CN111211406B - 一种单极子高铁天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单极子高铁天线，包括天线辐射振子、金属地板和塑料支架，天线辐射振子垂直设置在金属地板上，塑料支架用于支撑天线辐射振子；天线辐射振子包括馈电枝节、辐射主体、接地枝节、L型枝节和梳齿状辐射结构；通过对天线辐射振子尺寸的设置，实现天线的宽带化设计，通过增大金属地板的尺寸，实现高增益。

Description

一种单极子高铁天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种单极子高铁天线。
背景技术
随着高铁建设快速发展，我国已经进入高铁时代。由于列车的高速运行，对通信系统的性能提出了更高的要求：多径效应和多普勒效应的影响使得现有天线的增益不能满足通信的需求；5G网络与2G、3G和4G网络并存，网络制式存在共存的多种问题，对现有高铁天线的带宽也带来了很大的挑战。
发明内容
本发明的目的是提供一种单极子高铁天线，能够提高高铁天线的带宽和增益。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种单极子高铁天线，所述天线包括：天线辐射振子、金属地板和塑料支架；
所述天线辐射振子与所述金属地板垂直，所述塑料支架与所述金属地板垂直；所述天线辐射振子的一端与所述金属地板连接，所述天线辐射振子的另一端与所述金属地板之间设置所述塑料支架；所述塑料支架的一端与所述金属地板连接，所述塑料支架的另一端与所述天线辐射振子连接；
所述天线辐射振子包括：接地枝节、馈电枝节、L型枝节、辐射主体和梳齿状辐射结构；
所述接地枝节包括接地枝节水平部分和接地枝节垂直部分，所述接地枝节垂直部分的一端与所述金属地板连接，所述接地枝节垂直部分的另一端与所述接地枝节水平部分的一端连接；
所述辐射主体包括辐射主体矩形结构和辐射主体渐变结构；所述辐射主体矩形结构的上表面与所述接地枝节水平部分的另一端连接，所述辐射主体矩形结构的下表面与所述辐射主体渐变结构连接；
所述梳齿状辐射结构与所述辐射主体垂直连接；
所述L型枝节与所述辐射主体渐变结构的远离所述辐射主体矩形结构的一端连接；
所述馈电枝节设置在所述L型枝节的连接所述辐射主体渐变结构的一端；
所述馈电枝节与所述梳齿状辐射结构位于所述辐射主体的同侧。
可选的，所述接地枝节垂直部分的连接所述金属地板的一端的端部开设一矩形凹槽。
可选的，所述L型枝节包括L型枝节水平部分和L型枝节垂直部分；所述L型枝节水平部分与所述辐射主体渐变结构连接。
可选的，所述馈电枝节包括馈电枝节水平部分和馈电枝节圆柱部分，所述馈电枝节圆柱部分设置在所述馈电枝节水平部分的远离所述L型枝节的一端。
可选的，所述馈电枝节圆柱部分设置同轴线内芯。
可选的，所述辐射主体矩形结构的宽度小于所述辐射主体渐变结构的宽度。
可选的，所述接地枝节水平部分的另一端的端面、所述辐射主体矩形结构的一个端面和所述辐射主体渐变结构的一个端面位于同一竖直面；所述梳齿状辐射结构与该共同竖直面垂直。
可选的，所述梳齿状辐射结构的高度等于所述辐射主体矩形结构的高度与所述辐射主体渐变结构的高度之和。
可选的，所述天线辐射振子为金属材质。
可选的，所述金属地板为矩形。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：通过在接地枝节引入凹槽改善阻抗匹配，通过调节L型枝节的尺寸改善阻抗匹配，通过梳齿状结构调节高频谐振，辐射主体渐变结构实现阻抗的缓慢变化，实现宽带化，整体实现提高高铁天线的带宽和增益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明高铁天线结构示意图；
图2为本发明天线辐射振子结构示意图；
图3为本发明的驻波曲线图；
图4位本发明的增益曲线图；
附图标记说明：天线辐射振子1、馈电枝节圆柱部分1-1、馈电枝节水平部分1-2、L型枝节水平部分1-3、L型枝节垂直部分1-4、辐射主体1-5、梳齿状辐射结构1-6、接地枝节水平部分1-7、接地枝节垂直部分1-8、金属地板2、塑料支架3。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种具有带宽和高增益的高铁天线。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示为高铁天线的结构示意图，包括：天线辐射振子1、金属地板2和塑料支架3。
天线辐射振子1与金属地板2垂直，塑料支架3与金属地板2垂直；天线辐射振子1的一端与金属地板2连接，天线辐射振子的另一端与金属地板2之间设置塑料支架3；塑料支架3的一端与金属地板2连接，塑料支架3的另一端与天线辐射振子连接。塑料支架2对天线辐射振子1起支撑作用，使高铁天线的结构更加稳定。
本发明的金属地板为矩形，增大金属地板的面积可以提高高铁天线的增益。
天线辐射振子1为金属材质，如图1所示为天线辐射振子的结构示意图，具体包括：接地枝节、馈电枝节、L型枝节、辐射主体1-5和梳齿状辐射结构1-6。
