CN109411871B - 一种宽带高增益高铁mimo天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种宽带高增益高铁MIMO天线，包括天线辐射振子、隔离条、金属底板，塑料支架和天线外罩，所述天线辐射振子和隔离条设置在金属底板上，所述天线外罩设置在天线辐射振子和隔离条外与金属底板连接，所述天线辐射振子包括馈电枝节、锥形辐射主体、接地枝节和梳齿状辐射结构，所述接地枝节与金属底板垂直连接，所述接地枝节包括垂直部分和水平部分，所述锥形辐射主体与接地枝节的水平部分相连且垂直于金属底板，所述锥形辐射主体通过馈电枝节与馈电线缆芯线相连，所述梳齿状辐射结构垂直于锥形辐射主体，所述天线辐射振子关于隔离条对称。通过设计匹配凸起、锥形辐射主体、梳齿状辐射结构，实现了宽带化和小型化设计，通过引入T形隔离条实现了高隔离度和高增益。本发明具有宽带化和高隔离的特性。

Description

一种宽带高增益高铁MIMO天线
技术领域
本发明涉及门锁技术领域，尤其涉及一种宽带高增益高铁MIMO天线。
背景技术
高速铁路以其快捷、舒适、安全、经济等优势成为广大旅客的出现首选。然而人们在乘坐高铁时还不能享受流畅、高速的优质无线网络服务。这对通信系统提出了严峻的考验，由于多径效应和多普勒频移的影响会使信号衰减，达不到高质量的通信要求，所以在网络覆盖时优先选择高增益的天线。
在传统的高铁天线中，大都采用工作频段的天线。然而在不同国家地区和不同通信制式条件下，天线的工作的频段不同，因此为了满足高铁天线的共用性，设计一款超宽带的高铁天线很有必要。另一方，在高铁高速运行中，周边的多径环境对通信容量和可靠性会产生不利影响。MIMO天线可以将不利的多径效应转换为有利因素，成倍的提高通信容量和保证通信可靠性。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种结构简单的宽带高增益高铁MIMO天线。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种宽带高增益高铁MIMO天线，包括天线辐射振子、隔离条、金属底板，塑料支架和天线外罩，所述天线辐射振子和隔离条设置在金属底板上，所述天线外罩设置在天线辐射振子和隔离条外与金属底板连接，所述天线辐射振子包括馈电枝节、锥形辐射主体、接地枝节和梳齿状辐射结构，所述接地枝节与金属底板垂直连接，所述接地枝节包括垂直部分和水平部分，所述锥形辐射主体与接地枝节的水平部分相连且垂直于金属底板，所述梳齿状辐射结构垂直于锥形辐射主体，所述天线辐射振子关于隔离条对称。
作为上述方案的进一步说明，所述天线辐射振子的馈电枝节包括水平焊盘和匹配凸起，所述水平焊盘与馈电线缆芯线连接，所述匹配凸起与锥形辐射主体相连。水平焊盘用于馈电线缆芯线的焊接，匹配凸起用于高频部分阻抗调节。
作为上述方案的进一步说明，所述锥形辐射主体是平面锥形渐变结构，所述锥形辐射主体倒立垂直于金属底板。渐变结构能实现阻抗的平缓变化，从而实现宽带化。
作为上述方案的进一步说明，所述塑料支架与金属底板垂直连接，所述塑料支架的上端与锥形辐射主体连接。塑料支架起支撑作用，提高了结构可靠性。
作为上述方案的进一步说明，所述隔离条是T形结构包括垂直部分、水平部分和连接部分，所述连接部分与金属底板相连，所述垂直部分与金属底板垂直，所述水平部分与垂直部分上端相连。该T形结构可以抑制天线单元间的电磁波耦合，提高隔离度，同时可以提高天线增益。
作为上述方案的进一步说明，所述天线辐射振子是金属天线辐射振子。
作为上述方案的进一步说明，所述梳齿状辐射结构是多条金属条带，所述接地枝节是细长金属条。
本发明的有益效果是：
本发明通过设计具有馈电枝节、锥形辐射主体、接地枝节、梳齿状辐射结构的天线辐射振子，通过匹配凸起调整高频匹配，通过平面锥形渐变结构拓展带宽，通过梳齿状辐射结构调整调整高频谐振并减轻了天线重量，通过接地枝节实现了整体匹配。设计具有T形结构的隔离条，其包括水平部分和垂直部分。天线辐射振子关于隔离条对称。天线辐射振子采用塑料支架支撑，保证了结构可靠性。本发明具有宽频段和高隔离的特性。
附图说明
图1所示为本发明的结构示意图；
图2所示为本发明的辐射振子结构示意图；
图3所示为本发明的隔离条结构示意图；
图4所示为本发明的驻波曲线图；
图5所示为本发明的隔离度曲图；
图6所示为本发明的增益曲线图。
附图标记说明：
1：天线外罩，2：天线辐射振子，2-1：水平焊盘，2-2：匹配凸起，2-3：锥形辐射主体，2-4：梳齿状辐射结构，2-5：接地枝节，3：隔离条，3-1：隔离条水平部分，3-2：隔离条垂直部分，4：金属底板，5：塑料支架。
实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向” 、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征 “之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1-图3所示，一种宽带高增益高铁MIMO天线，包括天线辐射振子2、隔离条3、金属底板4，塑料支架5和天线外罩1，所述天线辐射振子2和隔离条3设置在金属底板4上，所述天线外罩1设置在天线辐射振子2和隔离条3外与金属底板4连接，所述天线辐射振子2包括馈电枝节、锥形辐射主体2-3、接地枝节2-5和梳齿状辐射结构2-4，所述接地枝节2-5与金属底板4垂直连接，所述接地枝节包括垂直部分和水平部分，所述锥形辐射主体2-3与接地枝节2-5的水平部分相连且垂直于金属底板4，所述锥形辐射主体2-3通过馈电枝节与馈电线缆芯线相连，所述梳齿状辐射结构2-4垂直于锥形辐射主体2-3，所述天线辐射振子2关于隔离条3对称。
其中，所述天线辐射振子2的馈电枝节包含水平焊盘2-1和匹配凸起2-2。水平焊盘2-1用于馈电线缆芯线的焊接，匹配凸起2-2用于高频部分阻抗调节。所述水平焊盘2-1和金属底板4连接，所述匹配凸起2-2与锥形辐射主体2-3相连。锥形辐射主体2-3是平面锥形渐变结构，锥形辐射主体2-3倒立垂直于金属底板4，锥形渐变结构能实现阻抗的平缓变化，从而实现宽带化。塑料支架5与金属底板4垂直连接，所述塑料支架5的上端与锥形辐射主体2-3连接。塑料支架5连接了金属底板4和锥形辐射主体2-3，对锥形辐射主体2-3起到支撑作用，提高了结构可靠性。
优选地，隔离条3是T形结构包括垂直部分、水平部分和连接部分，所述连接部分与金属底板4相连，所述垂直部分与金属底板4垂直，所述水平部分与垂直部分上端相连。该T形结构可以抑制天线单元间的电磁波耦合，提高隔离度，同时可以提高天线增益。
进一步优选地，天线辐射振子2是金属天线辐射振子，采用一定厚底的金属材料，本实施例中采用的是合金，不限于本实施。梳齿状辐射结构2-4与锥形辐射主体2-3垂直，是多条金属条带。梳齿状辐射结构对低频偏移影响小，对高频偏移影响大，可用于降低高频谐振频点，同时可以减轻天线整体重量。所述接地枝节2-5是细长金属条，可以调节阻抗匹配。
如图4-图6所示，本发明的宽带高增益高铁MIMO天线具有宽带化和高隔离的特性，能覆盖698-806MHz（VSWR＜1.8）/806-960MHz（VSWR＜1.5）/1710-2170MHz（VSWR＜1.5）/2400-2700MHz（VSWR＜1.5）/3400-3700MHz（VSWR＜1.5）/4900-5935MHz（VSWR＜1.5），698-806MHz（Gain≥5dBi）/806-960MHz（Gain≥5dBi）/1710-2170MHz（Gain≥6dBi）/2400-2700MHz（Gain≥6dBi）/3400-3700MHz（Gain≥7dBi）/4900-5935MHz（Gain≥8dBi）。 全频段隔离度大于20dB。
与现有技术相比，本发明提供的一种宽带高增益高铁MIMO天线，具有以下特点：通过设计匹配凸起、锥形辐射主体、梳齿状辐射结构，实现了宽带化和小型化设计，通过引入T形隔离条实现了高隔离度和高增益。具有宽带化和高隔离的特性。
通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。

