專利名稱：一種二段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高速鉄路的車-地大容量通信的車載發(fā)射/接收天線終端結(jié)構(gòu)裝置，特別涉及一種ニ段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線。
背景技術(shù)：
高速鉄路的車地通訊系統(tǒng)是近幾年才提出的ー種大容量高速通訊系統(tǒng)，主要針對高速列車在運(yùn)行過程中和地面通信的短時(shí)間大容量的數(shù)據(jù)傳輸。具體到對通信終端天線來講，要求天線有高效率，高功率，高増益，并且最重要的是要有很高的方向性，特別是針對磁浮列車的通信系統(tǒng)，這樣就不會由于磁浮列車本身的電磁場對通信系統(tǒng)造成的干擾。天線 陣列是保證天線具有高方向性的一種可行的天線形式，但是大量的天線單元必然會導(dǎo)致天線陣列的體積和重量的増加，不利于車載設(shè)備的安裝；小型的天線微帶陣列雖然能夠保證天線陣列的尺寸和重量，但是其功率和效率則無法得到有效的保證。專利200710093946. 7 “集賦形和變極化為一體的車載毫米波通信天線”提出用反射陣列天線對從圓錐喇叭出射的波束進(jìn)行賦形和極化的概念，有效的解決了波束極化、賦形和要求天線高功率的問題，但其天線結(jié)構(gòu)對波束的賦形程度有限制，其波束賦形主要來源于兩個(gè)方面，ー個(gè)是反射板上的反射陣列對從圓錐喇叭出射的波形的賦形作用，另外ー個(gè)是反射板本身的圓弧形對波束單個(gè)方向的壓縮作用。這對天線波束的賦形的不足之處使得出射波束最后形成的波束形狀未能完全的達(dá)到高速列車(特別是磁浮列車)通信的垂直面波束極細(xì)的要求；這項(xiàng)專利技術(shù)的另外ー個(gè)不足之處是由于該專利所提出的天線結(jié)構(gòu)對從圓波導(dǎo)出射的線極化波的圓極化需要通過反射板上的反射陣列來實(shí)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)雖然簡化了與波束極化功能相應(yīng)的硬件結(jié)構(gòu)，同時(shí)也使得波束的圓極化程度受到エ藝的限制。在我國目前的エ藝條件下，無法精確的控制波束的圓極化程度，從而使得駐波比在一定范圍內(nèi)不可控制。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種ニ段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線，布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊、エ藝性好、工作穩(wěn)定可靠，主要部件通用性好，在使用中便于維護(hù)；并且有卓越的波束賦形功能，能夠有效避免磁懸浮高速列車電磁場干擾。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種ニ段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線，包含若干組對稱設(shè)置的結(jié)構(gòu)相同的車載通信天線，所述的每副車載通信天線包含圓極化器、設(shè)置在圓極化器上方且和其相互連接的毫米波圓錐喇叭天線，所述的每副車載通信天線還包含透鏡，所述的透鏡水平設(shè)置在毫米波圓錐喇叭天線的上方；反射板，所述的反射板斜設(shè)在透鏡的上方。所述的反射板的下表面為向下凸的弧面，所述的弧面為分段結(jié)構(gòu)，該弧面的頂弧的所在圓和頂弧兩側(cè)對稱的側(cè)弧所在圓的半徑不同。[0010]頂弧所在圓的圓心與側(cè)弧所在圓的圓心在同一條中截線上且互不重合。所述的頂弧所在圓的半徑小于側(cè)弧所在圓的半徑所述的反射板與水平面成45° ±2°的傾角。所述的反射板的下表面設(shè)有若干根金屬柵條，其上表面覆蓋金屬層。所述的每組車載通信天線中，經(jīng)各組反射板反射后的波束的旋向相反。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)I、布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊、エ藝性好、工作穩(wěn)定可靠；2、主要部件通用性好，在使用中便于維護(hù)；3、有卓越的波束賦形功能，能夠有效避免高速列車的電磁場干擾。

