CN114583444A - 一种桥梁通信天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁通信天线，包括天线罩、设置于天线罩内部的基板以及设置于所述基板上的辐射机构，所述基板包括在第一方向上延伸的平面部，所述平面部的两侧各设置有一斜面部，所述斜面部上设置有竖面部，所述竖面部所在平面与所述平面部所在平面相垂直；所述辐射机构包括5‑7个辐射单元，各所述辐射单元等间距的沿着第一方向布置，相邻辐射单元间设置有隔板，所述隔板的两个侧面分别垂直连接所述平面部和所述竖面部。本发明提供的一种桥梁通信天线，在通过平面部、斜面部、竖面部以及隔板围出特定的边界条件下，相比现有技术中常见的ODP‑065R15J03，其水平面波束宽度达到了65±6，远远优越于现有技术。

Description

一种桥梁通信天线

技术领域

本发明涉及一种天线技术领域，特别涉及一种桥梁通信天线。

背景技术

天线是向特定空域辐射和接收电磁波，保障无线通讯最后一公里的装置。通信天线使用大数量阵列天线(如128根)形成多发多收系统，增强基站同时接收和发送不同信号的能力。在一些大型的桥梁上，尤其是偏僻地区的铁路桥上，运营商也会单独的设置桥梁通信天线进行信号覆盖，如此保证行车过程中信号的稳定性和连续性。

天线的增益、水平面波束宽度、交叉极化鉴别率等辐射特性关系到天线的辐射性能，也即关系到俗称信号的稳定性和连续性，而这些特性由辐射单元的设计以及边界条件所决定，如规则为ODP-065R15J03的天线，在常见的口字形的边界条件下，也即一个基板，基板上设置有个长方形的四个侧板的边界条件，在该边界条件下其水平面波束宽度仅在45±5左右，这一数值在周围有其它基站辅助的条件下问题不大，但是若在荒僻的铁路桥或公路桥，如西北广大的人烟稀少低于或者西南群山连绵的区域，这样的信号条件就会让铁路桥两端稍远距离的手机信号的稳定性就较差。

整体而言，现有技术中的规则为ODP-065R15J03的天线，由于辐射单元及边界条件的设计，导致其不能很好的满足桥梁信号的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种桥梁通信天线，以解决现有技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种桥梁通信天线，包括天线罩、设置于天线罩内部的基板以及设置于所述基板上的辐射机构，所述基板包括在第一方向上延伸的平面部，所述平面部的两侧各设置有一斜面部，所述斜面部上设置有竖面部，所述竖面部所在平面与所述平面部所在平面相垂直；

所述辐射机构包括5-7个辐射单元，各所述辐射单元等间距的沿着第一方向布置，相邻辐射单元间设置有隔板，所述隔板的两个侧面分别垂直连接所述平面部和所述竖面部。

上述的桥梁通信天线，所述辐射单元为6个，相邻辐射单元的距离介于100-120mm之间。

上述的桥梁通信天线，所述平面部与所述斜面部间的夹角为135度。

上述的桥梁通信天线，所述基板的长度为690-710mm，所述基板的长度方向即为第一方向。

上述的桥梁通信天线，还设置有移相器，所述移相器包括依次传动的驱动单元、蜗杆、蜗轮以及介质件，还包括蜗杆锁定机构，所述蜗杆锁定机构包括锁定件，所述蜗杆上具有锁定部，所述锁定件具有通过所述锁定部锁紧所述蜗杆的锁紧位置。

上述的桥梁通信天线，所述天线罩内部包括两个辐射机构，两个辐射机构的辐射方向的夹角介于120-180度之间。

上述的桥梁通信天线，所述天线罩内部包括两个分壳体，每个分壳体内各设置有一个所述基板，每个基板上各设置有一个所述辐射机构。

上述的桥梁通信天线，还包括固定板，两个所述分壳体的一端相抵接，两个所述分壳体的另一端各连接固定板的一侧。

上述的桥梁通信天线，两个所述分壳体间的夹角为20度。

上述的桥梁通信天线，所述蜗杆锁定机构包括电磁阀，所述电磁阀驱动所述锁定件进入锁紧位置。

上述的桥梁通信天线，所述锁定件与所述锁定部为凸起与凹槽配合的锁紧结构。

上述的桥梁通信天线，所述锁定件包括相对设置的两个锁定板，所述锁定部为设置于所述蜗杆上的第一花键部，两个所述锁定板分别与所述第一花键部的相对两侧一一对应的花键配合。

