一种多频段天线的制作方法

本申请涉及铁路通信系统技术领域，尤其涉及一种多频段天线。

背景技术：

铁路专用长期演进(longtermevolution-railway，lte-r)系统是基于lte系统进行架构的。由于lte系统的设计即以为终端提供高带宽为目的，因此lte-r系统亦能为终端提供较高的吞吐量，满足铁路无线通信的需求。

天线作为传输无线信息的桥梁，其性能的好坏将直接影响整个系统的无线传输参数。为满足铁路lte-r系统的发展需求，铁路天线需要具有高速适应性强、多频段、小型化等特点。限定空间内的多频段天线的研究对提高铁路系统的性能具有非常重要的意义。

目前，现有技术中的铁路多频段天线大都采用盘锥或螺旋天线结构来实现多频段，但是这种多频段天线的尺寸比较大，不能满足高速的移动环境。而且，为了实现小型化该多频段天线大都采用外加电感的方式来进行匹配。但是，对于lte-r的高速移动场景中，电感的不稳定很容易导致信号的不稳定。另外，在有限的空间内还可以通过多根天线来实现多个频段内的功能，但多根天线之间容易产生相互之间的影响。

综上可知，由于现有技术中的铁路多频段天线具有如上所述的缺点，因此如何结合传统铁路天线和设计思路，进行有效的改进，以提出一种适应lte-r系统的高性能天线，是本领域中亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种多频段天线，从而可以解决现有技术中多频段天线的尺寸较大以及电感的不稳定性的问题。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种多频段天线，该多频段天线包括：天线辐射体、底座、射频口和外壳；

所述底座上设置有通孔；

所述射频口穿过所述底座上的通孔并固定在所述底座上，且所述射频口垂直于所述底座；

所述天线辐射体包括：辐射振子、第一加载圆盘、第二加载圆盘、第一短路棒和第二短路棒；

其中，所述辐射振子包括：主振子、第一副振子和第二副振子；

所述主振子的底部与所述射频口连接，所述主振子的顶部设置有垂直于所述主振子的第一副振子和第二副振子；所述第一副振子和第二副振子的一端相互连接，所述第一副振子和第二副振子的另一端均设置有弯折部；所述第一副振子的弯折部与所述第一加载圆盘的底部连接；所述第二副振子的弯折部与所述第二加载圆盘的底部连接；

所述第一短路棒的两端分别与所述第一加载圆盘和底座连接；

所述第二短路棒的两端分别与所述第二加载圆盘和底座连接；

所述外壳的底部与所述底座固定连接。

较佳的，所述辐射振子为无切断的独立金属体；

其中，所述辐射振子的主振子在向上延伸一个预设长度之后分别向两边弯折以形成第一副振子和第二副振子，而所述第一副振子和第二副振子在延伸预设长度之后分别再次进行弯折以形成弯折部。

较佳的，所述第一副振子的弯折部的长度大于所述第二副振子的弯折部的长度。

较佳的，所述射频口为同轴馈电口，包括：内导体的馈源探针和外导体的同轴体；其中，所述内导体的馈源探针与所述辐射振子的主振子的底部固定连接。

较佳的，所述内导体的馈源探针与所述主振子的底部焊接在一起，且所述内导体的馈源探针被黑胶带包裹。

较佳的，所述第一加载圆盘的面积大于所述第二加载圆盘的面积。

较佳的，所述第一加载圆盘的外沿向下翻折。

较佳的，所述第一加载圆盘和第二加载圆盘的厚度为1～2毫米。

较佳的，所述多频段天线的外壳为鳍形外壳。

较佳的，所述外壳与底座通过硅胶和螺丝连接。

如上可见，在本发明中的多频段天线中，设置了两个加载圆盘和两根短路棒，两个加载圆盘分别通过两根短路棒与底座连接，而且辐射振子包括一根主振子和两根长度不同的高频垂直振子与低频垂直振子。通过高频垂直振子与低频垂直振子结合，并通过合适的抽头连接至主辐射振子处，通过一个射频口进行同轴馈电；同时，通过圆盘加载技术结合短路探针加载技术，可以使得多频段天线从射频口处得到的电流得到有效的加强，从而不仅强化了辐射的强度，使得多频段增益更高，抗干扰能力更强，而且还缩小了多频段天线的整体尺寸，使得多频段天线可以更小型化，可以在满足铁路设计严格要求的情况下，实现天线的双频需求，解决了现有技术中多频段天线的尺寸较大以及电感的不稳定性带来的不满足实际场景的问题。