圖I為本實(shí)用新型一種ニ段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線的單側(cè)的兩副車載通信天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型一種ニ段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線的反射板的俯視圖；圖3 (a)為本實(shí)用新型一種ニ段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線的左旋圓極化原理示意圖；圖3 (b)為本實(shí)用新型一種ニ段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線的右旋圓極化示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明ー個(gè)較佳的具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型做進(jìn)ー步闡述。如圖I所示，一種ニ段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線，包含若干組對稱設(shè)置的結(jié)構(gòu)相同的車載通信天線，在本實(shí)施例中，包含兩組對稱設(shè)置的車載通信天線，即4副車載通信天線，所述的每副車載通信天線包含圓極化器I、設(shè)置在圓極化器I上方且和其相互連接的毫米波圓錐喇叭天線2，每副車載通信天線還包含透鏡3、反射板4。在本實(shí)施例中，毫米波圓錐喇叭天線2選用張角和口徑適當(dāng)?shù)膱A錐喇叭天線，使其初級場方向圖較寬而又不發(fā)生開裂。如圖I所示，透鏡3水平設(shè)置在毫米波圓錐喇叭天線2的上方；反射板4斜設(shè)在透鏡3的上方，并與水平面成45° ±2°的傾角，即和水平設(shè)置的透鏡3的夾角為45° ±2°。如圖2所示，反射板4的下表面為向下凸的弧面，該弧面為分段結(jié)構(gòu)，其頂弧42所在圓的半徑，在本實(shí)施例中，頂弧42兩側(cè)的兩段側(cè)弧43是對稱設(shè)置的，兩端側(cè)弧43所在圓的半徑相同，該頂弧42所在圓的半徑小于側(cè)弧43所在圓的半徑，因而該反射板4為ニ段結(jié)構(gòu)，該頂弧所在圓的圓心與側(cè)弧43所在圓的圓心在同一條中截線(中截線即為圓心和頂弧中心的連接線)上，但兩個(gè)圓心互不重合，以此形成方位聚焦特性。為了滿足車載通信天線方向圖輻射波瓣寬度的指標(biāo)要求(即方位面的波瓣寬，俯仰面的波瓣極窄，并把大部分能量集中在所需的波瓣寬度范圍內(nèi))，ニ段結(jié)構(gòu)的反射板4還可以通過改變頂弧42所在圓的半徑以及側(cè)弧43所在圓的半徑，但不改變頂弧42所在圓以及側(cè)弧43所在圓的圓心位置關(guān)系以及半徑的大小關(guān)系，以適應(yīng)高反射板和低反射板對波束寬度的不同要求。[0027]如圖3 (a)和圖3 (b)所不,在本實(shí)施例中，反射板4的下表面設(shè)有若干根金屬柵條41，其上表面覆蓋金屬層，該反射板4采用介質(zhì)材料，其介質(zhì)材料的厚度為d。因而，如圖3 (a)和圖3 (b)所示，每組對稱設(shè)置的兩副車載通信天線中，如圖3(a)入射的場被分成兩個(gè)部分，其中一部分在反射板4下表面的金屬柵條41上實(shí)現(xiàn)反射，SP圖中的Ex部分，另外一部分進(jìn)入介質(zhì)材料內(nèi)部，在反射板4上表面的金屬層上反射出來，SP圖中的Ey部分。由于Ey部分經(jīng)過了介質(zhì)厚度d再反射出來，因此它的相位比Ex部分滯后了 90°，這兩部分在遠(yuǎn)處疊加而形成左旋圓極化；如圖3 (b)所示，Ex部分比Ey部分相位滯后了 90°，因而形成右旋圓極化。因此，當(dāng)波束從透鏡出射之后，經(jīng)各自的反射板4反射后的波束的旋向相反，即構(gòu)成左旋圓極化和右旋圓極化，兩種極化相互隔離，可以有效克服 相互的影響。但是，本實(shí)用新型的車載通信天線應(yīng)與基站通信天線上所面對的天線的旋向—致。當(dāng)使用時(shí)，各副車載通信天線中，圓極化器I把線極化波轉(zhuǎn)變?yōu)閳A極化波的同時(shí)還提供從方形波導(dǎo)到圓波導(dǎo)的過渡，能產(chǎn)生ー個(gè)圓極化的較寬輻射波束，再通過毫米波圓錐喇叭天線2將圓極化波發(fā)射出去，透鏡3對從毫米波圓錐喇叭天線2出射的波進(jìn)行第一次波束賦形，由于從毫米波圓錐喇叭天線2出射的波可以看作是一束發(fā)散的波束，如果直接讓這一束波打在反射板4上的話,那么只有波束的一部分可以被反射板4接收到，從而浪費(fèi)了很大一部分能量，因此，經(jīng)過透鏡3第一次賦形后，能產(chǎn)生ー個(gè)被一定程度收窄的波束，可將能量盡可能集中的入射到反射板4上，反射板4接收到透鏡3入射的波束后，經(jīng)過反射，形成相應(yīng)的左旋圓極化和右旋圓極化，從而實(shí)現(xiàn)了對波束的精確賦形，在寬波束的方位面不變的情況下，壓窄俯仰面波束，產(chǎn)生ー個(gè)波束達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并且能量集中的平行波束，同時(shí)使得大部分能量集中在3dB波束寬度內(nèi)，這個(gè)波束將和設(shè)置在路軌兩旁的基站通信天線進(jìn)行對接。