上述的桥梁通信天线，所述蜗杆包括内轴和外套筒，所述内轴的一端套接于所述外套筒中；

还包括扭簧，所述扭簧套接于所述内轴上，且所述扭簧的两个支脚分别限位于所述内轴和所述外套筒上。

上述的桥梁通信天线，所述锁定部设置于内轴上，所述内轴与所述蜗轮相配合。

在上述技术方案中，本发明提供的一种桥梁通信天线，在通过平面部、斜面部、竖面部以及隔板围出特定的边界条件下，相比现有技术中常见的ODP-065R15J03，其水平面波束宽度达到了65±6，远远优越于现有技术。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例提供的基板的结构图；

图2为本发明另一种实施例提供的桥梁通信天线的水平面波束宽度及增益方向图；

图3为本发明另一种实施例提供的桥梁通信天线的水平面交叉极化方向图；

图4为本发明另一种实施例提供的桥梁通信天线的水平面实测方向图；

图5为本发明再一种实施例提供的桥梁通信天线的主视图；

图6为本发明再一种实施例提供的桥梁通信天线的俯视图；

图7为本发明再一种实施例提供的蜗杆锁定机构的结构示意图；

图8为本发明再一种实施例提供的蜗杆的结构示意图；

图9为本发明再一种实施例提供的桥梁通信天线的内部结构图；

附图标记说明：

1、天线罩；2、基板；2.1、平面部；2.2、斜面部；2.3、竖面部；2.4、隔板；3、辐射机构；4、固定板；5、分壳体；6、蜗杆；7、蜗轮；8、内轴；9、锁定部；10、锁定件；11、第二花键部；12、外套筒；13、扭簧；

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

如图1-9所示，本发明实施例提供的一种桥梁通信天线，包括天线罩1、设置于天线罩1内部的基板2以及设置于所述基板2上的辐射机构，所述基板2包括在第一方向上延伸的平面部2.1，平面部2.1为一个长方形的板体，第一方向即为长方形的长边方向，所述平面部2.1的两侧各设置有一斜面部2.2，斜面部2.2与平面部2.1倾斜布置，且斜面部2.2连接于平面部2.1的长边上，所述斜面部2.2上设置有竖面部2.3，所述竖面部2.3所在平面与所述平面部2.1所在平面相垂直，也即竖面部2.3垂直于平面部2.1；所述辐射机构包括5-7个辐射单元，优选的，所述辐射单元为6个，各所述辐射单元等间距的沿着第一方向布置，相邻辐射单元间设置有隔板2.4，所述隔板2.4的两个侧面分别垂直连接所述平面部2.1和所述竖面部2.3，也即隔板2.4、平面部2.1、竖面部2.3形成了相互垂直的构造，隔板2.4布置于平面部2.1的宽边上，为第三方向，而竖面部2.3为第二方向，第一方向、第二方向以及第三方向形成了一个三维坐标，隔板2.4、平面部2.1、竖面部2.3三者也围出了一个个的空间，该空间用于布置辐射单元，实际上。相邻辐射单元的距离介于100-120mm之间，优选的，相邻辐射单元的距离为110mm之间，所述平面部2.1与所述斜面部2.2间的夹角为135度。所述基板2的长度为690-710mm，所述基板2的长度方向即为第一方向。

本实施例中，在以上的基板2形成的边界条件下，其主要性能指标如下表1所示，而水平面仿真与实测数据统计则如表2所示，天线的垂直面仿真和实测数据统计则如表3所示，结合图2-4所示，由于-45°和+45°极化的对称性，仅以-45°极化为例给出仿真方向图，相比现有技术中的ODP-065R15J03天线，本实施例提供的天线在增益、水平面波束宽度、交叉极化鉴别率等辐射特性方面相比现有技术明显优越。在增益方面，在1710-2690MHz这样跨度的频率段上，均达到了14.1以上，其中在高频的2490～2690段，达到了15.5级别。在水平面波束宽度方面，在水平面半功率波束宽度的数值达到了65±6°，相比现有技术中具有了质的提升，而轴向交叉极化比达到了≥15dB，±60°交叉极化比也有≥10dB，效果比较明显。

表1 电性能指标要求

表2 水平面仿真与实测数据统计

表3表3 天线的垂直面仿真和实测数据统计

本发明提供的另一个实施例中，优选的，天线罩1的内部包括两个辐射机构3，辐射机构3为传递信号的机构，两个辐射机构3分别用于朝向桥梁的两个方向，如一个辐射机构3朝向车辆驶来的方向，另一个辐射机构3朝向车辆驶去的方向，对应的，两个辐射机构3的辐射方向的夹角介于120-180度之间，180度为两个辐射机构3背靠背设置，但是由于天线布置于桥梁的一侧，所以可以具有一定的夹角，如120度，以便于覆盖整个通信网络。