Claims (5)

1.一种宽带高增益高铁MIMO天线，其特征在于，包括天线辐射振子、隔离条、金属底板，塑料支架和天线外罩，所述天线辐射振子和隔离条设置在金属底板上，所述天线外罩设置在天线辐射振子和隔离条外与金属底板连接，所述天线辐射振子包括馈电枝节、锥形辐射主体、接地枝节和梳齿状辐射结构，所述接地枝节与金属底板垂直连接，所述接地枝节包括垂直部分和水平部分，所述锥形辐射主体与接地枝节的水平部分相连且垂直于金属底板，所述锥形辐射主体通过馈电枝节与馈电线缆芯线相连，所述梳齿状辐射结构垂直于锥形辐射主体，所述天线辐射振子关于隔离条对称；
所述隔离条是T形结构包括垂直部分、水平部分和连接部分，所述连接部分与金属底板相连，所述垂直部分与金属底板垂直，所述水平部分与垂直部分上端相连；
塑料支架与金属底板垂直连接，所述塑料支架的上端与锥形辐射主体连接；塑料支架连接了金属底板和锥形辐射主体，对锥形辐射主体起到支撑作用。
2.根据权利要求1所述的宽带高增益高铁MIMO天线，其特征在于，所述天线辐射振子的馈电枝节包括水平焊盘和匹配凸起，所述水平焊盘与馈电线缆芯线连接，所述匹配凸起与锥形辐射主体相连。
3.根据权利要求1所述的宽带高增益高铁MIMO天线，其特征在于，所述锥形辐射主体是平面锥形渐变结构，所述锥形辐射主体倒立垂直于金属底板。
4.根据权利要求1所述的宽带高增益高铁MIMO天线，其特征在于，所述天线辐射振子是金属天线辐射振子。
5.根据权利要求1所述的宽带高增益高铁MIMO天线，其特征在于，所述梳齿状辐射结构是多条金属条带，所述接地枝节是细长金属条。
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