CN101916906B

CN101916906B - 机车三频段天线

Info

Publication number: CN101916906B
Application number: CN201010251212.9A
Authority: CN
Inventors: 杜方; 胡颖; 徐勇
Original assignee: Allwin Telecommunication Co Ltd
Current assignee: Allwin Telecommunication Co Ltd
Priority date: 2010-08-12
Filing date: 2010-08-12
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-08-12
Also published as: CN101916906A

Abstract

本发明属机车天线领域，具体的说是一种能够安装在机车顶部的机车三频段天线，它包括底座(7)、设于所述金属底座(7)上的半波金属板状振子；在所述底座(7)上设有与所述半波金属板状振子导电连接的同轴馈电端口(6)；所述半波金属板状振子经绝缘体(8)与底座(7)固定相接；所述半波金属板状振子包括直立金属片分支(1)、第一金属片状侧臂延伸段分支(2)、第二金属片状侧臂延伸段分支(3)、加顶金属片状延伸段分支(4)及弯折延伸片分支(5)。本发明不仅涵盖多个铁路无线通信频段，而且可减少天线的体积，并且用同一个天线外罩实现两种工作频段覆盖模式，满足了对覆盖工作频段，高度和增益的严格要求。

Description

机车三频段天线

技术领域

本发明属机车天线领域，具体的说是一种能够安装在机车顶部的机车三频段天线。该天线可以在相同得天线外罩和天线底座条件下，实现三个频段覆盖模式。

背景技术

伴随着我国铁路的大步伐建设，铁路系统的通信与调度越来越起着非常重要的作用。同时越来越多的无线通信设备应用在机车上，这就需要在机车上安装很多副天线。但由于机车顶部面积有限，造成天线安装位置不易排布，且各个天线之间信号隔离度不够，彼此间有高大的干扰，影响通信质量。为了保证机车之间，机车和车站之间的良好通信与调度，需要整合机车通信调度系统，用较少的天线实现机车上所有通信设备的正常运转，这就要求在同一副天线上实现多个通信频段的覆盖。现有文献尚未披露相关技术方案设计。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种体积小，可靠性强，具有较高的辐射增益及较好的辐射方向性能，采用一副天线即能实现多个工作频段的机车三频段天线。

为达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种机车三频段天线，它包括底座、设于所述金属底座上的半波金属板状振子；在所述底座上设有与所述半波金属板状振子导电连接的同轴馈电端口；所述半波金属板状振子经绝缘体与底座固定相接。

作为一种优选方案，本发明所述半波金属板状振子包括直立金属片分支、第一金属片状侧臂延伸段分支、第二金属片状侧臂延伸段分支、加顶金属片状延伸段分支及弯折延伸片分支；所述加顶金属片状延伸段分支与直立金属片分支呈“T”型结构；所述第一金属片状侧臂延伸段分支与第二金属片状侧臂延伸段分支分别位于直立金属片分支两侧；所述弯折延伸片分支与直立金属片分支、第一金属片状侧臂延伸段分支、第二金属片状侧臂延伸段分支及加顶金属片状延伸段分支相垂直，且与同轴馈电端口导电连接。

进一步地，本发明所述第一金属片状侧臂延伸段分支的长度与第二金属片状侧臂延伸段分支的长度不等。

本发明所述直立金属片分支的长、宽、厚依次为：100～110mm、16～23mm及1.5～3mm；所述第一金属片状侧臂延伸段分支的长、宽、厚依次为：90～100mm、10～14mm及1.5～3mm；所述第二金属片状侧臂延伸段分支的长、宽、厚依次为：103～105mm、10～14mm及1.5～3mm；所述加顶金属片状延伸段分支的长、宽、厚依次为：80～86mm、10～14mm及1.5～3mm。

另外，本发明所述直立金属片分支的长、宽、厚还可依次为：101～102mm、8～12mm及1.5～3mm；所述第一金属片状侧臂延伸段分支的长、宽、厚依次为：88～90mm、8～10mm及1.5～3mm；所述第二金属片状侧臂延伸段分支的长、宽、厚依次为：91～97mm、8～10mm及1.5～3mm；所述加顶金属片状延伸段分支的长、宽、厚依次为：58～61mm、10～12mm及1.5～3mm。

其次，本发明所述底座可采用铝板材，其长、宽、厚依次为：100～120mm、78～85mm及8～12mm。

由于机车三频天线需要能够保证在机车高速行驶的条件下正常稳定的工作，这就要求机车多频段天线的外观高度和稳定性满足规定要求。又由于本机车天线采用全向天线振子，需要其工作频段，增益与辐射方向性能满足规定要求。本机车三频天线工作频率覆盖可以设计成从457MHz到934MHz两倍频程模式或从821MHz到2483.5MHz三倍频程模式。同时由于这两个模式的三频天线外罩高度统一限制在142mm高度，采用常规半波偶极子天线阵子来设计几乎是不可能的。这就需要开发出新型机车三频段天线。

本发明体积小，可靠性强，具有较高的辐射增益及较好的辐射方向性能，采用一副天线即能实现多个工作频段。本发明在统一的很小巧得外罩空间里实现457～469MHz，821～869MHz和885～934MHz三个工作频段模式或实现821～869MHz，885～934MHz和2400～2483.5MHz三个频段覆盖模式。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。

图1为本发明机车三频段天线模式1的结构示意图；

图2为本发明机车三频段天线模式2的结构示意图；

图3为本发明机车三频段天线模式1的电压驻波比特性曲线图；

图4为本发明机车三频段天线模式1的远场辐射方向图；

图5为本发明机车三频段天线模式2的电压驻波比特性曲线图；

图6为本发明机车三频段天线模式2的远场辐射方向图。

具体实施方式

参见图1、图2所示，一种机车三频段天线，它包括底座7、设于所述金属底座7上的半波金属板状振子；在所述底座7上设有与所述半波金属板状振子导电连接的同轴馈电端口6；所述半波金属板状振子经绝缘体8与底座7固定相接。

本发明所述半波金属板状振子包括直立金属片分支1、第一金属片状侧臂延伸段分支2、第二金属片状侧臂延伸段分支3、加顶金属片状延伸段分支4及弯折延伸片分支5；所述加顶金属片状延伸段分支4与直立金属片分支1呈“T”型结构；所述第一金属片状侧臂延伸段分支2与第二金属片状侧臂延伸段分支3分别位于直立金属片分支1两侧；所述弯折延伸片分支5与直立金属片分支1、第一金属片状侧臂延伸段分支2、第二金属片状侧臂延伸段分支3及加顶金属片状延伸段分支4相垂直，且与同轴馈电端口6导电连接。

本发明所述第一金属片状侧臂延伸段分支2的长度与第二金属片状侧臂延伸段分支3的长度不等。

作为覆盖457～469MHz，821～869MHz和885～934MHz三个频段的第一种模式，本发明所述直立金属片分支1的长、宽、厚依次为：105mm、20mm及2mm；所述第一金属片状侧臂延伸段分支2的长、宽、厚依次为：98mm、12mm及2mm；所述第二金属片状侧臂延伸段分支3的长、宽、厚依次为：103mm、12mm及2mm；所述加顶金属片状延伸段分支4的长、宽、厚依次为：84mm、12mm及2mm；其中所述半波金属板状振子材质选用铜板材加工而成。

作为覆盖821～869MHz，885～934MHz和2400～2483.5MHz三个频段的另一种模式，本发明所述直立金属片分支1的长、宽、厚依次为：102mm、10mm及2mm；所述第一金属片状侧臂延伸段分支2的长、宽、厚依次为：90mm、10mm及2mm；所述第二金属片状侧臂延伸段分支3的长、宽、厚依次为：96mm、10mm及2mm；所述加顶金属片状延伸段分支4的长、宽、厚依次为：60mm、11.5mm及2mm。

本发明所述底座7采用铝板材，其长、宽、厚依次为：115mm、80mm及10mm；所述绝缘体8采用聚四氟乙烯。

本发明的两个模式的机车三频段天线的工作原理如下：

根据天线理论，第一种模式天线工作的三个频段457～469MHz，821～869MHz和885～934MHz的中心频率波长分别为λ463M/4＝162mm，λ845/4＝89mm，λ909.5M/4＝82mm；由于845MHz频段和909.5MHz频段相距很近，所以可以将这两个频段合成一个天线分支进行设计，由于463MHz与909.5MHz是两倍频关系，不能在一个普通的半波振子上同时实现，需要将463MHz频段设计在不同于909.5MHz频段的天线分支上，然后将设计好的这两个天线分支组合成一个金属板状振子，通过调试，实现一个半波金属板状振子同时覆盖三个频段的功能。

第二种模式的天线工作在821～869MHz，885～934MHz和2400～2483.5MHz三个频段上，其中心频率波长分别为λ845/4＝89mm，λ909.5M/4＝82mm，λ2441.75M/4＝31mm；根据上面分析，将845MHz频段和909.5MHz频段合成一个天线分支进行设计，由于2441.75MHz是463MHz的五倍关系，是845MHz的三倍关系，所以2441.75MHz频段可以通过与463MHz和845MHz共用它们的天线分支来实现谐振。

由于两个模式的三频段天线外罩高度统一限制在142mm以内，考虑外罩和天线振子之间的间隙余量，则天线振子的实际高度最多仅能有120mm左右。该高度可以满足845MHz，909.5MHz和2441.75MHz的频段设计需要，但不能用常规的半波偶极子方法实现463MHz频段。通过大量的仿真和实际调试，提出用天线加顶的方法来降低463MHz谐振频段半波振子分支的高度。将845MHz和909.5MHz两个谐振频段半波振子分支设计在463MHz谐振半波振子分支的两侧，通过仿真与调试天线振子的阻抗匹配，来在一个天线振子中同时实现三个工作频段的覆盖。同时只需要小幅度修改天线分支外形尺寸，就能实现845MHz，909.5MHz和2441.75MHz三频段覆盖。这样就可以用统一的天线外罩和底座，来实现两种模式的三频段天线，既具有多频段，高增益，小体积的优点，又可以将两种模式的天线做成相同的外观结构，提高天线的可靠性和美观性。

主要技术指标

可以理解地是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种机车三频段天线，其特征在于：包括底座（7）、设于所述底座（7）上的半波金属板状振子；在所述底座（7）上设有与所述半波金属板状振子导电连接的同轴馈电端口（6）；所述半波金属板状振子经绝缘体（8）与底座（7）固定相接；所述半波金属板状振子包括直立金属片分支（1）、第一金属片状侧臂延伸段分支（2）、第二金属片状侧臂延伸段分支（3）、加顶金属片状延伸段分支（4）及弯折延伸片分支（5）；所述加顶金属片状延伸段分支（4）与直立金属片分支（1）呈“T”型结构；所述第一金属片状侧臂延伸段分支（2）与第二金属片状侧臂延伸段分支（3）分别位于直立金属片分支（1）两侧；所述弯折延伸片分支（5）与直立金属片分支（1）、第一金属片状侧臂延伸段分支（2）、第二金属片状侧臂延伸段分支（3）及加顶金属片状延伸段分支（4）相垂直，且与同轴馈电端口（6）导电连接。

2.根据权利要求1所述的机车三频段天线，其特征在于：所述第一金属片状侧臂延伸段分支（2）的长度与第二金属片状侧臂延伸段分支（3）的长度不等。

3.根据权利要求2所述的机车三频段天线，其特征在于：所述直立金属片分支（1）的长、宽、厚依次为：100～110mm、16～23 mm及1.5～3 mm；所述第一金属片状侧臂延伸段分支（2）的长、宽、厚依次为：90～100 mm、10～14 mm及1.5～3 mm ；所述第二金属片状侧臂延伸段分支（3）的长、宽、厚依次为：103～105 mm、10～14 mm及1.5～3 mm；所述加顶金属片状延伸段分支（4）的长、宽、厚依次为：80～86 mm、10～14 mm及1.5～3 mm。

4.根据权利要求2所述的机车三频段天线，其特征在于：所述直立金属片分支（1）的长、宽、厚依次为：101～102mm、8～12mm及1.5～3 mm；所述第一金属片状侧臂延伸段分支（2）的长、宽、厚依次为：88～90 mm、8～10 mm及1.5～3 mm ；所述第二金属片状侧臂延伸段分支（3）的长、宽、厚依次为：91～97 mm、8～10 mm及1.5～3 mm；所述加顶金属片状延伸段分支（4）的长、宽、厚依次为：58～61 mm、10～12 mm及1.5～3 mm。

5.根据权利要求3或4所述的机车三频段天线，其特征在于：所述底座（7）采用铝板材，其长、宽、厚依次为：100～120 mm、78～85 mm及8～12 mm。

6.根据权利要求5所述的机车三频段天线，其特征在于：所述绝缘体（8）采用聚四氟乙烯。