本发明提供的再一个实施例中，进一步的，天线罩1内部还包括两个分壳体5，每个分壳体5内各设置有一个基板2，也即每个辐射机构3单独具有一个分壳体5，两个分壳体5集成到了一个天线罩1的内部，每个分壳体5及其内部的基板2和辐射机构3构成一个单独的天线单元。

本发明提供的另一实施例中，还包括一个固定板4，两个分壳体5的一端相互抵接，两个分壳体5的另一端各连接固定板4的一侧。进一步的，两个分壳体间的夹角为20度，近似形成一个三角形，更具有稳定性，也即使得两个分壳体5的两个辐射机构3分别朝向桥梁的两个方向。

本发明提供的再一实施例中，所述基板2上还设置有移相器，所述移相器包括依次传动的驱动单元、蜗杆6、蜗轮7以及介质件，还包括蜗杆锁定机构，所述蜗杆锁定机构包括锁定件10，所述蜗杆上具有锁定部9，所述锁定件10具有通过所述锁定部9锁紧所述蜗杆6的锁紧位置。

具体的，天线罩1为一个外罩体，本实施例中优选为一个透明的塑料罩或者玻璃罩，其用于保护天线系统免受外部环境的影响。基板2为天线的各类电元器件的固定板，如用于发送信号的辐射机构3以及用于移相的移相器等等，天线罩1、基板2、辐射机构3以及移相器均为现有技术，不赘述。

本实施例中，移相器采用机械移相器，也即包括依次传动的驱动单元、蜗杆6、蜗轮7以及介质件，驱动单元驱动蜗杆6，蜗杆6转动带动蜗轮7转动，蜗轮7驱动介质件运动以实现移相，此均为现有技术，本实施例的创新点在于为蜗杆6设置一套蜗杆锁定机构，蜗杆锁定机构用于锁定蜗杆6，使得在其不运动时不会因为震动或其它原因导致自行转动，也即在不移相工作时锁定蜗杆6，蜗杆锁定机构包括锁定件10，蜗杆6上具有锁定部9，锁定件10与锁定部9能够配合以实现锁紧，也即锁定件10具有通过所述锁定部9锁紧所述蜗杆6的锁紧位置，在锁紧位置时，由于锁定件10的对锁定部9的锁紧，使得蜗杆6无法转动。锁定件10可以是一个凸出件，如设置于板材上的一个波纹凸出部，锁定部9为设置于蜗杆6外壁上的限位构造，如槽、孔或者摩擦面等等，当锁定件10抵接到锁定部9上时，两者卡接或者摩擦配合以实现锁定，锁定结构为机械领域的常用结构，如凹槽与凸起的配合，现有技术中的诸多锁定机构显然的可以适配于本申请，本实施例不一一列举。

本发明实施例提供的一种桥梁通信天线，锁定件10通过锁定部9锁住蜗杆6，使得发生剧烈震动时蜗杆6也能够自锁而不会自行转动，使得移相器能稳定移相，如此传出的天线信号稳定。

本发明提供的再一实施例中，移相器能够对输出的信号进行移相，能改变天线单元的相对相位。移相器包括依次传动的驱动单元、蜗杆6、蜗轮7以及介质件。优选的，蜗杆锁定机构还包括电磁阀，电磁阀用于驱动锁定件10，使得锁定件10在配合锁定部9的锁紧位置以及脱离锁定部9的避让位置。优选的，锁定件10与锁定部9为凸起与凹槽配合的锁紧结构。凸起与凹槽的配合结构能够使锁定件10和锁定部9牢牢锁紧，使得发生震荡时也难以脱落。

本发明提供的又一实施例中，锁定件10包括相对位置的两个锁定板，锁定板通过锁定部9锁定蜗杆6。锁定部9为设置于蜗杆上的第一花键部，锁定件10包括相对设置的两个锁定板，锁定板优选为弧形板，锁定板的内侧设置有第一花键槽，两个锁定板分别与第一花键部的相对两侧一一对应的花键配合，也即锁定板与第一花键部配合时为花键配合，如此在任意角度锁定板均可贴合上蜗杆6，且锁定配合效果好，锁定板和锁定部9相互配合形成锁定效果。

