (фиг.2, 6), при этом замыкающая перемычка 24 снимается.

Работа заявляемого блока осуществляется следующим образом.

В первом случае, когда питание активной антенны осуществляется от приемника сигналов спутниковых систем, на сигнальный 7 и земляной 10 выводы по коаксиальному кабелю 30 от приемника сигналов спутниковых систем поступает соответствующее напряжение питания для активной антенны, которое далее через цепь 6 питания активной антенны поступает к высокочастотному соединителю 2, а с него - по присоединенному коаксиальному кабелю - к активной антенне. При этом “земляной” участок пути прохождения этого напряжения питания включает в себя электрически соединенные земляной вывод 10, земляную плоскость 26, основание 1 и корпус высокочастотного соединителя 2, а “потенциальный” участок включает в себя электрически соединенные сигнальный вывод 7, индуктивный компонент 22 дополнительного фильтрующего узла 14, замыкающую перемычку 24, установленную между контактными элементами 16 и 17 низкочастотного соединителя 15, потенциальный вывод 9, индуктивный компонент 20 второго фильтрующего узла 13, антенный вывод 8 и центральный вывод 11 высокочастотного соединителя 2 (фиг.6). В обратном направлении от активной антенны по коаксиальному кабелю на высокочастотный соединитель 2 поступают сигналы спутниковых систем. Эти сигналы проходят через сигнальную цепь 5 к сигнальному 7 и земляному 10 выводам, а с них - по коаксиальному кабелю 30 - к приемнику сигналов спутниковых систем. При этом “земляной” участок пути прохождения сигналов спутниковых систем включает в себя электрически соединенные корпус высокочастотного соединителя 2, основание 1, земляную плоскость 26 и земляной вывод 10, а “сигнальный” участок включает в себя электрически соединенные центральный вывод 11 высокочастотного соединителя 2, антенный вывод 8, первый фильтрующий узел 12 и сигнальный вывод 7 (фиг.6). Указанное разделение путей прохождения сигналов спутниковых систем и напряжения питания обеспечивается тем, что первый фильтрующий узел 12 не пропускает через себя напряжение питания, а второй 13 и дополнительный 14 фильтрующие узлы не пропускают через себя поступающие от активной антенны сигналы спутниковых систем. В результате сигналы спутниковых систем и напряжение питания для активной антенны проходят раздельно по сигнальной цепи 5 и цепи 6 питания активной антенны, объединяясь-разъединяясь на сигнальном 7 и антенном 8 выводах.

Во втором случае, когда питание активной антенны осуществляется от отдельного блока питания, на контактные элементы 18 и 19 низкочастотного соединителя 15 по проводному жгуту питания 25 от блока питания поступает соответствующее напряжение питания, которое далее через второй фильтрующий узел 13 поступает к высокочастотному соединителю 2, а с него - по присоединенному коаксиальному кабелю - к активной антенне. При этом “земляной” участок пути прохождения этого напряжения питания включает в себя электрически соединенные контактный элемент 19, земляную плоскость 26, основание 1 и корпус высокочастотного соединителя 2, а “потенциальный” участок включает в себя электрически соединенные контактный элемент 18, потенциальный вывод 9, индуктивный компонент 20 второго фильтрующего узла 13, антенный вывод 8 и центральный вывод 11 высокочастотного соединителя 2 (фиг.6). В обратном направлении от активной антенны по коаксиальному кабелю на высокочастотный соединитель 2 поступают сигналы спутниковых систем. Эти сигналы проходят, как и в первом случае, через сигнальную цепь 5 к сигнальному 7 и земляному 10 выводам, а с них - по коаксиальному кабелю 30 - к приемнику сигналов спутниковых систем. При этом, как и в первом случае, “земляной” участок пути прохождения сигналов спутниковых систем включает в себя электрически соединенные корпус высокочастотного соединителя 2, основание 1, земляную плоскость 26 и земляной вывод 10, а “сигнальный” участок включает в себя электрически соединенные центральный вывод 11 высокочастотного соединителя 2, антенный вывод 8, первый фильтрующий узел 12 и сигнальный вывод 7 (фиг.6). Указанное разделение путей прохождения сигналов спутниковых систем и напряжения питания обеспечивается тем, что первый фильтрующий узел 12 не пропускает через себя напряжение питания, второй фильтрующий узел 13 не пропускают через себя поступающие от активной антенны сигналы спутниковых систем, а также отсутствует связь между вторым 13 и дополнительным 14 фильтрующими узлами (отсутствует замыкающая перемычка 24). В результате сигналы спутниковых систем и напряжение питания для активной антенны проходят раздельно по сигнальной цепи 5 и рассмотренному участку цепи 6 питания активной антенны, включающему второй фильтрующий узел 13, объединяясь-разъединяясь на антенном выводе 8.

Таким образом, использование заявляемого блока позволяет осуществлять сопряжение приемника сигналов спутниковых систем с активной антенной (конструкция которой предусматривает использование одного коаксиального кабеля для передачи сигналов и напряжения питания) с обеспечением ее питания либо от приемника сигналов спутниковых систем, либо от отдельного блока питания. Это расширяет комбинаторные возможности по построению аппаратуры потребителей сигналов спутниковых систем, в том числе с использованием уже имеющихся приемников сигналов спутниковых систем и активных антенн.

