CN116345149A - 一种超宽带高隔离度5g车载天线及通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超宽带高隔离度5G车载天线及通信系统，车载天线包括：底板，和在所述底板上从前至后依次间隔固定设置的第一频段天线、第二频段天线和第三频段天线，其特征在于，所述第一频段天线的底部一段套设有第一碳纤维隔离棒；所述第二频段天线的底部一段套设有第二碳纤维隔离棒；所述第三频段天线采用弧形扁平端朝向所述底板前端的立式扁平结构超宽带天线。本发明的车载天线能在保证天线性能前提下，增加多天线之间的隔离度，并降低天线的迎风面积。

Description

一种超宽带高隔离度5G车载天线及通信系统
技术领域
本发明涉及高铁机车车载设备领域，尤其涉及一种超宽带高隔离度5G车载天线及通信系统。
背景技术
高铁机车的车载天线往往安装在列车顶部，由于高铁机车的运行速度达到300Km以上，因此在其顶部安装任何设备，需要解决安装车顶设备稳定性的问题。
高铁机车由于车内通信设备众多，列车需要与基站、站内无线调度等设备进行通信，其天线需具备多天线、多频段、超宽带的特点，同时为了提高通信系统工作的稳定性，需要重点解决多天线的宽带隔离问题。
现有针对多天线之间的隔离度问题，有增加金属隔离板和增加天线间距等手段，其中，金属隔离板会影响原有天线的驻波性能和方向性能，而增加天线间距是目前最有效的隔离效果提升手段，但增加天线间距会增加天线的外形尺寸，影响车载天线在高铁机车顶部的稳定性；另外要拓展全向天线带宽，常规办法通过增加车载天线的体积，变成圆锥或半球等形状，平面结构的超宽带结构可以减小天线体积，降低迎风面积，增加稳定性，而平面结构的超宽带天线频带内往往存在一定的阻带。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供了一种超宽带高隔离度5G车载天线及通信系统，在不影响天线辐射方向图性能和满足超宽带匹配特性的前提下，增加多天线之间的隔离度且降低迎风面积，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种超宽带高隔离度5G车载天线，包括：底板，和在所述底板上从前至后依次间隔固定设置的第一频段天线、第二频段天线和第三频段天线，所述第一频段天线的底部一段套设有第一碳纤维隔离棒；
所述第二频段天线的底部一段套设有第二碳纤维隔离棒；
所述第三频段天线采用弧形扁平端朝向所述底板前端的立式扁平结构超宽带天线。
一种车载通信系统，包括：车载天线和通信主机，所述车载天线设置在高铁机车顶部，与通信主机电气连接，所述车载天线采用本发明所述的超宽带高隔离度5G车载天线。
与现有技术相比，本发明所提供的超宽带高隔离度5G车载天线及通信系统，其有益效果包括：
由于底板上从前至后的第一、二频段天线的底部分别套设第一、二碳纤维隔离棒，利用碳纤维隔离棒的半导体吸波作用，实现了在天线近场合适的区域放置，能够在基本不影响天线方向图的前提下，提高天线之间隔离度；通过将第三频段天线采用立式扁平结构超宽带天线，既满足了超宽带匹配的特性，同时也降低了迎风面积，减小了风阻，保证了车载天线在高铁机车顶部的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的超宽带高隔离度5G车载天线的侧视示意图。
图2为本发明实施例提供的超宽带高隔离度5G车载天线的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的具体内容，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，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。
首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。
术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素（如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等），应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。
除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。
术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。
下面对本发明所提供的超宽带高隔离度5G车载天线进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
如图1所示，本发明实施例还提供一种超宽带高隔离度5G车载天线，包括：底板1，和在所述底板1上从前至后依次间隔固定设置的第一频段天线2、第二频段天线3和第三频段天线4，所述第一频段天线2的底部一段套设有第一碳纤维隔离棒5；
所述第二频段天线3的底部一段套设有第二碳纤维隔离棒6；
