CN108390146B - 一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线及其制造方法，包括反射器，所述反射器上配置有端子，所述反射器内部引出有连接至端子的馈线；所述反射器外表面设置多个由振子构成的菱形结构，菱形结构通过端子与馈线相连；所述反射器将照射到其上的无线信号反射至振子处，所述振子作为馈源反射和接收无线信号，所述馈线作为传输线将振子反射的信号进行传输。本发明的天线结构简单，体积小，信号传播距离远，特别适用于隧道、管沟这种直线型的场合。

Description

一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线及其制造方法
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线及其制造方法。
背景技术
在隧道中，环境复杂，无线信号经过多次反射、衍射等，造成无线信号传输距离大大缩减，覆盖能力大大缩减，普通的背射天线，一般朝向一个方向，方向性强，但是无法实现对隧道这种环境进行全方位无线覆盖。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线，本发明结构简单，并且可以实现无线信号定向辐射，辐射距离远，特别适用于隧道这种封闭且直线结构的场景。
一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线，包括反射器，所述反射器上配置有端子，所述反射器内部引出有连接至端子的馈线；所述反射器外表面设置多个由振子构成的菱形结构，菱形结构通过端子与馈线相连；
所述反射器将照射到其上的无线信号反射至振子处，所述振子作为馈源反射和接收无线信号，所述馈线作为传输线将振子反射的信号进行传输。
进一步的，所述振子的数量为两个，为成对称结构的a，b为振子，每个振子均由金属线弯折形成，分别为短折线、长折线、短折线、短折线、长折线、短折线。
进一步的，所述短折线长为λ/4，长折线长为λ/2。
进一步的，将每部分的振子两端短接，交叉形成菱形结构。
进一步的，所述菱形结构数量为四个，其中中间两个菱形结构形成不接触的A、B两点，A,B两点分别与端子的线芯和屏蔽层连接，与A、B两点相邻的两个振子交叉点用非金属且非导磁材料隔离。
进一步的，所述菱形结构的金属线沿金属管弯折形成圆弧面，构成反射面。
进一步的，所述反射器为圆柱型金属管，所述圆柱型金属管的直径决定了反射器的表面积，不应小于λ/4，λ为电磁波波长。
进一步的，所述反射器表面开有孔，将端子穿过该孔紧固于反射器表面。
进一步的，位于反射器外面的部分的端子连接振子，位于反射器里面部分的端子连接馈线。
进一步的，所述馈线采用同轴馈线，所述端子采用与馈线匹配的同轴连接器，所述同轴连接器的金属屏蔽层连接馈线的屏蔽层，所述馈线线芯连接到同轴连接器的内芯，所述馈线线芯通过同轴连接器的内芯连接到振子。
一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线的制造方法，包括：
反射器开孔，将端子穿过该孔紧固于反射器表面；
馈线采用同轴馈线，馈线线芯连接到端子；
将金属线弯折形成a，b振子，a，b振子呈对称结构；
将a，b两个振子两端短接，交叉形成菱形结构，其中中间两个菱形结构形成不接触的A、B两点，A,B两点分别与端子的线芯和屏蔽层连接；
与A、B两点相邻的两个振子交叉点用非金属且非导磁材料隔离其中C,D点不能短路，用非金属且非导磁材料隔离，做绝缘处理，形成完整的天线。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过本发明的实施，可以实现无线信号在隧道内定向辐射，辐射距离远，特别适用于隧道这种封闭且直线结构的场景。
本发明的天线结构简单，体积小，信号传播距离远，特别适用于隧道、管沟这种直线型的场合。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明天线的振子示意图；
图2为本发明天线的振子组合示意图；
图3为本发明天线的正视图；
图4为本发明天线的侧视图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在隧道内无法全方位传输信号的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线及其制造方法。
为了实现隧道全方位无线覆盖，需要设计一种天线来适应隧道的特殊环境，基于普通的背射天线，一般朝向一个方向，方向性强，信号衰减弱，覆盖能力强。就至少需要两个天线背对背设置。因此设计了一种远距离覆盖背射天线，结构简单，并且可以实现无线信号定向辐射，辐射距离远，特别适用于隧道这种封闭且直线结构的场景。
本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线，本发明天线由反射器，振子，连接端子，馈线组成。所述反射器为圆柱型金属管，金属管直径可根据结构安装需求进行调整，但不应小于λ/4(λ为电磁波波长)，金属管的直径可以变化。
其中，反射器将照射到反射器上的波，反射到振子处，提高天线增益。振子作为本天线的馈源，起到反射和接收无线信号的作用。连接端子用于连接振子及馈线，采用与馈线匹配的同轴连接器，内芯连接馈线线芯，金属屏蔽层连接馈线的屏蔽层。馈线为连接端子和收发信号机之间传输线，起到传输信号的作用。