接地枝节包括接地枝节水平部分1-7和接地枝节垂直部分1-8，接地枝节垂直部分1-8的一端与金属地板2连接，接地枝节垂直部分1-8的另一端与接地枝节水平部分1-7的一端连接。接地枝节优选为细长条金属。
辐射主体1-5包括辐射主体矩形结构和辐射主体渐变结构。辐射主体矩形结构的宽度小于辐射主体渐变结构的宽度。辐射主体矩形结构的上表面与接地枝节水平部分1-7的另一端连接，辐射主体矩形结构的下表面与辐射主体渐变结构连接。辐射主体渐变结构道理垂直于金属地板2，该渐变结构可以实现阻抗的缓慢变化，实现宽带化。
接地枝节水平部分1-7的另一端的端面、辐射主体矩形结构的一个端面和辐射主体渐变结构的一个端面位于同一竖直面。梳齿状辐射结构1-6与该共同竖直面垂直
L型枝节与辐射主体渐变结构的远离辐射主体矩形结构的一端连接。L型枝节优选细长条金属。
馈电枝节设置在L型枝节的连接辐射主体渐变结构的一端。
馈电枝节与梳齿状辐射结构1-6位于辐射主体1-5的同侧。
接地枝节垂直部分1-8的连接金属地板2的一端的端部开设一矩形凹槽。通过调节凹槽的尺寸，可以调节天线的阻抗匹配。
L型枝节包括L型枝节水平部分1-3和L型枝节垂直部分1-4。L型枝节水平部分1-3与辐射主体渐变结构连接。L型枝节垂直部分用于改善天线低频的阻抗匹配。
馈电枝节包括馈电枝节水平部分1-2和馈电枝节圆柱部分1-1，馈电枝节圆柱部分1-1设置在馈电枝节水平部分1-2的远离L型枝节的一端。馈电枝节圆柱部分1-1设置同轴线内芯，同轴线内芯用于改善阻抗匹配。
梳齿状辐射结构1-6具有多个齿。梳齿状辐射结构的齿向上。通过调节梳齿状辐射结构可以调节高频谐振。
梳齿状辐射结构1-6的高度等于辐射主体矩形结构的高度与辐射主体渐变结构的高度之和。
图3是本发明实现的驻波曲线图，图4是本发明实现的增益曲线图，可以看出本发明的高铁天线能覆盖694-960MHz/1350-2700MHz/2700-3300MHz/3300-4900MHz/4900-5975MHz(VSWR<1.8)，694-960MHz(Gain>5dBi)/1350-2700MHz(Gain>5dBi)/2700-3300MHz(Gain>6dBi)/3300-4900MHz(Gain>6.5dBi)/4900-5975MHz(Gain>7dBi)。与现有技术相比，本发明提供的单极子高铁天线，通过设计矩形凹槽、L型枝节和天线辐射振子的尺寸，实现了宽带化和小型化设计。通过加大金属地板尺寸，实现了高增益，天线整体具有宽带化和高增益的特性。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种单极子高铁天线，其特征在于，所述天线包括：天线辐射振子、金属地板和塑料支架；
所述天线辐射振子与所述金属地板垂直，所述塑料支架与所述金属地板垂直；所述天线辐射振子的一端与所述金属地板连接，所述天线辐射振子的另一端与所述金属地板之间设置所述塑料支架；所述塑料支架的一端与所述金属地板连接，所述塑料支架的另一端与所述天线辐射振子连接；
所述天线辐射振子包括：接地枝节、馈电枝节、L型枝节、辐射主体和梳齿状辐射结构；
所述接地枝节包括接地枝节水平部分和接地枝节垂直部分，所述接地枝节垂直部分的一端与所述金属地板连接，所述接地枝节垂直部分的另一端与所述接地枝节水平部分的一端连接；
所述接地枝节垂直部分的连接所述金属地板的一端的端部开设一矩形凹槽；
所述辐射主体包括辐射主体矩形结构和辐射主体渐变结构；所述辐射主体矩形结构的上表面与所述接地枝节水平部分的另一端连接，所述辐射主体矩形结构的下表面与所述辐射主体渐变结构连接；
所述梳齿状辐射结构与所述辐射主体垂直连接；
所述L型枝节与所述辐射主体渐变结构的远离所述辐射主体矩形结构的一端连接；
所述馈电枝节设置在所述L型枝节的连接所述辐射主体渐变结构的一端；
所述馈电枝节与所述梳齿状辐射结构位于所述辐射主体的同侧。
2.根据权利要求1所述的单极子高铁天线，其特征在于，所述L型枝节包括L型枝节水平部分和L型枝节垂直部分；所述L型枝节水平部分与所述辐射主体渐变结构连接。
3.根据权利要求1所述的单极子高铁天线，其特征在于，所述馈电枝节包括馈电枝节水平部分和馈电枝节圆柱部分，所述馈电枝节圆柱部分设置在所述馈电枝节水平部分的远离所述L型枝节的一端。
4.根据权利要求3所述的单极子高铁天线，其特征在于，所述馈电枝节圆柱部分设置同轴线内芯。
5.根据权利要求1所述的单极子高铁天线，其特征在于，所述辐射主体矩形结构的宽度小于所述辐射主体渐变结构的宽度。
6.根据权利要求1所述的单极子高铁天线，其特征在于，所述接地枝节水平部分的另一端的端面、所述辐射主体矩形结构的一个端面和所述辐射主体渐变结构的一个端面位于同一竖直面；所述梳齿状辐射结构与该共同竖直面垂直。
7.根据权利要求1所述的单极子高铁天线，其特征在于，所述梳齿状辐射结构的高度等于所述辐射主体矩形结构的高度与所述辐射主体渐变结构的高度之和。
8.根据权利要求1所述的单极子高铁天线，其特征在于，所述天线辐射振子为金属材质。
9.根据权利要求1所述的单极子高铁天线，其特征在于，所述金属地板为矩形。
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