一种天线及具有其的列车的制作方法

本实用新型属于通信技术领域，尤其涉及一种天线及具有其的列车。

背景技术：

天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。近年来，随着5g通信技术的飞速发展，对天线的设计也提出了更高的要求，如多频段和全向辐射等。

技术实现要素：

考虑到上述问题而提出了本实用新型。本实用新型提供了一种天线及具有其的列车以至少解决上述问题之一。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种天线，包括：介质基板、辐射单元以及与所述辐射单元配合工作的馈电单元和接地单元；

所述辐射单元包括工作频段不同的第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元和第四辐射单元，所述第一辐射单元、所述第二辐射单元和所述第三辐射单元均设置在所述介质基板的顶面，所述第四辐射单元设置在所述介质基板的底面；

所述第一辐射单元包括关于横向轴线对称设置的第一分支和第二分支；

所述第二辐射单元包括关于所述横向轴线对称设置的第三分支和第四分支，关于所述横向轴线对称设置的第五分支和第六分支，所述第三分支和所述第五分支位于所述第一分支的左右两侧，所述第四分支和所述第六分支位于所述第二分支的左右两侧；

所述第三辐射单元包括关于所述横向轴线对称设置的第七分支和第八分支，关于所述横向轴线对称设置的第九分支和第十分支，所述第七分支位于所述第三分支的左侧，所述第八分支位于所述第四分支的左侧，所述第九分支位于所述第五分支的右侧，所述第十分支位于所述第六分支的右侧；

所述第四辐射单元包括关于所述横向轴线对称设置的第十一分支和第十二分支。

另外，本实用新型上述的天线还可以具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的一些实施例中，所述第一分支和所述第二分支的长度均为第一频率波长的四分之一，所述第三分支、所述第四分支、所述第五分支和所述第六分支的长度均为第二频率波长的四分之一，所述第七分支、所述第八分支、所述第九分支和所述第十分支的长度均为第三频率波长的四分之一，所述第一频率为第一辐射单元工作频段内的任一频率，所述第二频率为所述第二辐射单元工作频段内的任一频率，所述第三频率为第三辐射单元工作频段内的任一频率，且所述第一频率小于所述第二频率，所述第二频率小于所述第三频率。

在本实用新型的一些实施例中，所述第三分支和所述第五分支关于纵向轴线对称设置，所述第四分支和所述第六分支关于所述纵向轴线对称设置，所述第七分支和所述第九分支关于纵向轴线对称设置，所述第八分支和所述第十分支关于纵向轴线对称设置。

在本实用新型的一些实施例中，所述第三分支包括依次相连的第一枝节、第二枝节和第三枝节，所述第四分支包括依次相连的第四枝节、第五枝节和第六枝节，所述第五分支包括依次相连的第七枝节、第八枝节和第九枝节，所述第六分支包括依次相连的第十枝节、第十一枝节和第十二枝节，其中，所述第二枝节的宽度小于所述第一枝节或所述第三枝节的宽度，所述第五枝节的宽度小于所述第四枝节或所述第六枝节的宽度，所述第八枝节的宽度小于所述第七枝节或所述第九枝节的宽度，所述第十一枝节的宽度小于所述第十枝节或所述第十二枝节的宽度。

在本实用新型的一些实施例中，所述第十一分支包括依次相连的第十三枝节、第十四枝节和第十五枝节，所述第十二分支包括依次相连的第十六枝节、第十七枝节和第十八枝节。

在本实用新型的一些实施例中，所述第十三枝节、所述第十五枝节、所述第十六枝节和所述第十八枝节的长度均为第四频率波长的四分之一，所述第四频率为第四辐射单元工作频段内的任一频率，所述第四频率大于所述第三频率。

在本实用新型的一些实施例中，所述第十四枝节分别与所述第二枝节和所述第八枝节沿垂向的投影部分重合，所述第十七枝节分别与所述第五枝节和所述第十一枝节沿垂向的投影部分重合。

