CN105703057A - 一种火车用应答天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种火车用应答天线，该天线包括射频腔体(1)、天线罩(2)、辐射体(3)及射频插座(4)，所述的天线罩(2)封盖在射频腔体(1)的上方，所述的辐射体(3)设在射频腔体(1)的内部，所述的射频插座(4)包括外导体(41)和设在外导体(41)内部的内芯(42)，外导体(41)固定在射频腔体(1)的外底面，内芯(42)穿过射频腔体(1)的底部与辐射体(3)的下端底面连接，所述天线罩(2)由中空的壳体以及填充在壳体内的发泡料组成。本发明具有能与火车安装平台表面共形、结构紧凑、尺寸小的突出优点。

Description

一种火车用应答天线

技术领域

本发明涉及应答天线技术领域，尤其是涉及一种火车用应答天线。

背景技术

随着火车、地铁、高铁速度的提升，对应答器的功能性能、重量、安装尺寸等提出了越来越高的要求。作为无线电收发系统的重要组成部分，应答天线正朝着孔径综合一体化、结构紧凑、对火车气动性扰动最小化方向发展。

应答天线通常为垂直极化全向天线，采用谐振在工作频段的单极天线实现射频信号的接收和发射。天线由高度小于四分之一工作波长的辐射单元，安装底板和射频插座组成，通过螺钉将天线底板固定在安装台上。天线由于凸出安装台表面安装，有可能影响火车的气动性。而且对天线尺寸、强度和环境适应性均有严格要求，从而极大地限制了应答天线在不同类型火车的应用。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种与安装平台表面共形、结构紧凑、尺寸小的火车用应答天线，以彻底解决常规应答天线对火车气动性的影响问题。

本发明的目通过以下技术方案来实现：

一种火车用应答天线，其特征在于，该应答天线包括射频腔体1、天线罩2、辐射体3及射频插座4，所述的天线罩2封盖在射频腔体1的上方，所述的辐射体3设在射频腔体1的内部，所述的射频插座4包括外导体41和设在外导体41内部的内芯42，外导体41固定在射频腔体1的外底面，内芯42穿过射频腔体1的底部与辐射体3的下端底面连接，所述天线罩2由中空的壳体以及填充在壳体内的发泡料组成。

该辐射体3包括倒锥体31、顶部圆盘32、接地柱33和金属平板34，所述倒椎体31的上端为大径端，下端为小径端，倒椎体31的上端底面与顶部圆盘32的下盘面连接，顶部圆盘32的下盘面的盘心部分与接地柱33的上柱面连接，接地柱33的下柱面固定在射频腔体1的内底面，所述的金属平板34与顶部圆盘32平行，金属平板34的一端焊接在倒锥体31的侧面，金属平板34的另一端焊接在接地柱的侧表面，

所述的顶部圆盘32的半径为应答天线工作波长的1/5～1/3。

所述的顶部圆盘32的半径优选为应答天线工作波长的1/4。

所述的金属平板34的一端焊接在倒锥体31的1/3～2/3侧面处，金属平板34的另一端优选焊接在接地柱33的1/3～2/3侧表面处。

所述的金属平板34的一端优选焊接在倒锥体31的1/2侧面处，金属平板34的另一端优选焊接在接地柱33的1/2侧表面处。

所述的倒锥体31的上端底面与接地柱33的下柱面的距离为应答天线工作波长的1/5～1/3。

所述的倒锥体31的上端底面与接地柱33的下柱面的距离优选为应答天线工作波长的1/4。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

1、能与火车安装平台表面共形、结构紧凑、尺寸小：辐射体的倒锥体类似于一单极天线，其顶部圆盘相当于对单极天线增加了顶负载，极大地降低了天线的高度，同时辐射体的接地柱和顶部圆盘提高了天线阻抗的实部，微调两部分尺寸可以实现与50欧姆射频插座的匹配，整个天线完全嵌入火车安装平台安装，上表面与火车安装表面完全共形。

2、有效地避免了应答天线对火车安装平台的气动扰动，在其他高速平台上具有良好的应用推广性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图标号说明：图1中，1为射频腔体、2为天线罩、3为辐射体、4为射频插座、31为倒锥体、32为顶部圆盘、33为接地柱、34为金属平板、41为外导体、42为内芯。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例一种火车用应答天线

