定向和双频全向组合式车载天线制造技术

定向和双频全向组合式车载天线，包括双频全向天线组件、定向天线组件、天线馈电组件以及水平公共地板；通过将天线地板设计成上下两个独立的分体式结构，两者以电容耦合方式连接，下地板则与车顶金属板相连，解决了金属车顶干扰低频全向天线这一技术难题。另外，将UHF、GSM两频段通过一个双频全向天线来实现，实现了天线小型化和结构紧凑化。克服的第二个技术难题则是定向天线对全向天线形成的遮挡问题，通过将两副定向天线和一副UHF/GSM双频全向天线巧妙排布，即将全向天线放置于上地板中央，位置较高，而将定向天线排布在下地板的左右两端，位置较低，从而减小后者对前者信号的干扰。

Directional and dual-frequency omnidirectional combined vehicle antenna

Directional and dual-frequency omnidirectional combined vehicle antenna, including dual-frequency omnidirectional antenna module, directional antenna module, antenna feed module and horizontal common floor, is solved by designing the antenna floor into two separate structures, which are connected by capacitive coupling and the lower floor is connected with the roof metal plate. Metal roof interferes with low frequency omnidirectional antenna. In addition, UHF and GSM are implemented by a dual-frequency omnidirectional antenna, which realizes the miniaturization and compact structure of the antenna. The second technical difficulty to overcome is the occlusion of directional antenna to omnidirectional antenna. By arranging two directional antennas and one UHF/GSM dual-band omnidirectional antenna ingeniously, the omnidirectional antenna is placed in the center of the upper floor with a higher position, while the directional antenna is arranged at the left and right ends of the lower floor with a lower position. Reduce the interference of the latter to the former signal.

