一种配电自动化终端远距离无线传输天线装置、系统的制作方法

本实用新型涉及配电
技术领域：
，尤其涉及一种配电自动化终端远距离无线传输天线装置、系统。
背景技术：
：现有配电自动化终端设备是基于无线通讯2g/3g/4g信号进行信息传输，其信号强度直接决定着配电网自动化控制水平。目前常见终端设备例如配电网馈线终端(ftu)，配电网线路故障指示器(fi)在偏远地区线路上存在大量应用需求，标配通讯天线无线信号强度一般在9db以下，有效通讯距离约1.26km，无法满足偏远地区配电线路自动化设备的使用需求。且经常出现设备掉线、设备拒动、注册错误等问题。发明人发现，其主要技术原因除了发射功率不足外，更重要的是标配天线的发射方式问题。标配天线为全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。主要应用在距离近，覆盖范围大的环境中，在需要远距离信号传输时，表现较差。技术实现要素：针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种配电自动化终端远距离无线传输天线装置、系统，在不增加终端通讯模块发射功率的情况下，定向增强信号传输距离，实现配电网自动化设备的远距离通讯。为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：第一方面，本实用新型的实施例提供了一种配电自动化终端远距离无线传输天线装置，包括依次安装于横梁上的反射器、主振子和多个引向器，所述反射器设置于主振子一侧且与之间隔设定距离，引向器设置于主振子另一侧；其中，反射器、主振子、引向器的长度依次减小；所述主振子的两端折弯形成馈电端子；所述横梁远离引向器的一端固定有连接件。作为进一步的实现方式，所述反射器、主振子、引向器相互平行，且反射器、主振子、引向器的中心位置与横梁固定。作为进一步的实现方式，所述主振子与反射器的间距为四分之一通讯波长。作为进一步的实现方式，所述主振子长度等于二分之一通讯波长，所述引向器长度短于二分之一通讯波长，所述反射器长度长于二分之一通讯波长。作为进一步的实现方式，所述引向器长度为通讯波长的0.41～0.46。作为进一步的实现方式，所述反射器长度为通讯波长的0.5～0.55。作为进一步的实现方式，所述馈电端子长度为通讯波长的0.1倍。作为进一步的实现方式，所述连接件为u型螺杆。第二方面，本实用新型的实施例还提供了一种配电自动化终端远距离无线传输天线系统，包括所述的天线装置。作为进一步的实现方式，所述天线装置连接配电自动化终端。上述本实用新型的实施例的有益效果如下：(1)本实用新型的一个或多个实施方式通过引向器、主振子、反射器的长度关系、位置关系的设置，使信号一个方向加强，一个方向削弱，便有了强方向性；(2)本实用新型的一个或多个实施方式可以将增益强度提升至14db以上，信号有效传输距离提升一倍；满足配电自动化终端设备通讯加密要求，在不增加终端通讯模块发射功率的情况下，定向增强信号传输距离。附图说明构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。图1是本实用新型根据一个或多个实施方式的结构示意图；图2是本实用新型根据一个或多个实施方式的水平波瓣图；图3是本实用新型根据一个或多个实施方式的垂直波瓣图；图4是本实用新型根据一个或多个实施方式的安装效果图；其中，1、抱杆，2、横梁，3、反射器，4、主振子，5、第一引向器，6、第二引向器，7、第三引向器，8、馈电端子，9、连接件。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
技术领域：
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语解释部分:本申请中的术语“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，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，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实用新型的具体含义。下行：下行通讯，从基站向终端发射信号为下行；上行：上行通讯，从终端向基站发射信号为上行；eirp：等效全向辐射功率；配电自动化终端：安装在配电网的各类远方监测、控制单元的总称，完成数据采集、控制、通信等功能，简称配电终端。主要有站所终端(dtu)、馈线终端(ftu)和配变终端(ttu)。实施例一：下面结合附图1-图3对本实用新型进行详细说明，具体的，如下：本实施例提供了配电自动化终端远距离无线传输天线装置，在不增加终端通讯模块发射功率的情况下，定向增强信号传输距离，实现配电网自动化设备的远距离通讯。移动通信系统的无线通讯通道(链路)分为下行链路和上行链路。因此测算无线通讯通道信号传送能力需要对上行链路和下行链路分别进行覆盖估算。无线链路通信能力估算的公式如下：l＝46.3+33.9×lg(f)-13.82×lg(hb)-a(hm)+[44.9-6.55×lg(hb)]×lg(d)+cm其中：f为系统频率，hb是基站天线的有效高度，hm是移动终端有效天线高度，d是基站天线到移动终端的水平距离，也就是预期的覆盖半径，a(hm)是有效天线校正因子，其数值与所处的无线环境有关。对于密集城区，a(hm)＝3.2×[lg(11.75×hm)]2-4.97；对于一般城区及郊区农村环境，a(hm)＝[1.1×lg(f)-0.7]×hm-[1.56×lg(f)-0.8]；cm为城市修正因子，取0db时适合中等城市和郊区的中心，取值为3db时适合大城市中心。