附图说明

图1为本发明实施例中的无外壳的多频段天线的立体示意图。

图2为本发明实施例中的无外壳的多频段天线的侧面截面图。

图3为本发明实施例中的底座和射频口的侧面示意图。

图4为图3中虚线部分的立体局部放大图。

图5为本发明实施例中的底座的俯视图。

图6为本发明实施例中的多频段天线的侧面示意图。

图7为本发明实施例中的多频段天线的俯视图。

图8为本发明实施例中的多频段天线的截面示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

如图1～图8所示，本发明实施例中的多频段天线包括：天线辐射体11、底座12、射频口13和外壳14。

其中，所述底座12上设置有射频安装口121；

所述射频口13穿过所述底座12上的射频安装口121并固定在所述底座12上，且所述射频口13垂直于所述底座12；

所述天线辐射体11包括：辐射振子101、第一加载圆盘102、第二加载圆盘103、第一短路棒104和第二短路棒105；

其中，所述辐射振子101包括：主振子21、第一副振子22和第二副振子23；

所述主振子21的底部与所述射频口13连接，所述主振子21的顶部设置有垂直于所述主振子的第一副振子22和第二副振子23；所述第一副振子22和第二副振子23的一端相互连接，所述第一副振子22和第二副振子23的另一端均设置有弯折部；所述第一副振子22的弯折部221与所述第一加载圆盘102的底部连接；所述第二副振子23的弯折部231与所述第二加载圆盘103的底部连接；

所述第一短路棒104的两端分别与所述第一加载圆盘102和底座12连接；

所述第二短路棒105的两端分别与所述第二加载圆盘103和底座12连接；

所述外壳14的底部与所述底座12固定连接。

另外，在本发明的技术方案中，所述射频口和底座可以是一体化结构。其中，所述底座可以是金属底座，可以是一个完整的金属体，其无独立的金属边条。此时，所述射频口可以与该金属底座形成天线“地”。

在本发明的技术方案中，所述射频口和底座可以使用多种连接方式。例如，作为本发明的一个较佳的具体实施方式，所述的射频口可以焊接在底座上。

再例如，作为本发明的另一个较佳的具体实施方式，所述的射频口可以通过多个(例如，如图5所示的4个)螺丝固定在所述底座上，还可以进一步使用硅胶将所述射频口粘接在所述底座上。

另外，在本发明的一个较佳的具体实施方式中，所述射频口13为同轴馈电口，即馈源同轴电缆，包括：内导体的馈源探针31和外导体的同轴体32；其中，所述内导体的馈源探针31与所述辐射振子101的主振子21的底部固定连接。

例如，可以将所述内导体的馈源探针与所述主振子的底部焊接在一起，并用黑胶带包裹住所述内导体的馈源探针，以保证连接的可靠性以及探针的非干扰性。

另外，在本发明的一个较佳的具体实施方式中，所述射频口的底部与馈线连接。此外，在本发明的技术方案中，还可以预留足够长度的馈线，以便于馈线头可以被拉到足够远以进行天线的连接操作。

另外，在本发明的技术方案中，可以将所述馈线拉出与射频口连接并拧紧，将馈线固定好并用防水胶带在接口处反复缠绕多圈(例如，4-5圈)，以做好接头的防水。

另外，在本发明的一个较佳的具体实施方式中，所述第一短路棒和第二短路棒的底部均与底座焊接在一起。

在本发明的技术方案中，所述第一短路棒和第二短路棒分别将第一加载圆盘与地面连接，这两根短路棒不仅可以起到支撑两个加载圆盘的作用，而且通过其与地面的连接还可以加强了电流，从而起到增强辐射的作用，缩小整个多频段天线的尺寸。

另外，在本发明的一个较佳的具体实施方式中，所述底座12上设置有安装孔122，用于将所述底座12安装在用于安装所述多频段天线的平面上(例如，列车的顶部平面上)。

另外，在本发明的另一个较佳的具体实施方式中，所述底座的安装孔内还设置有尼龙塞和平垫片。当需要将安装底座时，可以在所述安装孔中竖直插入固定螺栓，并依次放入垫片、弹垫，然后拧紧螺帽，将底座固定在用于安装所述多频段天线的平面上。

另外，在本发明的另一个较佳的具体实施方式中，所述底座也由铜材料制成，即用铜材料进行机械加工，表面进行防氧化处理。

在本发明的一个具体实施例中，所述天线辐射体也可以是一体化结构，即所述辐射振子、第一加载圆盘、第二加载圆盘、第一短路棒和第二短路棒可以形成一体化结构。

另外，在本发明的一个较佳的具体实施方式中，所述天线辐射体由铜材料制成，即用铜材料进行机械加工，表面进行防氧化处理。

在本发明的一个具体实施例中，所述辐射振子可以是一个无切断的独立金属体。其中，该辐射振子的主振子在向上延伸一个预设长度之后开始分别向两边弯折以形成两根副振子(即第一副振子和第二副振子)，而两根副振子在延伸预设长度之后可以再次进行弯折以形成弯折部，从而可以使得第一副振子和第二副振子分别使用不同的工作频点。

在本发明的技术方案中，可以根据实际应用情况的需要，预先设置上述主振子、第一副振子和第二副振子的长度。例如，辐射振子的总长度可以根据谐振频率的八分之一进行左右调动，并在保持合理分配空间的前提下，设置合理的主振子的高度，并设置第一副振子和第二副振子的长度。

另外，在本发明的一个较佳的具体实施方式中，所述第一副振子的弯折部的长度大于所述第二副振子的弯折部的长度。此时，可以将第一副振子称为低频垂直振子，将第二副振子称为高频垂直振子。