在本实用新型的一些实施例中，所述第十三枝节位于所述第七分支的远离纵向轴线的一侧，所述第十五枝节位于所述第九分支的远离所述纵向轴线的一侧，所述第十六枝节位于所述第八分支的远离所述纵向轴线的一侧，所述第十八枝节位于所述第十分支的远离所述纵向轴线的一侧。

在本实用新型的一些实施例中，所述第十三枝节和所述第十五枝节关于所述纵向轴线对称设置，所述第十六枝节和所述第十八枝节关于所述纵向轴线对称设置。

本实用新型提供的天线，通过设置第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元和第四辐射单元，实现了多个频段的覆盖，同时因第一辐射单元包括关于横向轴线对称的第一分支和第二分支，第二辐射单元包括关于横向轴线对称的第三分支和第四分支，关于横向轴线对称的第五分支和第六分支，第三辐射单元包括关于横向轴线对称的第七分支和第八分支，关于横向轴线对称的第九分支和第十分支，第四辐射单元包括关于横向轴线对称的第十一分支和第十二分支，实现了全向辐射。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种列车，包括如上所述的天线。

由于上述天线具有上述技术效果，因此上述列车也应具有同样的技术效果，在此不再详细描述。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施例的天线的结构示意图；

图2是根据本实用新型的一个实施例的天线的顶面结构示意图；

图3是根据本实用新型的一个实施例的天线的底面结构示意图；

图4是根据本实用新型的另一个实施例的天线的顶面结构示意图；

图5是根据本实用新型的一个实施例的天线工作在1.805ghz时的辐射方向图；

图6是根据本实用新型的一个实施例的天线工作在2.484ghz时的辐射方向图；

图7是根据本实用新型的一个实施例的天线工作在3.5ghz时的辐射方向图；

图8是根据本实用新型的一个实施例的天线工作在5.2ghz时的辐射方向图；

图9是根据本实用新型的一个实施例的天线工作在5.8ghz时的辐射方向图；

图10是根据本实用新型的一个实施例的列车的示意图。

附图标记：

天线100、

介质基板1、

第一分支21、第二分支22、第三分支23、第一枝节231、第二枝节232、第三枝节233、第四分支24、第四枝节241、第五枝节242、第六枝节243、第五分支25、第七枝节251、第八枝节252、第九枝节253、第六分支26、第十枝节261、第十一枝节262、第十二枝节263、第七分支27、第八分支28、第九分支29、第十分支30、第十一分支31、第十三枝节311、第十四枝节312、第十五枝节313、第十二分支32、第十六枝节321、第十七枝节322、第十八枝节323、

馈电单元4、

接地单元5、

列车1000。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

图1是根据一示例性实施例示出的一种天线的结构示意图。参照图1，该天线100包括：介质基板1、辐射单元以及与辐射单元配合工作的馈电单元4和接地单元5。

其中，辐射单元包括工作频段不同的第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元和第四辐射单元，其中，第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元均设置在介质基板1的顶面，第四辐射单元设置在介质基板1的底面，且第一辐射单元包括关于横向轴线对称设置的第一分支21和第二分支22，第二辐射单元包括关于横向轴线对称设置的第三分支23和第四分支24，关于横向轴线对称设置的第五分支25和第六分支26，第三分支23和第五分支25位于第一分支21的左右两侧，第四分支24和所述第六分26支位于第二分支22的左右两侧，第三辐射单元包括关于横向轴线对称设置的第七分支27和第八分支28，关于横向轴线对称设置的第九分支29和第十分支30，第七分支27位于第三分支23的左侧，第八分支28位于第四分支24的左侧，第九分支29位于第五分支25的右侧，第十分支30位于第六分支26的右侧，第四辐射单元包括关于横向轴线对称设置的第十一分支31和第十二分支32。

