一种适用于隧道环境的双极化高增益天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种适用于隧道环境的双极化高增益天线，包括：反射器、中心支架、第一线极化天线以及第二线极化天线、天线罩；反射器与中心支架相连；第一线极化天线、第二线极化天线通过其耦合枝节与反射器连接；第一线极化天线、第二线极化天线关于中心支架对称设置，第一线极化天线与第二线极化天线之间呈90度夹角，分别馈电；所述反射器、中心支架、第一线极化天线与第二线极化天线被封装所述天线罩内。本实用新型专利技术通过将两个线极化辐射天线正交组合为同一款天线，两个天线分别馈电，实现了天线双极化辐射；并通过错位排列设置两个线极化辐射天线使两个天线共用一个反射器并能够被密封在一个天线罩中，从而实现低成本高增益的双极化天线。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于隧道环境的双极化高增益天线
本技术涉及无线通信
，特别涉及一种适用于隧道环境的双极化高增益天线。
技术介绍
近年来，我国铁路建设取得了空前发展。随着铁路业务的扩展，需要及时、有效传输大量视频、图片信息。同时，移动互联网的普及与应用也对列车高速率、高质量的个人网络服务提出了新的要求，如视频通话、高速率下载等。因此，现代铁路的发展对沿线移动通信系统的稳定性、时效性提出了更高的要求，可靠的无线通信是列车稳定、安全运行的重要保障。由于我国地域广阔，地形较为复杂，尤其是在西部、南部地区，很多山地、丘陵的地理环境，此外还有各大城市的地铁线路建设，因此使得隧道的数量呈现出井喷式的增长。不同于一般的露天无线通信，电磁波在隧道环境中传播时，通常受到非理想隧道壁的多重作用。一方面，隧道壁的吸收、反射及粗糙散射对电磁波造成衰减和相移，影响通信质量；另一方面，隧道受限空间中不同路径的反射分量相互叠加，形成显著的多径效应，使信号出现快衰落现象，严重影响接收端对信号的解调。针对隧道环境电波传播的特殊性，以及我国实现高速率、高质量移动通信的迫切需求，研究适用于隧道环境的天线，具有重要的现实意义。目前，广泛应用的铁路专用通信网GSM-R(GlobalSystemforMobileCommunications-Railway,GSM-R)正处于更新换代的关键时期，国际铁路联盟(UIC)和中国铁路总公司均已确定采用LTE-R(LongTermEvolution-Railway,LTE-R)作为下一代铁路移动通信系统。GSM-R与LTE-R均采用无线传输方式与列车进行实时通信与调度。相比于传统GSM-R通信系统，LTE-R拥有更快的传输速率、更小的时延、更高的可靠性等优点。为了适应下一代LTE-R铁路移动通信系统，需要配套设置不同于公共无线网络，适应于隧道通信环境、且成本低廉的LTE-R天线。并且由于隧道环境的特殊性，要求所设计的天线增益必须足够高，才可实现长距离的无线覆盖。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中所存在的需要设计一种适用于隧道环境的高增益低成本的LTE-R天线，本技术提出了一款适用隧道环境特点的、可工作于900MHz频段的双极化高增益LTE-R天线。为了实现上述技术目的，本技术提供了以下技术方案：一种适用于隧道环境的双极化高增益天线，包括：反射器、中心支架、第一线极化天线以及第二线极化天线、天线罩；其中，所述反射器与中心支架相连，并与所述中心支架相互垂直；所述第一线极化天线包括第一天线振子和第一耦合枝节，所述第一天线振子与所述第一耦合枝节相互垂直；所述第二线极化天线包括第二天线振子和第二耦合枝节；所述第二天线振子与所述第二耦合枝节相互垂直；所述第一天线振子、第二天线振子设置在所述中心支架上，所述第一天线振子与所述第二天线振子之间呈90度夹角，分别馈电；所述第一耦合枝节与所述反射器接触，且与所述所述反射器相互垂直；所述第二耦合枝节与所述反射器接触，且与所述所述反射器相互垂直；所述第二耦合枝节长于所述第一耦合枝节；所述中心支架、第一线极化天线、第二线极化天线被封装在所述反射器与天线罩所构成的封闭结构内。本技术通过将两个线极化辐射天线正交组合为同一款天线，两个微带天线分别馈电，得到双端口馈电的天线，由此实现了天线的双极化辐射；并通过间隔设置两个线极化辐射天线(两个天线的耦合枝节长度不同)、使两个天线共用一个反射器并能够被密封在一个天线罩中，从而实现低成本高增益的双极化天线。在本技术进一步的实施例中，上述适用于隧道环境的双极化高增益天线还包括：设置在所述中心支架上的多个第一线极化天线的引向器，所述多个第一线极化天线的引向器依次设置在所述第一线极化天线后，所述第一线极化天线的引向器与所述第一天线振子平行设置；以及，设置在所述中心支架上的多个第二线极化天线的引向器，所述多个第一线极化天线的引向器依次设置在所述第二线极化天线后，所述第一线极化天线的引向器与所述第二天线振子平行设置；所述多个第一线极化天线的引向器以及多个第二线极化天线的引向器被封装所述反射器与天线罩所构成的封闭结构内。优选的，所述多个第一线极化天线的引向器设置长度不同、且设置间距不同；所述多个第二线极化天线的引向器设置长度不同、且设置间距不同。优选的，所述第一线极化天线的引向器为11个，所述第二线极化天线的引向器为11个。本技术通过添加引向器来进一步提高天线的增益，并且引向器采用非等长非等间距的设计方式，通过优化引向振子(引向器)之间的距离和长度、半径，使得天线的能量更集中于端射方向，实现了高增益和窄波束的性能。