本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，特別是應(yīng)用在軌道交通通信以及使用mimo(多路輸入多路輸出)技術(shù)的波導(dǎo)天線。

背景技術(shù)：

步入21世紀(jì)以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的生活日益現(xiàn)代化和社會(huì)化，因此對(duì)電子技術(shù)的應(yīng)用提出了更高的要求，無(wú)論是軍事通信還是民用通信系統(tǒng)不僅要求高質(zhì)量的傳輸語(yǔ)言、文字、圖像、數(shù)據(jù)等信息，而且要求設(shè)備寬帶化、小型化。天線作為輻射和接收電磁波的裝置，是無(wú)線電通信系統(tǒng)的重要組成部分之一。

在民用通信系統(tǒng)中，特別是軌道交通的自由無(wú)線通信系統(tǒng)，其信道容量不斷擴(kuò)充，傳輸距離不斷地延長(zhǎng)，為了滿(mǎn)足通信質(zhì)量，往往都是采用大功率的發(fā)射機(jī)或是信號(hào)通過(guò)放大來(lái)給天線輸入信號(hào)，這樣就大大增加了成本，因此在現(xiàn)有帶寬不變的情況下，為了提高系統(tǒng)容量，涌現(xiàn)了一種新的通信技術(shù)，即mimo(multiple-inputmultiple-output，多路輸入多路輸出)技術(shù)。mimo技術(shù)是指無(wú)線網(wǎng)絡(luò)訊號(hào)通過(guò)多重天線進(jìn)行同步收發(fā)來(lái)抑制信道衰落，提高信道容量，提高頻譜利用率。其技術(shù)被認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信與個(gè)人通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸，提高傳輸質(zhì)量的重要途徑。

然而目前mimo技術(shù)所用的天線傳輸信號(hào)的方式是自由無(wú)線方式，因此其具有信號(hào)的衰減大以及抗干擾性能差的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明就是為解決現(xiàn)有的mimo技術(shù)的天線具有的衰減大以及抗干擾性能差的缺點(diǎn)，提出一種新的波導(dǎo)天線。

一種波導(dǎo)天線，包括：底板；至少兩個(gè)接頭，設(shè)置在底部上，用于從外部接入信號(hào)；與接頭數(shù)目相等數(shù)目的天線單元，設(shè)置在底板上且與接頭分別對(duì)應(yīng)電連接；以及天線罩，連接在底板上且覆蓋天線單元，其中，相鄰的兩個(gè)天線單元的天線極化方向是垂直的。

本發(fā)明提供的波導(dǎo)天線，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，天線單元包括金屬框體、設(shè)置在該金屬框體內(nèi)的金屬階梯塊以及與金屬框體連接的金屬底座板，金屬底座板與接頭電連接，金屬階梯塊的底部與金屬底座板電連接。

本發(fā)明提供的波導(dǎo)天線，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，金屬階梯塊具有上部分和與該上部分上下平齊疊合的下部分，上部分和下部分均為長(zhǎng)方體，金屬階梯塊的下部分的底面與金屬底座板接觸。

本發(fā)明提供的波導(dǎo)天線，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，金屬框體的橫截面為矩形，相鄰兩個(gè)金屬框體的長(zhǎng)度方向相互垂直，金屬階梯塊的上部分的外端面與金屬框體的長(zhǎng)邊內(nèi)壁螺紋壓合接觸。

本發(fā)明提供的波導(dǎo)天線，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，金屬階梯塊位于金屬框體的長(zhǎng)邊的中點(diǎn)位置的正負(fù)5mm處。

本發(fā)明提供的波導(dǎo)天線，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，相鄰兩個(gè)金屬框體的長(zhǎng)邊外壁和短邊外壁的距離為50mm到100mm。

本發(fā)明提供的波導(dǎo)天線，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，金屬框體的尺寸為標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)管的尺寸。

本發(fā)明提供的波導(dǎo)天線，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，接頭為黃銅鍍鎳或不銹鋼材質(zhì)的射頻接頭，底板為鋁合金板。