本发明提供的再一实施例中，进一步的，蜗杆7包括内轴8和外套筒12，内轴8的一端套接于所述外套筒12中，也即外套筒12的一端设置有盲孔，内轴的一端插接于该盲孔中，同时，内轴8和外套筒12中间有一扭簧13，所述扭簧13外套于所述内轴8而内套于所述外套筒12，扭簧13的两个支脚分别限位于内轴8和外套筒12上，如内轴8和外套筒12上各设置有一个插孔，支脚插接于该插孔中，外筒体接收驱动单元的驱动，外筒体转动压缩扭簧13，扭簧13驱动内轴8转动，内轴8上设置有蜗杆6的齿构造以与所述蜗轮7配合，如此设置的作用在于，内轴8自身是悬空的，其一端与蜗轮7配合，蜗轮7能够自锁，而另一端通过扭簧13连接外筒体，如此对高频的振动，能够依靠扭簧13的变形来隔绝该振动，也即即使外套筒微幅的高频转动，内轴8自身也不会转动。如此蜗杆6依靠自身也实现了一定的自锁效果。

更进一步的，外套筒上设置有第二花键部11，第二花键部11的键槽深度是第一花键部上的第一花键部的键槽深度的两倍以上，优选为三倍，还包括两个连接板，两个连接板与两个锁定板一一对应连接，连接板的一端连接于锁定板上，另一端设置有第二花键槽，第二花键部11与第二花键槽相配合，如此相当于锁定板与连接板形成的一体式的结构的两侧各通过一个花键槽分别与内轴8与外套筒12相配合，其作用在于，在前述实施例中，锁定板可以依靠驱动装置如电磁阀微型电机实现解锁位置和避让位置间的切换，但在本实施例中，可以依靠该结构配合扭簧13实现被动解锁和锁定，当外套筒接收驱动时，一方面此时内轴8被锁定无法转动，外套筒12转动挤压扭簧13压缩，另一方面，外套筒12转动通过第二花键部11挤压连接板，迫使连接板和锁定板整体后移，而且因为第二花键部11的键槽深度是第一花键部上的第一花键部的键槽深度的两倍以上，在第二花键部11仍旧配合的前提，锁定板完全脱离了内轴8实现解锁，此时扭簧13恢复原形，内轴8的转动幅度整体与外套筒完全一致，之所以采用外套筒挤压以解锁而不适用内轴8自己转动去强行解锁，原因就在于内轴8解锁必须克服扭簧13的变形力，导致外套筒12的转动幅度与内轴8不一致，而移相器需要精确的控制，当外套筒停止转动时，锁定板和连接板依靠弹簧复位，恢复到初始状态，也即锁定状态。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种桥梁通信天线，包括天线罩、设置于天线罩内部的基板以及设置于所述基板上的辐射机构，其特征在于，所述基板包括在第一方向上延伸的平面部，所述平面部的宽度两侧各设置有一斜面部，所述斜面部上设置有竖面部，所述竖面部所在平面与所述平面部所在平面相垂直；

所述辐射机构包括5-7个辐射单元，各所述辐射单元等间距的沿着第一方向布置，相邻辐射单元间设置有隔板，所述隔板的两个侧面分别垂直连接所述平面部和所述竖面部。

2.根据权利要求1所述的桥梁通信天线，其特征在于，相邻辐射单元的距离介于100-120mm之间。

3.根据权利要求2所述的桥梁通信天线，其特征在于，所述平面部与所述斜面部间的夹角为介于100-150度。

4.根据权利要求2或3所述的桥梁通信天线，其特征在于，所述基板的长度为690-710mm，所述基板的长度方向即为第一方向。

5.根据权利要求1所述的桥梁通信天线，其特征在于，所述天线罩内部包括两个辐射机构，两个辐射机构的辐射方向的夹角介于120-180度之间。

6.根据权利要求5所述的桥梁通信天线，其特征在于，所述天线罩内部包括两个分壳体，每个分壳体内各设置有一个所述基板，每个基板上各设置有一个所述辐射机构。

7.根据权利要求6所述的桥梁通信天线，其特征在于，还包括固定板，两个所述分壳体的一端相抵接，两个所述分壳体的另一端各连接固定板的一侧。

8.根据权利要求7所述的桥梁通信天线，其特征在于，两个所述分壳体间的夹角为20度。

9.根据权利要求1所述的桥梁通信天线，其特征在于，所述基板上还设置有移相器，所述移相器包括依次传动的驱动单元、蜗杆、蜗轮以及介质件，还包括蜗杆锁定机构，所述蜗杆锁定机构包括锁定件，所述蜗杆上具有锁定部，所述锁定件具有通过所述锁定部锁紧所述蜗杆的锁紧位置。

10.根据权利要求1所述的桥梁通信天线，其特征在于，所述蜗杆锁定机构包括电磁阀，所述电磁阀驱动所述锁定件进入锁紧位置。

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