所述第三频段天线4采用弧形扁平端朝向所述底板前端的立式扁平结构超宽带天线。
上述车载天线中，所述第三频段天线为0.8～6GHz超宽带振子天线；
所述立式扁平结构超宽带天线的水平截面为椭圆形，椭圆形的长轴端朝向所述底板的前端，垂直截面为半圆形。
上述车载天线中，所述第一频段天线为880～960MHz频段套筒天线；
所述第一频段天线底部套设的第一碳纤维隔离棒的长度为124mm。
上述车载天线中，所述第二频段天线为1.9～2.2GHz频段套筒天线；
所述第二频段天线底部套设的第二碳纤维隔离棒的长度为132mm。
本发明实施例还提供一种车载通信系统，包括：车载天线和通信主机，所述车载天线设置在高铁机车顶部，与通信主机电气连接，所述车载天线采用上述的超宽带高隔离度5G车载天线。
综上可见，本发明实施例超宽带高隔离度5G车载天线，由于底板上从前至后的第一、二频段天线的底部分别套设第一、二碳纤维隔离棒，利用碳纤维隔离棒的半导体性能，实现了在天线近场合适的区域放置能够基本不影响天线方向图的前提下，提高天线之间隔离度；通过将第三频段天线采用立式扁平结构超宽带天线，既满足了超宽带匹配的特性，同时也降低了迎风面积，保证了车载天线在高铁机车顶部的稳定性。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的超宽带高隔离度5G车载天线及通信系统进行详细描述。
实施例1
本发明实施例提供一种超宽带高隔离度5G车载天线，是一种多频段共用的天线实现方案，能解决超宽带和低迎风面积之间的矛盾；通过采用碳纤维隔离棒的方式，在不影响天线辐射方向图性能的前提下，增加了多天线之间的隔离度。该多频段车载天线内部结构如图1和2所示，其中，在底板（A标识的为底板前端）上从前至后依次间隔固定设置三个频段天线，其中，第一频段天线为880～960MHz频段套筒天线，该第一频段天线底部一段套设有第一碳纤维隔离棒，即在该天线辐射体底部一段外面套设第一碳纤维隔离棒；第二频段天线为1.9～2.2GHz 频段套筒天线，该第二频段天线底部一段套设有第二碳纤维隔离棒，即在该天线辐射体底部一段外面套设第二碳纤维隔离棒。
上述第一、二频段天线通过在各天线底板加载碳纤维隔离棒，实现高隔离度指标。由图1中布局可知，影响天线长度的指标主要是同一频段天线之间的隔离度，即880～960MHz频段内，套筒天线和0.8～6GHz超宽带天线之间的隔离度。采用在近区场一定距离内加载碳纤维隔离棒的方式，能够在不影响两个天线方向图的基础上，提高两者隔离度，或减少天线之间的间距和天线的总长度。采用本发明这种加载碳纤维隔离棒的方式，仿真和试验结果表明，使用碳纤维隔离棒比不使用任何隔离措施，各天线之间的隔离度提高10dB以上，且天线的全向性优于使用金属隔离棒的天线结构。
第三频段天线为0.8～6GHz超宽带振子天线，该第三频段天线为立式扁平结构超宽带天线，该结构的水平截面为椭圆形，椭圆形的长轴端朝向底板的前端，能降低迎风面积，垂直截面为半圆形，这种结构的0.8～6GHz超宽带振子天线，既能满足天线驻波的超宽带匹配性，也降低了整个天线的迎风剖面，提高了天线的环境适应性，采用本发明这种立式扁平结构超宽带天线，比不使用该结构的原有车载天线中一般采用“酒杯式”倒F振子结构的低频宽带天线能缩减60%的迎风面积。
本发明采用立式扁平结构超宽带天线作为0.8～6GHz超宽带振子天线，很好的解决了现有天线为保证全向性，迎风截面会比较大，导致天线罩必须使用较厚、均匀性较好的材质，这将使得产品售价提高、可靠性降低的问题，不仅带宽能完全覆盖0.8～6.0GHz，且天线的全向性好，同时大幅降低迎风面积，降低了对天线罩的要求，保证了车载天线的稳定性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种超宽带高隔离度5G车载天线，包括：底板，和在所述底板上从前至后依次间隔固定设置的第一频段天线、第二频段天线和第三频段天线，其特征在于，所述第一频段天线的底部一段套设有第一碳纤维隔离棒；
所述第二频段天线的底部一段套设有第二碳纤维隔离棒；
所述第三频段天线采用弧形扁平端朝向所述底板前端的立式扁平结构超宽带天线。
2.根据权利要求1所述的超宽带高隔离度5G车载天线，其特征在于，所述第三频段天线为0.8～6GHz超宽带振子天线；
所述立式扁平结构超宽带天线的水平截面为椭圆形，椭圆形的长轴端朝向所述底板的前端，垂直截面为半圆形。
3.根据权利要求1所述的超宽带高隔离度5G车载天线，其特征在于，所述第一频段天线为880～960MHz频段套筒天线；
所述第一频段天线底部套设的第一碳纤维隔离棒的长度为124mm。
4.根据权利要求1所述的超宽带高隔离度5G车载天线，其特征在于，所述第二频段天线为1.9～2.2GHz频段套筒天线；
所述第二频段天线底部套设的第二碳纤维隔离棒的长度为132mm。
5.一种车载通信系统，包括：车载天线和通信主机，所述车载天线设置在高铁机车顶部，与通信主机电气连接，其特征在于，所述车载天线采用权利要求1-4任一项所述的超宽带高隔离度5G车载天线。
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