如图1所示：一种火车用应答天线，该应答天线包括射频腔体1、天线罩2、辐射体3及射频插座4。射频腔体1为防锈铝整体洗削而成，顶部下沉部分用于与天线罩2连接，并在上边沿预留与载机连接的安装孔。天线罩2的边缘部分采用铆钉与射频腔体1的上边沿连接，保护内部的辐射体3和射频插座4，作为优选，天线罩2由中空的壳体以及发泡料组成，发泡料灌封在天线罩2内部，以增加辐射器强度。辐射体3为类似于倒F形的全金属结构，其设在射频腔体1的内部，该辐射体3包括倒锥体31、顶部圆盘32、形状为斜四面体的接地柱33和金属平板34。倒椎体31的上端为大径端，下端为小径端，倒椎体31的上端底面与顶部圆盘32的下盘面连接，顶部圆盘32的下盘面的盘心部分与接地柱33的上柱面连接，接地柱33的下柱面通过螺钉固定在射频腔体1的内底面。接地柱33的1/3、1/2或2/3处开槽，作为优选在其二分之一高度位置开有一槽，用于与金属平板34焊接，金属平板34与顶部圆盘32平行，金属平板34的一端焊接在倒锥体31的侧面开的槽处，金属平板34的另一端焊接在接地柱的侧表面。射频插座4包括外导体41和设在外导体41内部的内芯42，外导体41通过螺钉固定在射频腔体1的外底面，内芯42穿过射频腔体1的底部后与倒锥体31的下端底面连接。

顶部圆盘32的半径为应答天线工作波长的1/5、1/3或1/3。优选为应答天线工作波长的1/4，

倒锥体31的上端底面与接地柱33的下柱面的距离为应答天线工作波长的1/5、1/4或1/3。优选为应答天线工作波长的1/4，从而对天线输入阻抗引入了一电抗部分，结合金属平板微调可以实现与50欧姆射频插座的阻抗匹配。

射频信号由射频插座1输入辐射体3的倒锥体，并传至顶部圆盘32，由该顶部圆盘32透过天线罩2向外辐射能量，形成类似于单极天线的辐射方向图，其方位面为全向。辐射体3的接地柱33相对顶部圆盘32为开路，与顶部圆盘32共同影响天线输入阻抗。辐射体3类似于一顶部加载的单极天线。新型应答天线高度(不包含射频插座高度)小于工作波长的0.1倍，原因在于：辐射体的倒锥体类似于一单极天线，其顶部圆盘相当于对单极天线增加了顶负载，极大地降低了天线的高度。同时辐射体的接地柱和顶部圆盘提高了天线阻抗的实部，微调两部分尺寸可以实现与50欧姆射频插座的匹配。整个天线完全嵌入火车安装平台安装，上表面与安装平台表面完全共形。射频信号由辐射体顶部圆盘向外辐射能量，形成类似于单极天线的辐射方向图。整个天线完全嵌入火车安装平台安装，从而实现上表面与安装平台表面完全共形，还可适用于其他高机动性、高速的交通运输工具。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种火车用应答天线，其特征在于，该天线包括射频腔体(1)、天线罩(2)、辐射体(3)及射频插座(4)，所述的天线罩(2)封盖在射频腔体(1)的上方，所述的辐射体(3)设在射频腔体(1)的内部，所述的射频插座(4)包括外导体(41)和设在外导体(41)内部的内芯(42)，外导体(41)固定在射频腔体(1)的外底面，内芯(42)穿过射频腔体(1)的底部与辐射体(3)的下端底面连接，所述天线罩(2)由中空的壳体以及填充在壳体内的发泡料组成。

2.根据权利要求1所述的一种火车用应答天线，其特征在于，该辐射体(3)包括倒锥体(31)、顶部圆盘(32)、接地柱(33)和金属平板(34)，所述倒椎体(31)的上端为大径端，下端为小径端，倒椎体(31)的上端底面与顶部圆盘(32)的下盘面连接，顶部圆盘(32)的下盘面的盘心部分与接地柱(33)的上柱面连接，接地柱(33)的下柱面固定在射频腔体(1)的内底面，所述的金属平板(34)与顶部圆盘(32)平行，金属平板(34)的一端焊接在倒锥体(31)的侧面，金属平板(34)的另一端焊接在接地柱的侧表面。

3.根据权利要求2所述的一种火车用应答天线，其特征在于，所述的顶部圆盘(32)的半径为应答天线工作波长的1/5～1/3。

4.根据权利要求3所述的一种火车用应答天线，其特征在于，所述的顶部圆盘(32)的半径优选为应答天线工作波长的1/4。

5.根据权利要求2所述的一种火车用应答天线，其特征在于，所述的金属平板(34)的一端焊接在倒锥体(31)的1/3～2/3侧面处，金属平板(34)的另一端优选焊接在接地柱(33)的1/3～2/3侧表面处。

6.根据权利要求5所述的一种火车用应答天线，其特征在于，所述的金属平板(34)的一端优选焊接在倒锥体(31)的1/2侧面处，金属平板(34)的另一端优选焊接在接地柱(33)的1/2侧表面处。

7.根据权利要求2所述的一种火车用应答天线，其特征在于，所述的倒锥体(31)的上端底面与接地柱(33)的下柱面的距离为应答天线工作波长的1/5～1/3。

8.根据权利要求7所述的一种火车用应答天线，其特征在于，所述的倒锥体(31)的上端底面与接地柱(33)的下柱面的距离优选为应答天线工作波长的1/4。