本發(fā)明提供的波導(dǎo)天線，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，天線罩為透波材料的天線罩。

本發(fā)明還提供一種支持mimo技術(shù)的信號(hào)接收系統(tǒng)，其特征在于：該信號(hào)接收系統(tǒng)是使用上述的波導(dǎo)天線與泄漏雙波導(dǎo)天線匹配接收，組成完整地射頻鏈路來(lái)進(jìn)行信號(hào)的接收通信。

發(fā)明作用與效果

根據(jù)本發(fā)明所提供的波導(dǎo)天線，因?yàn)榫哂卸鄠€(gè)天線單元，并且相鄰的兩個(gè)天線單元的天線極化方向是垂直的，所以該波導(dǎo)天線解決了信號(hào)傳輸過(guò)程中衰減大，抗干擾性能差的缺點(diǎn)，又提高了信道容量與信號(hào)傳輸質(zhì)量。

同時(shí)為了更近進(jìn)一步的提高其信號(hào)傳輸質(zhì)量，本發(fā)明還提供了一種支持mimo技術(shù)的信號(hào)接收系統(tǒng)，使用本發(fā)明的波導(dǎo)天線與泄漏雙波導(dǎo)天線匹配接收，這樣組成完整地rf射頻鏈路，該信號(hào)接收系統(tǒng)應(yīng)用于軌道交通車(chē)地通信上，具有信號(hào)傳輸過(guò)程中衰減小，抗干擾性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具有高的信道容量和良好的信號(hào)傳輸質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的波導(dǎo)天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的波導(dǎo)天線在拆下天線罩后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的波導(dǎo)天線的天線單元的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖4為本發(fā)明的波導(dǎo)天線的金屬框體的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明的波導(dǎo)天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的波導(dǎo)天線在拆下天線罩后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1、2所示，本實(shí)施例的波導(dǎo)天線100包括底板10、接頭20、天線單元30以及天線罩40。

底板10為矩形的鋁合金板，其實(shí)設(shè)置有安裝兩個(gè)接頭20的兩個(gè)安裝孔。

多個(gè)接頭20，選用黃銅鍍鎳或不銹鋼材質(zhì)的射頻接頭，本實(shí)施例中接頭20的數(shù)目為兩個(gè)(20a、20b)，安裝在底板10的兩個(gè)安裝孔上，露出和外部的信號(hào)線導(dǎo)電連接部分，用于從外部接入信號(hào)。

與接頭20數(shù)目相等數(shù)目的天線單元30，本實(shí)施例為兩個(gè)，設(shè)置在底部上且與接頭20分別對(duì)應(yīng)電連接。相鄰的兩個(gè)天線單元30的天線極化方向是垂直的，如圖2所示。

圖3為本發(fā)明的波導(dǎo)天線的天線單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖2、3所示，每個(gè)天線單元30包括金屬框體31、設(shè)置在該金屬框體31內(nèi)的金屬階梯塊32以及與金屬框體31連接的金屬底座板33。本實(shí)施例中使用兩個(gè)天線單元30a和30b。

圖4為本發(fā)明的波導(dǎo)天線的金屬框體的結(jié)構(gòu)示意圖。

金屬框體31為標(biāo)準(zhǔn)的矩形波導(dǎo)管，橫截面為矩形，如圖4所示，其尺寸參數(shù)參照《gb11450.2-1989空心金屬波導(dǎo)第2部分:普通矩形波導(dǎo)有關(guān)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)選定，本實(shí)施例中使用的是標(biāo)準(zhǔn)的r48波導(dǎo)口徑，高度根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。如圖1、2所示，相鄰設(shè)置的兩個(gè)金屬框體31在長(zhǎng)度方向相互垂直，且某個(gè)金屬框體31的長(zhǎng)邊外壁和另一個(gè)金屬框體31的短邊外壁的距離為50mm到100mm，本實(shí)施例為50mm。