需要说明的是，金属管的直径决定了反射器的表面积，根据工程经验，不应小于λ/4，小于λ/4时天线增益明显下降。
金属管开合适的孔，将连接端子穿过该孔紧固于金属管表面，金属管外面的部分连接振子，金属管里面的部分连接馈线。馈线采用同轴馈线，馈线线芯连接到端子内芯，通过端子内芯连接到振子。选择同轴馈线是因为同轴馈线的电缆损耗小，抗干扰性强。
振子由a，b两部分组成，如图1所示，a，b为振子，对称结构。a和b由金属线弯折形成，短折线长为λ/4，长折线长为λ/2。
制作天线时，将a，b两个振子两端短接，交叉形成如图2所示的菱形结构，其中C,D点不能短路，用非金属且非导磁材料隔离，做绝缘处理。这样形成4个菱形结构，每个菱形的边长为λ/4。a，b两个振子两端短接之后，a，b振子形成回路，有利于能量辐射，提高天线增益。而C,D点若是短路后，天线增益大幅下降，所以此处选择C,D点做绝缘处理。
如图3和图4所示，将菱形结构的金属线，沿金属管弯折形成圆弧面。A,B两点分别与连接端子的线芯和屏蔽层连接在一起，(a，b为振子，这样连接起来，相当于将馈线的线芯和屏蔽层同振子连接起来)形成完整的天线。4个菱形结构形成4个反射面，4个菱形结构正向信号最强，通过调整金属管的直径，可以使得4个菱形面朝向发生改变，以便根据隧道的不同情况，调整天线辐射的方向。
本发明的另一种具体实施例子中，公开了一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线，该天线安装于隧道中，向隧道两个方向发射及接收信号能量最强，发射时将馈线中传输来的高频电流信号转化为自由空间的电磁波发射出去，接收时将空间电磁波转化为高频电流信号通过馈线传输给相应的设备。
本发明采用背射天线成对设计方式，实现隧道内无线信号的远距离传输，全方位覆盖，并且可以实现无线信号定向辐射，辐射距离远，特别适用于隧道这种封闭且直线结构的场景。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线，其特征是，包括反射器，所述反射器上配置有端子，所述反射器内部引出有连接至端子的馈线；所述反射器外表面设置多个由振子构成的菱形结构，菱形结构通过端子与馈线相连；
所述菱形结构的金属线沿金属管弯折形成圆弧面；
所述反射器将照射到其上的无线信号反射至振子处，所述振子作为馈源反射和接收无线信号，所述馈线作为传输线将振子反射的信号进行传输。
2.如权利要求1所述的一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线，其特征是，所述振子的数量为两个，为成对称结构的a，b为振子，每个振子均由金属线弯折形成，分别为短折线、长折线、短折线、短折线、长折线、短折线；
所述短折线长为λ/4，长折线长为λ/2。
3.如权利要求2所述的一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线，其特征是，将每部分的振子两端短接，交叉形成菱形结构。
4.如权利要求3所述的一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线，其特征是，所述菱形结构数量为四个，其中中间两个菱形结构形成不接触的A、B两点，A,B两点分别与端子的线芯和屏蔽层连接，与A、B两点相邻的两个振子交叉点用非金属且非导磁材料隔离。
5.如权利要求1所述的一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线，其特征是，所述反射器为圆柱型金属管，所述圆柱型金属管的直径决定了反射器的表面积，不应小于λ/4，λ为电磁波波长。
6.如权利要求1或5所述的一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线，其特征是，所述反射器表面开有孔，将端子穿过该孔紧固于反射器表面。
7.如权利要求6所述的一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线，其特征是，位于反射器外面部分的端子连接振子，位于反射器里面部分的端子连接馈线。
8.如权利要求1所述的一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线，其特征是，所述馈线采用同轴馈线，所述端子采用与馈线匹配的同轴连接器，所述同轴连接器的金属屏蔽层连接馈线的屏蔽层，所述馈线线芯连接到同轴连接器的内芯，所述馈线线芯通过同轴连接器的内芯连接到振子。
9.一种地下隧道的远距离信号覆盖高增益天线的制造方法，其特征是，包括：
反射器开孔，将端子穿过该孔紧固于反射器表面；
馈线采用同轴馈线，馈线线芯连接到端子；
将金属线弯折形成a，b振子，a，b振子呈对称结构；
将a，b两个振子两端短接，交叉形成菱形结构，所述菱形结构的金属线要沿金属管弯折形成圆弧面，其中中间两个菱形结构形成不接触的A、B两点，A,B两点分别与端子的线芯和屏蔽层连接；
与A、B两点相邻的两个振子交叉点用非金属且非导磁材料隔离其中C,D点不能短路，用非金属且非导磁材料隔离，做绝缘处理，形成完整的天线。
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