【技术实现步骤摘要】
定向和双频全向组合式车载天线
本技术涉及一种无线电通信天线设备与技术，特别是涉及定向和双频全向组合式车载天线及其技术。
技术介绍
高速铁路以其快捷、舒适、安全、经济等优势，已成为广大民众出行的首选方式。经过十几年的发展，中国高铁无论是综合技术、运营里程还是成本优势都雄踞世界第一，已成为中国科技创新的一张靓丽名片。目前，中国的高铁运营里程已突破2.5万公里，比世界其他各国的里程总和还要多，而且每年还在不断增长。另外，中国高铁已走出国门，赢得了一个又一个的国外高铁建设大单。相信在未来几十年内，高铁的市场需求将持续强劲，技术创新也将不断发展。然而，人们在乘坐高铁时还不能享受流畅、高速的优质无线网络服务。目前，高铁线路的信号覆盖，还是采用沿线部署宏蜂窝基站的方式。这种宏蜂窝基站建设成本低、覆盖范围大。但是，由于高铁行驶速度快，如“复兴号”高铁时速高达350-400千米，越区切换频繁，“多普勒效应”显著，通信链路健壮性较差，经常出现掉话、信号中断或卡顿、时延较长等问题，而且通信容量低、上网速度慢。相比之下，无线专网则能克服上述缺点，将是未来高铁通信发展的重要方向。5.8G的WLAN/WIFI/WiMAX频段具有带宽宽、容量大、免许可、低成本等优势，将成为高铁专网数据回传的首选频段。另外，高铁在线路上行驶时，为了接收调度指令和上报运行情况，列车需要与调度中心时刻保持清晰、畅通的语音通话，于是在车体表面安装一副较高增益的GSM全向天线，以保证对附近蜂窝基站信号的良好接收效果。再者，高铁的运行全程，还需时刻与附近车站的UHF数传电台保持联络，以接收列车控制信号或回传运行状态信息。因此，高铁车载天线必须至少包含5.8GWIFI频段（5.15~5.85GHz）或3.5GWIFI频段（3.3~3.8GHz）、GSM频段（806~960MHz）和UHF这三个频段（457~470MHz）。其中，5.8G/3.5G天线为±45°双极化、高增益、定向，用来与铁路线右侧电线杆上的5.8G/3.5G基站天线进行点对点数据传输。由于每个基站仅覆盖线路上一定的距离范围如1000米，则每根电线杆上宜安装两副背靠背放置的基站天线。相应地，高铁车辆上也应安装两副背靠背的5.8G/3.5G定向天线。相反地，GSM、UHF天线则为全向，以保证在列车与附近基站、电台相对方位不固定的情况下，双方间仍可维持良好的通信效果。另外，天线必须低剖面和小尺寸，以便高速行驶时获得低风阻，亦可降低成本。如此，上述三频段天线结构上需紧凑、共享一个外罩、同一位置出接头，并安装于列车车顶。然而，当UHF全向天线靠近宽大的金属车顶时，由于两者距离和车顶尺寸分别为电小、电大尺寸，性能受车顶影响非常明显，阻抗失配尤为严重。另外，定向天线分布于全向天线两侧或四周，对全向天线的性能影响非常大。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术通过将天线地板设计成上下两个独立的分体式结构，两者以电容耦合方式连接，下地板则与车顶金属板相连，解决了金属车顶干扰低频全向天线这一技术难题。另外，将UHF、GSM两频段通过一个双频全向天线来实现，实现了天线小型化和结构紧凑化。克服的第二个技术难题则是定向天线对全向天线形成的遮挡问题，通过将两副定向天线和一副UHF/GSM双频全向天线巧妙排布，即将全向天线放置于上地板中央，位置较高，而将定向天线排布在下地板的左右两端，位置较低，从而减小后者对前者信号的干扰。为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：定向和双频全向组合式车载天线，包括双频全向天线组件、定向天线组件、天线馈电组件以及水平公共地板；所述的双频全向天线组件包括上地板、下地板、以及设置在上地板上方中心位置的双频片状全向天线，双频片状全向天线所处的位置高于定向天线组件，上地板和下地板不互相接触并呈上下设置，下地板与水平公共地板连接，在上地板和下地板相贴近的部分之间形成具有电容耦合的平行间隙；所述的定向天线组件包括偶数副竖向设置的定向天线，偶数副定向天线均匀分布、并背对背设置在双频全向天线组件的左右两端，位于左端的定向天线朝左辐射，位于右端的定向天线朝右辐射，且左右两端的定向天线根据波束指向要求，在竖直面和水平面进行倾斜设置，位于同一端的定向天线按前后方向并排设置，定向天线的地板与水平公共地板连接；所述的天线馈电组件包括多根馈电电缆，多根馈电电缆分别与双频全向天线组件、定向天线组件电连接，分别向双频全向天线组件以及定向天线组件馈电。进一步，所述的定向天线为3.5G定向天线或5.8G定向天线。进一步，所述的定向天线包含至少一种极化和一个频段，定向天线的类型为微带贴片、对称振子、介质谐振天线、单极子天线或偶极子天线。进一步，所述的双频片状全向天线包含至少一种极化和两个频段，双频片状全向天线的类型为单极子天线、偶极子天线、微带贴片、对称振子或介质谐振天线。进一步，所述的定向天线包含至少一个辐射单元，辐射单元与馈电板分别位于其地板上下两侧，每路极化采用单馈点或双馈点方式馈电，每路极化为一个独立的射频通道。进一步，所述的双频片状全向天线为片状单锥辐射体或由两个片状单锥辐射体折合而成的双锥折合单锥天线，片状单锥辐射体上存在至少两个长宽不一的并联枝节，双锥折合辐射体的两个片状单锥辐射体的锥顶由至少一个金属片连接，两锥底一个为馈电点，另一个为非馈电点。进一步，所述的上地板为一个左右、前后均对称的直拱式金属板，金属板顶部中央具有一规则的凹陷结构或/和左右两侧边的底部具有朝内规则的凹陷结构。进一步，所述的下地板为一个左右、前后均对称的直拱式金属板，金属板顶部中央具有一规则的凹陷结构。本技术积极进步效果在于，通过采取以下措施：1）将地板设计成上下两独立式分体结构，两者以电容耦合方式连接，下地板与车顶金属板相连；2）全向天线设计成双频形式，实现了天线整体小型化、紧凑化；3）双频全向和定向天线巧妙排布，即将前者置于上地板中央，位置较高，后者则排布在下地板的左右两端，位置较低，从而减小对前者的遮挡，获得了如下的优越特性：一、各天线均具有优良的性能，其中3.5G或5.8G定向驻波小于2.0，带宽12.73%，增益高达16.5dBi，前后比大于28dB；UHF/GSM双频全向驻波小于2.0，带宽分别为5.57%、25.22%，增益G=3~7dBi，水平不圆度<5dB，效率分别大于70%、93%；二、克服了天线安装于车顶时性能严重恶化的问题；三、天线整体尺寸小、剖面低、结构紧凑（长L≈0.494×λL，宽W≈0.185×λL，高H≈0.352×λL；λL为最低工作频率）；四、结构简单、低成本、易生产。另外，该方法还具有思路新颖、原理清晰、方法普适、实现简单、低成本、适合批量生产等特点，是定向和双频全向组合式车载天线的优选方案。而且，对于高增益双频全向天线、双向定向天线的设计和改进也是适用和有效的。附图说明图1为本技术天线模型的直角坐标系定义示意图。图2为本技术双频全向天线上地板的正视图。图3为本技术双频全向天线上地板的俯视图。图4为本技术双频全向天线上地板的立体结构透视图。图5为本技术双频全向天线下地板的正视图。图6为本技术双频全向天线下地板的立体结构透视图。图7为本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.定向和双频全向组合式车载天线，其特征在于：包括双频全向天线组件、定向天线组件、天线馈电组件以及水平公共地板（7）；所述的双频全向天线组件包括上地板（1）、下地板（2）、以及设置在上地板（1）上方中心位置的双频片状全向天线（3），双频片状全向天线（3）所处的位置高于定向天线组件，上地板（1）和下地板（2）不互相接触并呈上下设置，下地板（2）与水平公共地板（7）连接，在上地板（1）和下地板（2）相贴近的部分之间形成具有电容耦合的平行间隙（8）；所述的定向天线组件包括偶数副竖向设置的定向天线（4），偶数副定向天线（4）均匀分布、并背对背设置在双频全向天线组件的左右两端，位于左端的定向天线（4）朝左辐射，位于右端的定向天线（4）朝右辐射，且左右两端的定向天线（4）根据波束指向要求，在竖直面和水平面进行倾斜；位于同一端的定向天线按前后方向并排设置，定向天线（4）的地板与水平公共地板（7）连接；所述的天线馈电组件包括多根馈电电缆（5），多根馈电电缆分别与双频全向天线组件、定向天线组件电连接，向双频全向天线组件以及定向天线组件馈电。