金屬階梯塊32位于金屬框體31的長(zhǎng)邊的中點(diǎn)位置處，實(shí)際制作時(shí)容許正負(fù)5mm的偏差。它具有上部分和與該上部分上下平齊疊合的下部分，上部分和下部分均為長(zhǎng)方體，下部分的底面與金屬底座板33接觸導(dǎo)電，上部分的外端面與金屬框體31的長(zhǎng)邊內(nèi)壁通過(guò)螺紋壓合接觸而導(dǎo)電。如圖1、2所示，相鄰設(shè)置的兩個(gè)金屬階梯塊32在長(zhǎng)度延伸方向也是相互垂直的。

金屬底座板33與接頭20電連接，而通過(guò)絕緣材料與底板10絕緣。

金屬框體31與金屬底座板33為一體成型的，均采用鋁合金或銅合金材質(zhì)，在金屬底座板33的邊緣位置設(shè)置螺紋孔通過(guò)螺栓和底板10固定連接，保持底板10和天線單元30的絕緣。

天線罩40，連接在底板上且覆蓋天線單元30，本實(shí)施例中，為透波材料的天線罩。

進(jìn)一步，本實(shí)施例還提供一種支持mimo技術(shù)的信號(hào)接收系統(tǒng)，該信號(hào)接收系統(tǒng)是使用上述的波導(dǎo)天線與泄漏雙波導(dǎo)天線匹配接收，組成完整的rf射頻鏈路來(lái)進(jìn)行信號(hào)的接收通信。

工作原理分析

天線單元30a是一種線極化，天線單元30b是與天線單元30a極化正交的另一種線極化形式(即、相鄰的兩個(gè)天線單元的天線極化方向是垂直的)。天線單元30a和天線單元30b都是利用波導(dǎo)管傳輸線作為天線，即利用波導(dǎo)傳輸線理論，通過(guò)選擇現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中的合適的內(nèi)腔尺寸a、b，如圖4所示，即可滿(mǎn)足某一頻段的電磁波傳播。因此一端通過(guò)接頭10給波導(dǎo)管(即、金屬框體31)饋電，另一端開(kāi)路(即、圖2和圖3的金屬框體上部開(kāi)口)，即可作為天線使用，來(lái)接收和發(fā)射高頻電磁波。

實(shí)施例的作用和有益效果

根據(jù)本實(shí)施例所提供的波導(dǎo)天線，因?yàn)榫哂卸鄠€(gè)天線單元，并且相鄰的兩個(gè)天線單元的天線極化方向是垂直的，所以該波導(dǎo)天線解決了信號(hào)傳輸過(guò)程中衰減大，抗干擾性能差的缺點(diǎn)，又提高了信道容量與信號(hào)傳輸質(zhì)量。

進(jìn)一步，在波導(dǎo)管的饋電端設(shè)計(jì)一個(gè)金屬的階梯匹配塊，滿(mǎn)足輸入阻抗匹配的要求，進(jìn)而適應(yīng)寬頻帶的工作要求。

由于，本實(shí)施的波導(dǎo)天線中的相鄰兩個(gè)天線單元的天線極化方向在物理結(jié)構(gòu)上是垂直的，所以本實(shí)施例的波導(dǎo)天線旋轉(zhuǎn)90度，兩個(gè)天線單元即可互換使用，增強(qiáng)了波導(dǎo)天線的工程適用性。

同時(shí)為了更近進(jìn)一步的提高其信號(hào)傳輸質(zhì)量，本發(fā)明還提供了一種支持mimo技術(shù)的信號(hào)接收系統(tǒng)，使用本發(fā)明的波導(dǎo)天線與泄漏雙波導(dǎo)天線匹配接收，這樣組成完整地rf射頻鏈路，該信號(hào)接收系統(tǒng)應(yīng)用于軌道交通車(chē)地通信上，具有信號(hào)傳輸過(guò)程中衰減小，抗干擾性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具有高的信道容量和良好的信號(hào)傳輸質(zhì)量。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，與微帶天線、偶極子天線作為接收天線相比，在與支持mimo技術(shù)的泄漏雙波導(dǎo)天線配合使用時(shí)，接收到的信號(hào)更加平穩(wěn)，且耦合性能有所提升。