优选的，所述第一线极化天线、第二线极化天线均采用非对称结构。优选的，所述第一线极化天线、第二线极化天线的两端设置有三个正方形贴片。优选的，所述第一线极化天线以及所述第二线极化天线的微带结构中均设置有耦合贴片。本技术通过在第一线极化天线、第二线极化天线中添加耦合贴片、正方形贴片结构拓宽了天线带宽，改善了匹配特性，使天线拥有接近30％的相对带宽，使天线可以更好地工作于900MHz频段。优选的，所述第一线极化天线、第二线极化天线采用Rogers5880材料，厚度1.4mm，其相对介电常数εr＝2.2，损耗角正切值为：tanδ＝0.0009。与现有技术相比，本技术的有益效果：1、通过将两个线极化辐射天线正交组合为同一款天线，两个微带天线分别馈电，得到双端口馈电的天线，由此实现了天线的双极化辐射；并通过错位排列设置两个线极化辐射天线(两个天线的耦合枝节长度不同)、使两个天线共用一个反射器并能够被密封在一个天线罩中，从而实现低成本高增益的双极化天线。2、本技术通过添加引向器来进一步提高天线的增益，并且多个引向器采用非等长和非等间距的排列方式，通过优化引向振子(引向器)之间的距离和长度、半径，使得天线的能量更集中于端射方向，天线获得更高的增益。3、本技术通过在第一线极化天线、第二线极化天线中添加耦合贴片、正方形贴片结构拓宽了天线带宽，改善了匹配特性，使天线拥有接近30％的相对带宽，使天线可以更好地工作于900MHz频段。附图说明：图1是本技术示例性实施例的一种适用于隧道环境的双极化高增益天线结构示意图1；图2是本技术示例性实施例的一种适用于隧道环境的双极化高增益天线结构示意图2；图3(a)是本技术示例性实施例的第一线极化天线结构正视图；图3(b)是本技术示例性实施例的第一线极化天线结构后视图；图4(a)是本技术示例性实施例的反射器结构正视图；图4(b)是本技术示例性实施例的反射器结构侧视图；图5(a)是本技术示例性实施例的第二线极化天线结构正视图；图5(b)是本技术示例性实施例的第二线极化天线结构后视图；图6是本技术示例性实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于隧道环境的双极化高增益天线，其特征在于，包括：反射器(1)、中心支架(2)、第一线极化天线(3)以及第二线极化天线(4)、天线罩(7)；/n其中，所述反射器(1)与中心支架(2)相连，并与所述中心支架(2)相互垂直；所述第一线极化天线(3)包括第一天线振子(301)和第一耦合枝节(302)，所述第一天线振子(301)与所述第一耦合枝节(302)相互垂直；所述第二线极化天线(4)包括第二天线振子(401)和第二耦合枝节(402)；所述第二天线振子(401)与所述第二耦合枝节(402)相互垂直；/n所述第一天线振子(301)、第二天线振子(401)设置在所述中心支架(2)上，所述第一天线振子(301)与所述第二天线振子(401)之间呈90度夹角，分别馈电；所述第一耦合枝节(302)与所述反射器(1)接触，且与所述反射器(1)相互垂直；所述第二耦合枝节(402)与所述反射器(1)接触，且与所述反射器(1)相互垂直；/n所述第二耦合枝节(402)长于所述第一耦合枝节(302)；所述中心支架(2)、第一线极化天线(3)、第二线极化天线(4)被封装在所述反射器(1)与天线罩(7)所构成的封闭结构内。/n...

【技术特征摘要】
1.一种适用于隧道环境的双极化高增益天线，其特征在于，包括：反射器(1)、中心支架(2)、第一线极化天线(3)以及第二线极化天线(4)、天线罩(7)；
其中，所述反射器(1)与中心支架(2)相连，并与所述中心支架(2)相互垂直；所述第一线极化天线(3)包括第一天线振子(301)和第一耦合枝节(302)，所述第一天线振子(301)与所述第一耦合枝节(302)相互垂直；所述第二线极化天线(4)包括第二天线振子(401)和第二耦合枝节(402)；所述第二天线振子(401)与所述第二耦合枝节(402)相互垂直；
所述第一天线振子(301)、第二天线振子(401)设置在所述中心支架(2)上，所述第一天线振子(301)与所述第二天线振子(401)之间呈90度夹角，分别馈电；所述第一耦合枝节(302)与所述反射器(1)接触，且与所述反射器(1)相互垂直；所述第二耦合枝节(402)与所述反射器(1)接触，且与所述反射器(1)相互垂直；
所述第二耦合枝节(402)长于所述第一耦合枝节(302)；所述中心支架(2)、第一线极化天线(3)、第二线极化天线(4)被封装在所述反射器(1)与天线罩(7)所构成的封闭结构内。


2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，还包括：设置在所述中心支架(2)上的多个第一线极化天线的引向器(5)，所述多个第一线极化天线的引向器(5)依次设置在所述第一线极化天线(3)后，所述第一线极化天线的引向器(5)与所述第一天线振子(301)平行设置；
以及，设置在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊洁，向志华，段永奇，陈昳，吴浠桥，袁廷瑞，王永璋，陶柁丞，夏进波，钟选明，廖成，杜振，
申请(专利权)人：四川瑞云信通科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51