l为最大路径损耗，分为下行最大路径损耗和上行最大路径损耗分别进行估算。由以上无线链路通讯能力估算公式可得：由以上无线链路预算公式可知：移动终端和基站之间覆盖距离d和最大路径损耗l、基站天线高度、移动终端有效天线高度成正比。l最大路径损耗的计算公式如下：最大路径损耗＝eirp－最小接收电平－总余量－空间传播损耗；上行eirp＝终端最大发射功率+终端天线增益－终端馈线损耗；下行eirp＝基站最大发射功率+基站发射天线增益+多天线分集、赋型增益－接头及馈线；最小接收电平＝边缘用户目标信噪比+热噪声+接头及馈线损耗－接收天线增益；总余量＝干扰余量+快衰落余量；空间传播损耗＝阴影损耗+穿透损耗+路径损耗+人体损耗。由于基站和终端相比，最大发射功率和发射天线增益要大的多，因此下行允许的最大路径损耗要远大于上行允许的最大路径损耗。因此，在偏远地区，终端和基站通信，主要为上行传输距离受限。为了解决远距离传输问题，需要对终端和基站间的上行传输能力进行改善和提升。针对上述要解决的技术问题，本实施例旨在不改变通讯模块发射功率的前提下提供一种高增益定向天线，具体的，包括横梁2和依次安装在横梁2上的反射器3、主振子4和多个引向器，横梁2主要起支撑作用。所述反射器3设置于主振子4一侧，反射器3与主振子4配合起到信号减弱的作用。引向器设置于主振子4另一侧，引向器与主振子4配合起到信号加强作用。如图1所示，在本实施例中，横梁2上安装三个引向器，即第一引向器5、第二引向器6、第三引向器7；可以理解的，横梁2上也可以安装其他个数的引向器，具体可以根据实际传输要求选择。反射器3垂直于横梁2，且反射器3的中心位置与横梁2固定。主振子4、第一引向器5、第二引向器6、第三引向器7分别与反射器3平行。如图1所示，第一引向器5的长度b、第二引向器6的长度c、第三引向器7的长度d相等，略短于二分之一通讯波长。主振子4的长度l等于二分之一通讯波长，反射器3的长度a略长于二分之一通讯波长，反射器3与主振子4的间距为四分之一通讯波长。此时，引向器对感应信号呈“容性”，电流超前电压90°；引向器感应的电磁波会向主振子4辐射，辐射信号经过四分之一通讯波长的路程使其滞后90°，恰好抵消了前面引起的“超前”；两者相位相同，于是信号迭加，得到加强。由于反射器3的长度a略长于二分之一通讯波长，呈感性，电流滞后90°，再加上辐射到主振子4过程中又滞后90°，两者加起来刚好差180°，起到了抵消作用。一个方向加强，一个方向削弱，便有了强方向性。在本实施例中，引向器的长度为通讯波长λ的0.41～0.46，所述反射器3的长度为通讯波长λ的0.5～0.55。主振子4的馈电端子8为0.1λ。所述横梁2远离引向器的一端固定有连接件9，通过连接件9实现与其他设备或部件的安装。本实施例中，连接件9为u型螺杆。当然，在其他实施例中，连接件9也可以为其他部件，只要能够实现天线的拆装即可。本实施例的无线传输天线装置的安装方法为：1.在设备所在点，寻找合适的位置固定抱杆1(抱杆直径≤50mm)。2.将u型螺杆穿过抱杆1并固定。3.主振子4垂直于地面安装，天线装置的角度可通过可调夹角码进行调整，指向基站方向。4.确保天线装置和基站之间无物体遮挡，为视距传输。本实施例的无线传输天线本质属于一种定向天线，如图2-图3所示，在水平方向图表现为一定角度范围辐射，同样也是波瓣宽度越小，增益越大，传输距离越远，定向天线原理主要是通过引导装置在某些方向上加强信号波，而在其相反方向上减弱其信号波，实现聚拢能量，定向增强的，从而实现提高信号传输距离。本实施例的天线接口与标配配电自动化终端的接口一致，采用sma天线接口，不对通讯加密协议和通讯报文产生影响。但又不完全等同于一般性的定向天线，关键点在于引向器、主振子4与反射器3所参考的通讯波长是配电自动化终端设备通讯专用频率对应下的通讯波长。根据表1有益效果参数表中配电自动化终端通讯频率2600mhz为4g频段频率，根据v＝fλ对任何情况恒成立。其中v是波速，单位为m/s，f是频率，单位为赫兹，入是波长，单位为米。电磁波在空气中的传播速度为光速3×108m/s，则本实例涉及的通讯波长所涉及二分之一波长为5.77cm，四分之一波长为2.88cm，可以说，定向天线主要构件的尺寸与间距搭配是为配电自动化终端定制的，并不是所有sma接口定向天线均能对配电自动化终端信号产生加强作用，同时，并不是所有通讯信号均能通过本实例天线装置实现信号加强作用。本实施例可以将增益强度提升至14db以上，信号有效传输距离提升一倍。表1有益效果参数表参数优化前天线优化基站天线高度/m3535终端天线有效高度/m510系统频率/mhz26002600基站最大发射功率/dbm4646基站天线增益/dbi1818终端最大发射功率/dbm2323终端天线增益/dbi514下行最大路径损耗/db138.08138.08上行最大路径损耗/db122.16131.38下行最大覆盖距离/km3.98114.1593上行最大覆盖距离/km1.25892.5256实施例二：本实施例还提供了一种配电自动化终端远距离无线传输天线系统，包括实施例一所述的天线装置和配电自动化终端，如图4所示，所述天线装置通过通讯模块连接配电自动化终端。对配电自动化终端通过以太网接口对通讯模块进行软件调试，提高信号放大电路输入电压值。表2有益效果参数表以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。当前第1页12