Рассмотренное показывает, что заявляемое изобретение технически осуществимо, промышленно реализуемо и решает поставленную задачу по созданию универсального блока, обеспечивающего возможность сопряжения различных приемников сигналов спутниковых систем с различными активными антеннами (конструкция которых предусматривает использование одного коаксиального кабеля для передачи сигналов и напряжения питания) вне зависимости от того, оснащены приемники средствами для питания этих активных антенн или нет, причем в первом случае, когда приемники оснащены этими средствами, обеспечивается возможность питания активных антенн от приемников, а во втором - от отдельных блоков питания.

Источники информации

1. US №5323168, H 01 Q 1/38, опубл. 21.06.1994.

2. US №6198439 (B1), H 01 Q 1/38, опубл. 06.03.2001.

3. US №5349365, H 01 Q 11/08, H 01 Q 1/36, опубл. 20.09.1994.

4. US №6016128, H 01 Q 11/12, H 01 Q 7/00, H 01 Q 1/42, опубл. 18.01.2000.

5. US №5272485, H 01 Q 23/00, H 01 Q 1/38, опубл. 21.12.1993. 

6. US №4853703, H 01 Q 1/38, опубл. 01.08.1989.

7. US №5416712, G 01 S 5/02, G 06 F 15/50, H 01 Q 1/42, опубл. 16.05.1995.

8. US №5402441, G 01 S 5/02, опубл. 28.03.1995. 

9. RU №2210843 (С1), H 01 Q 1/42, опубл. 20.08.2003.

10. RU №2172081 (C1), H 05 K 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, опубл. 10.08.2001.

11. RU №2190941 (C1), H 05 K 1/00, опубл. 10.10.2002. 




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Блок для сопряжения приемника сигналов спутниковых систем с активной антенной, содержащий высокочастотный соединитель, предназначенный для присоединения коаксиального кабеля от активной антенны, и выполненную на печатной плате схему объединения-разъединения сигнальной цепи и цепи питания активной антенны, имеющую сигнальный, антенный, потенциальный и земляной выводы, образованные соответствующими контактными площадками, причем земляной и антенный выводы электрически соединены соответственно с корпусом и центральным выводом высокочастотного соединителя, при этом сигнальная цепь, служащая для отвода от высокочастотного соединителя сигналов для приемника сигналов спутниковых систем, содержит включенный между антенным и сигнальным выводами первый фильтрующий узел, пропускающий через себя сигналы, поступающие от активной антенны, и не пропускающий напряжение питания для активной антенны, а цепь питания активной антенны, служащая для подвода к высокочастотному соединителю напряжения питания для активной антенны, содержит включенный между антенным и потенциальным выводами второй фильтрующий узел, пропускающий через себя напряжение питания для активной антенны и не пропускающий поступающие от нее сигналы, выполненный в виде LC-фильтра нижних частот, в котором соединенные между собой первые выводы индуктивного и емкостного компонентов, второй вывод индуктивного компонента и второй вывод емкостного компонента электрически соединены соответственно с потенциальным, антенным и земляным выводами, отличающийся тем, что цепь питания активной антенны содержит подключенный к сигнальному выводу дополнительный фильтрующий узел, пропускающий через себя напряжение питания для активной антенны и не пропускающий поступающие от нее сигналы, и низкочастотный соединитель, имеющий первый, второй, третий и четвертый контактные элементы, из которых первый и второй образуют выводы для присоединения замыкающей перемычки в случае питания активной антенны от приемника сигналов спутниковых систем, а третий и четвертый образуют выводы для присоединения проводного жгута питания в случае питания активной антенны от блока питания, при этом дополнительный фильтрующий узел выполнен в виде LC-фильтра нижних частот, в котором соединенные между собой первые выводы индуктивного и емкостного компонентов электрически соединены с первым контактным элементом низкочастотного соединителя, а вторые выводы индуктивного и емкостного компонентов электрически соединены соответственно с сигнальным и земляным выводами, причем второй и третий контактные элементы низкочастотного соединителя электрически соединены с потенциальным выводом, а четвертый контактный элемент низкочастотного соединителя электрически соединен с земляным выводом, при этом компоненты указанных фильтрующих узлов и низкочастотный соединитель расположены на лицевой стороне печатной платы, где также расположены контактные площадки и печатные проводники, на тыльной стороне печатной платы расположена земляная плоскость, электрически соединенная с земляным выводом, печатная плата закреплена на основании, выполненном из электропроводящего материала, над отверстием, в котором с противоположной стороны основания закреплен высокочастотный соединитель, причем печатная плата и высокочастотный соединитель закреплены на основании так, что обеспечивается электрический контакт основания с корпусом высокочастотного соединителя и с земляной плоскостью печатной платы на участках их соприкосновения, при этом центральный вывод высокочастотного соединителя проходит через металлизированное отверстие в печатной плате, расположенное в центре свободного от металлизации участка, выполненного в земляной плоскости, и соединяется на лицевой стороне печатной платы с контактной площадкой, образующей антенный вывод, а к контактным площадкам, образующим сигнальный и земляной выводы, присоединены соответственно центральная жила и экранирующая оплетка коаксиального кабеля, предназначенного для соединения с приемником сигналов спутниковых систем.

2. Блок по п.1, отличающийся тем, что первый фильтрующий узел выполнен в виде конденсатора.

3. Блок по п.1, отличающийся тем, что печатная плата закрыта коробчатой крышкой из диэлектрического материала, в которой выполнены боковая прорезь для коаксиального кабеля и окно для замыкающей перемычки и проводного жгута питания.






ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru