CN104201460B - 应用于隧道检查井内子盖屏蔽条件下的天线装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于隧道检查井内子盖屏蔽条件下的天线装置及方法，包括：天线、天线馈线和汇接板；在所述汇接板的两端分别设置天线，所述汇接板两端的天线共线设置；在所述汇接板上沿与所述天线垂直的方向设置天线馈线，所述天线、天线馈线和汇接板的组合件置于三通外壳内；本发明有益效果：通过天线的设计和天线与内子盖一体化安装，可以实现在隧道环境下通过信号的散射和反射，从而突破铸铁外盖的屏蔽，实现在铸铁外井盖屏蔽存在的情况下，隧道内与隧道外进行无线通信，实现信息的可靠稳定传输。

Description

应用于隧道检查井内子盖屏蔽条件下的天线装置及方法

技术领域

本发明涉及一种天线装置，尤其涉及一种应用于隧道检查井内子盖屏蔽条件下的天线装置及方法。

背景技术

电力隧道一般处于地下深达2、3米的环境，目前应用于隧道环境下的GSM900MHz频段的天线多采用垂直极化方式波瓣指向宽度窄，能量集中，无线信号难以穿透土层与外界进行通讯。对于隧道检查井，其井口安装有外铸铁井盖和内子盖。外铸铁盖对天线信号的屏蔽效果明显，单纯的采用高增益天线无法达到穿透铸铁外盖的屏蔽的目的。

由于受外铸铁井盖的屏蔽影响，处于隧道环境下的无线信号被接收到的信号很弱，经常导致隧道内内子盖与外界通讯的中断，外界工作人员无法自动获取到监控内子盖的状态，在外井盖丢失、损坏时外界人员不能通过内子盖获取到预警信息，从而失去了内子盖对外井盖的监控作用。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种应用于隧道检查井内子盖屏蔽条件下的天线装置及方法，该装置及方法可以实现在铸铁外井盖屏蔽存在的情况下，隧道内与隧道外流畅通信，保障了有效信息的及时可靠传输。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种应用于隧道检查井内子盖屏蔽条件下的天线装置，包括：天线、天线馈线和汇接板；在所述汇接板的两端分别设置天线，所述汇接板两端的天线共线设置；在所述汇接板上沿与所述天线垂直的方向设置天线馈线，所述天线、天线馈线和汇接板的组合件置于三通外壳内；

所述天线三通外壳固定在隧道检查井内子盖上，所述天线馈线的一端与汇接板连接、另一端穿出三通外壳与内子盖控制板上的信号发射装置连接；所述设置在汇接板两端的天线的一端分别与汇接板连接、另一端分别穿出三通外壳，并沿内子盖圆周方向固定在内子盖上。

所述天线外设置天线套管，所述天线套管与天线三通外壳的两端过盈配合，用于密封天线套管。

所述天线三通外壳上设有灌胶孔。

所述天线为天线，选用铍青铜丝，所述天线包括两个径向部分和两个螺旋电感，径向部分的长度分别为螺旋电感的展开长度为所述天线上每隔一个径向部分设置一个螺旋电感；

一种应用于隧道检查井内子盖屏蔽条件下的天线装置的安装方法，包括以下步骤：

(1)将两根天线与天线馈线分别焊接在一个汇接板上，所述天线共线设置，天线馈线与天线方向垂直；

(2)将天线、天线馈线和汇接板的组合件固定放入三通外壳内，将天线三通外壳及天线放置于天线保护套管内，并固定在内子盖上，所述天线沿子盖圆周方向布置，并用管卡固定；

(3)固定完天线后，通过天线三通外壳的灌胶孔进行灌胶处理，灌胶前，将天线三通外壳的三端与子盖和天线馈线入口涂抹液体生料带，防止胶流出。

所述天线包括两个径向部分和两个螺旋电感，所述天线上每隔一个径向部分设置一个螺旋电感。

所述天线的螺旋电感直径在3.5mm到6mm之间时，天线辐射信号的方向在螺旋水平方向的辐射最强；通过增加螺旋电感的螺旋圈数，增加天线的增益。

本发明的有益效果是：

通过天线的设计和天线与内子盖一体化安装，可以实现在隧道环境下通过信号的散射和反射，从而突破铸铁外盖的屏蔽，实现在铸铁外井盖屏蔽存在的情况下，隧道内与隧道外进行无线通信，实现信息的可靠稳定传输。

采用两根天线作为天线振子，按照相应的结构安装，最终形成接近圆形安装方式。天线信号在垂直方向避开铸铁井盖的屏蔽，实现天线信号在水平方向辐射，同时通过隧道井壁的反射散射效果，形成在铸铁井盖四周各个方向辐射，从而实现天线信号向外界的通讯。

传统的天线辐射方式采用垂直极化方式，天线在与大地垂直的方向上的辐射范围及强度最大，不适用于地下监控子盖的应用环境。本设计通过改变天线的径向长度与螺旋电感的比例长度，均衡天线辐射范围和强度的关系，利用水平安装方式达到改变天线的垂直极化方式的目的。在井下环境中通过铸铁井盖与大地直接存在的间隙、以及井壁的反射折射作用，达到天线信号突破铸铁井盖的目的。

附图说明

图1是本发明内子盖整体俯视图；

图2为本发明的天线三通剖视图；

图3为本发明的天线三通装配图；

图4是本发明天线的加工示意图；

图中，1.内子盖，2.天线三通，3.天线套管，4.管卡，5.天线，6.三通外壳，7.汇接板，8.天线馈线，9.径向部分，10.螺旋电感。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

图1-3所示为天线5与内子盖1的组装示意图，天线与内子盖按照平行的方式固定在一起，其组合零件包括两根天线5(λ为GSM天线频段900Mhz的波长)，天线三通2，天线套管3，管卡4，内子盖1，三通外壳6，汇接板7，天线馈线8。

组装时，将两根天线5与天线馈线8分别焊接在一个汇接板上，然后将这些件的组合体放入三通外壳6内。固定好以后，应该是插入天线套管3将天线三通外壳6放入内子盖1内的凹槽周围，用管卡4固定好。两根天线为共线设置，天线与内井盖平行设置。

其中，在天线三通外壳6上设有3个灌胶孔，便于灌胶。为了防水防腐，在安装固定完天线以后，通过天线三通外壳6上的灌胶孔要进行灌胶处理，灌胶前，将天线三通外壳6的三端与内子盖1和天线馈线8入口涂抹液体生料带，防止胶流出。通过天线三通外壳6的两端与天线套管3的过盈配合，起到了密封天线套管的作用。

所述天线三通外壳6固定在隧道检查井内子盖1上，所述天线馈线8的一端与汇接板7连接、另一端穿出三通外壳6与内子盖上的信号发射装置连接；设置在汇接板7两端的天线5的一端分别与汇接板7连接、另一端分别穿出三通外壳6，并沿内子盖1圆周方向固定在内子盖1上。

图4所示为本发明的天线5的加工示意图，包括两个径向部分9，两个螺旋电感10。

天线5的设计以隧道现场的实际环境出发，增加天线信号辐射范围，通过设定特定的天线径向部分与螺旋电感的长度，结合本发明中天线的安装方式，从而实现信号有效穿透外铸铁井盖，达到外部可接收到的信号强度。

天线5，选择铍青铜丝材质。铍青铜具有很高的强度、硬度、弹性极限和疲劳极限，弹性滞后小，并具有耐腐蚀、无磁性、高导电性等诸多优越性能。其展开总长度为2λ，其中径向部分9的长度为每个螺旋电感部分10的展开长度为螺旋电感按照固定的长度参数绕制螺旋电感，绕制线径为4.2毫米，节距1.4mm，圈数为3。

天线的设计主要涉及调节水平波瓣的宽度，增加信号在水平方向投射出的信号强度，从而避开铸铁井盖的屏蔽。同时天线方向与螺旋电感的直径有很大关系，当螺旋电感直径在3.5mm到6mm之间时，天线方向在螺旋水平方向的辐射最强，符合实际的应用要求。另外，螺旋电感部分的螺旋圈数增加，天线的增益增加。

螺旋电感的直径受到绕制螺旋的铍青铜线径、及绕制工艺的限制，同时考虑到天线增益的要求，综合以上因素，选择适合的螺旋直径。天线的增益越高，发送信号的能力越强，能量越集中，辐射范围越窄，鉴于隧道检查井下屏蔽条件的特殊环境,本应用权衡增益和辐射范围两方面因素，通过增加天线辐射范围，避开铸铁井盖的屏蔽范围，通过井壁的反射与折射作用，利用周围环境辐射信号出去。

一种应用于隧道检查井内子盖屏蔽条件下的天线装置的安装方法，包括以下步骤：

(1)将两根天线与天线馈线分别焊接在一个汇接板上，所述天线共线设置，天线馈线与天线方向垂直；

将天线、天线馈线和汇接板的组合件固定放入三通外壳内，将天线三通外壳及天线放置于天线保护套管内，固定在内子盖上，所述天线沿子盖圆周方向布置，并用管卡固定；

(3)固定完天线后，通过天线三通上方的灌胶孔要进行灌胶处理，灌胶前，将天线三通外壳的三端与子盖和天线馈线入口涂抹液体生料带，防止胶流出。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种应用于隧道检查井内子盖屏蔽条件下的天线装置，其特征是，包括：天线、天线馈线和汇接板；在所述汇接板的两端分别设置天线，所述汇接板两端的天线共线设置；在所述汇接板上沿与所述天线垂直的方向设置天线馈线，所述天线、天线馈线和汇接板的组合件置于三通外壳内；

所述天线三通外壳固定在隧道检查井内子盖上，所述天线馈线的一端与汇接板连接、另一端穿出三通外壳与内子盖控制板上的信号发射装置连接；所述设置在汇接板两端的天线的一端分别与汇接板连接、另一端分别穿出三通外壳，并沿内子盖圆周方向固定在内子盖上；

所述天线包括两个径向部分和两个螺旋电感，所述天线上每隔一个径向部分设置一个螺旋电感。

2.如权利要求1所述的一种应用于隧道检查井内子盖屏蔽条件下的天线装置，其特征是，所述天线外设置天线套管，所述天线套管与天线三通外壳的两端过盈配合，用于密封天线套管。

3.如权利要求1所述的一种应用于隧道检查井内子盖屏蔽条件下的天线装置，其特征是，所述天线三通外壳上设有灌胶孔；所述天线为5/8λ天线，选用铍青铜丝，所述天线包括两个径向部分和两个螺旋电感，径向部分的长度分别为5/8λ，螺旋电感的展开长度为1/8λ。

4.如权利要求3所述的一种应用于隧道检查井内子盖屏蔽条件下的天线装置，其特征是，所述5/8λ天线的螺旋电感直径在3.5mm到6mm之间时，天线辐射信号的方向在螺旋水平方向的辐射最强；通过增加螺旋电感的螺旋圈数，增加天线的增益。

5.一种如权利要求1所述的应用于隧道检查井内子盖屏蔽条件下的天线装置的安装方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)将两根天线与天线馈线分别焊接在一个汇接板上，所述天线共线设置，天线馈线与天线方向垂直；所述天线包括两个径向部分和两个螺旋电感，所述天线上每隔一个径向部分设置一个螺旋电感；

(2)将天线、天线馈线和汇接板的组合件固定放入三通外壳内，将天线三通外壳及天线放置于天线保护套管内，并固定在内子盖上，所述天线沿子盖圆周方向布置，并用管卡固定；

(3)固定完天线后，通过天线三通外壳的灌胶孔进行灌胶处理，灌胶前，将天线三通外壳的三端与子盖和天线馈线入口涂抹液体生料带，防止胶流出。