另外，在本发明的另一个较佳的具体实施方式中，所述第一副振子的弯折部与所述第一加载圆盘的底部焊接在一起；所述第二副振子的弯折部与所述第二加载圆盘的底部焊接在一起，从而可以进一步保证整个多频段天线的结构的稳定性。

另外，在本发明的一个较佳的具体实施方式中，所述外壳与底座可以通过硅胶和螺丝连接，使得连接更加牢固。

另外，如图8所示，在本发明的另一个较佳的具体实施方式中，所述底座上与外壳的底部的连接处的内侧还设置有防水墙41，用于防水。

另外，如图8所示，在本发明的另一个较佳的具体实施方式中，所述底座与外壳的底部的连接处还设置有防水胶垫，用于防水。

另外，如图8所示，在本发明的另一个较佳的具体实施方式中，所述底座的底部还设置有底部胶垫43，用于防滑和减震。

另外，在本发明的一个较佳的具体实施方式中，如图6和图8所示，所述多频段天线的外壳可以是鳍形外壳，用于满足lte-r系统的高速移动性。

另外，在本发明的一个较佳的具体实施方式中，所述多频段天线的外壳可以是一体形成的外壳。

另外，在本发明的一个较佳的具体实施方式中，所述多频段天线的外壳由阻燃聚碳酸材料制成，用阻燃聚碳酸材料进行模具加工即可制得。

此外，在本发明的技术方案中，可以根据实际应用场景的需求，预先设置所述第一加载圆盘和第二加载圆盘的厚度和/或大小。

例如，在本发明的一个较佳的具体实施方式中，所述第一加载圆盘和第二加载圆盘的厚度可以是1～2毫米(mm)。当然，在其它的具体实现方式，该厚度也可以是其它的取值，在此不再一一赘述。

再例如，在本发明的一个较佳的具体实施方式中，可以根据实际应用所需的辐射谐振频率来设置第一加载圆盘和第二加载圆盘的面积大小。一般情况下，所需的辐射谐振频率越大，则加载圆盘越小；辐射谐振频率越小，则加载圆盘越大。当然，在进行上述设置时，还需要考虑当加载圆盘过大而与其他辐射体有交叉的问题。

例如，在本发明的一个较佳的具体实施方式中，所述第一加载圆盘102的面积大于所述第二加载圆盘103的面积。

另外，在本发明的一个较佳的具体实施方式中，如图2所示，所述第一加载圆盘102的外沿向下翻折。通过将上述第一加载圆盘102的外沿向下翻折，可以使得整个第一加载圆盘102所占用的空间变小，从而可以更进一步地实现小型化。

此外，在本发明的一个较佳的具体实施方式中，所述第一加载圆盘和第二加载圆盘的形状为椭圆形。在本发明的技术方案中，由于辐射振子(包括主振子、第一副振子和第二副振子)为一个弯折结构，在空间所产生的辐射方向图与地面有一定的夹角，因此将第一加载圆盘和第二加载圆盘的形状设置为椭圆圆盘状，们可以使得辐射振子的辐射方向图在水平面呈现出全向性。

综上所述，基于铁路lte-r系统中严格的尺寸限制和设计要求以及天线外壳形状设计的局限性，在本发明的技术方案中，设置了两个加载圆盘和两根短路棒，两个加载圆盘分别通过两根短路棒与底座连接，而且辐射振子包括一根主振子和两根长度不同的高频垂直振子与低频垂直振子。通过高频垂直振子与低频垂直振子结合，并通过合适的抽头连接至主辐射振子处，通过一个射频口进行同轴馈电；同时，通过圆盘加载技术结合短路探针加载技术，可以使得多频段天线从射频口处得到的电流得到有效的加强，从而不仅强化了辐射的强度，使得多频段增益更高，抗干扰能力更强，而且还缩小了多频段天线的整体尺寸，使得多频段天线可以更小型化，可以在满足铁路设计严格要求的情况下，实现天线的双频需求，解决了现有技术中多频段天线的尺寸较大以及电感的不稳定性带来的不满足实际场景的问题。

本发明中的多频段天线增大了横向尺寸，也增加了其牢固性，而且未采用任何外接电阻电容，适用于铁路长期高速移动的场景，是一种铁路天线设计上很好的解决方法。

与现有技术相比，本发明的优点在于多频段天线的尺寸较小，在限定的空间内通过无源器件的组合将天线辐射体与天线地之间通过很好的固定结合，达到所需要的性能，使得天线可以不用依赖rlc外接器件进行阻抗匹配，减少了寄生器件的损耗，提高了天线的性能。同时，本发明中的天线辐射体与外壳完美的契合，不用通过任何支撑件和填充物即可实现很好的性能，提升了用户体验。此外，本发明中的多频段天线的外壳与底座可以通过硅胶和螺丝连接，使得连接更加牢固，整个多频段天线的“净空间”更加纯粹，为天线带来了更大的通信带宽、更高的数据传输速率和辐射效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。