綜上所述，本實(shí)用新型一種ニ段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線，能有效避免磁懸浮高速列車電磁場干擾，有卓越的波束賦形功能；布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊、エ藝性好、工作穩(wěn)定可靠；并且主要部件通用性好，在使用中便于維護(hù)。盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求1.一種ニ段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線，包含若干組對稱設(shè)置的結(jié)構(gòu)相同的車載通信天線，所述的每副車載通信天線包含圓極化器(I)、設(shè)置在圓極化器(I)上方且和其相互連接的毫米波圓錐喇叭天線(2)，其特征在于，所述的每副車載通信天線還包含 透鏡(3)，所述的透鏡(3)水平設(shè)置在毫米波圓錐喇叭天線(2)的上方； 反射板(4)，所述的反射板(4)斜設(shè)在透鏡(3)的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ニ段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線，其特征在于，所述的反射板(4)的下表面為向下凸的弧面，所述的弧面為分段結(jié)構(gòu)，該弧面的頂弧(42)所在圓的半徑和頂弧(42)兩側(cè)的側(cè)弧(43)所在圓的半徑不冋。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ニ段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線，其特征在干，頂弧(42)所在圓的圓心與側(cè)弧(43)所在圓的圓心在同一條中截線上且互不重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ニ段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線，其特征在于，所述的頂弧(42)所在圓的半徑小于側(cè)弧(43)所在圓的半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ニ段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線，其特征在干，所述的反射板(4)與水平面成45° ±2°的傾角。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ニ段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線，其特征在于，所述的反射板(4)的下表面設(shè)有若干根金屬柵條(41)，其上表面覆蓋金屬層。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ニ段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線，其特征在于，所述的每組車載通信天線中，經(jīng)各組反射板(4 )反射后的波束的旋向相反。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種二段結(jié)構(gòu)高功率波束賦形車載天線，包含若干組對稱設(shè)置的結(jié)構(gòu)相同的車載通信天線，該每副車載通信天線包含圓極化器、設(shè)置在圓極化器上方且和其相互連接的毫米波圓錐喇叭天線，該每副車載通信天線還包含透鏡，該透鏡水平設(shè)置在毫米波圓錐喇叭天線的上方；反射板，該反射板斜設(shè)在透鏡的上方。本實(shí)用新型布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊、工藝性好、工作穩(wěn)定可靠，主要部件通用性好，在使用中便于維護(hù)；并且有卓越的波束賦形功能，能夠有效避免磁懸浮高速列車電磁場干擾。
文檔編號H01Q19/10GK202395161SQ20112055079
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者馮梅, 張仿琪, 王建, 王紹銀, 虞翊, 駱無窮 申請人:上海磁浮交通發(fā)展有限公司, 電子科技大學(xué)