【技术特征摘要】
1.定向和双频全向组合式车载天线，其特征在于：包括双频全向天线组件、定向天线组件、天线馈电组件以及水平公共地板（7）；所述的双频全向天线组件包括上地板（1）、下地板（2）、以及设置在上地板（1）上方中心位置的双频片状全向天线（3），双频片状全向天线（3）所处的位置高于定向天线组件，上地板（1）和下地板（2）不互相接触并呈上下设置，下地板（2）与水平公共地板（7）连接，在上地板（1）和下地板（2）相贴近的部分之间形成具有电容耦合的平行间隙（8）；所述的定向天线组件包括偶数副竖向设置的定向天线（4），偶数副定向天线（4）均匀分布、并背对背设置在双频全向天线组件的左右两端，位于左端的定向天线（4）朝左辐射，位于右端的定向天线（4）朝右辐射，且左右两端的定向天线（4）根据波束指向要求，在竖直面和水平面进行倾斜；位于同一端的定向天线按前后方向并排设置，定向天线（4）的地板与水平公共地板（7）连接；所述的天线馈电组件包括多根馈电电缆（5），多根馈电电缆分别与双频全向天线组件、定向天线组件电连接，向双频全向天线组件以及定向天线组件馈电。2.如权利要求1所述的定向和双频全向组合式车载天线，其特征在于：所述的定向天线为3.5G定向天线或5.8G定向天线。3.如权利要求1所述的定向和双频全向组合式车载天线，其特征在于：所述的定向天线包含至少一种极化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李道铁，谭想，吴中林，刘木林，
申请(专利权)人：广东通宇通讯股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44