本实用新型提供的天线，通过设置第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元和第四辐射单元，实现了多个频段的覆盖，同时因第一辐射单元包括关于横向轴线对称的第一分支21和第二分支22，第二辐射单元包括关于横向轴线对称的第三分支23和第四分支24，关于横向轴线对称的第五分支25和第六分支26，第三辐射单元包括关于横向轴线对称的第七分支27和第八分支28，关于横向轴线对称的第九分支29和第十分支30，第四辐射单元包括关于横向轴线对称的第十一分支31和第十二分支32，实现了全向辐射。

具体在本实用新型的实施例中，第一辐射单元工作频段为1.785-1.805ghz，第二辐射单元工作频段为2.4-2.484ghz，第三辐射单元工作频段为3.4-3.6ghz，第四辐射单元工作频段为5.725-5.85ghz，同时第一辐射单元工作频段的三次谐波可形成5.15-5.35ghz的频段，由此使得该天线100可接收或发送5个频段的电磁波信号。

在本实用新型的一些实施例中，如图1-图3所示，馈电单元4和接地单元5均设置在介质基板1的顶面，且可位于第一分支21和第二分支22之间。由此，使得第一分支21和第二分支22组成了对称振子，第三分支23和第四分支24组成了对称振子，第五分支25和第六分支26组成了对称振子，第七分支27和第八分支28组成了对称振子，第九分支29和第十分支30组成了对称振子，第十一分支31的第十三枝节311和第十二分支32的第十六枝节321组成了对称振子，第十一分支31的第十五枝节313和第十二分支32的第十八枝节323组成了对称振子。如此设计，使得天线100实现了5个频段的全向辐射。

其中，馈电单元4分别与第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元相连，接地单元5分别与第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元相连，这样使得第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元被直接馈电，而第四辐射单元通过与第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元辐射出的电磁波进行耦合，从而实现了第四辐射单元的耦合馈电，节省了空间和成本。

另外，需要说明的是，天线100中馈电单元4和接地单元5的排布除了可以是图1中所示的外，还可以是其他排布方式（例如，馈电单元4和接地单元5的位置互换），对此，在本实用新型中不作具体限定，用户可以根据天线100的性能要求自行设计。

在本实用新型的另一些实施例中，馈电单元4也可与第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元中的任意两个相连（未在图中示出），如馈电单元4与第一辐射单元和第二辐射单元相连，这样使得第一辐射单元和第二辐射单元被直接馈电，而第三辐射单元通过与第一辐射单元和第二辐射单元辐射出的电磁波进行耦合，从而实现了第三辐射单元的耦合馈电，第四辐射单元通过与第一辐射单元和第二辐射单元辐射出的电磁波进行耦合，从而实现了第四辐射单元的耦合馈电。

在本实用新型的一些实施例中，该介质基板1可为fr4基板，其厚度可为0.762mm。这样不仅可有效地降低天线100成本，同时还能提高天线100的环境适用性。

在本实用新型的一些实施例中，第一分支21和第二分支22的长度均为第一频率波长的四分之一，第三分支23、第四分支24、第五分支25和第六分支26的长度均为第二频率波长的四分之一，第七分支27、第八分支28、第九分支29和第十分支30的长度均为第三频率波长的四分之一，第一频率为第一辐射单元工作频段内的任一频率，第二频率为第二辐射单元工作频段内的任一频率，第三频率为第三辐射单元工作频段内的任一频率，且第一频率小于第二频率，第二频率小于第三频率。如此设计，提高了第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元接收和发送信号的转换效率。

需要注意的是，这里第一分支21、第二分支22、第三分支23、第四分支24、第五分支25、第六分支26、第七分支27、第八分支28、第九分支29和第十分支30的长度均指沿纵向的尺寸。

在本实用新型的一些实施例中，第三分支23和第五分支25关于纵向轴线对称设置，第四分支24和第六分支26关于纵向轴线对称设置，第七分支27和第九分支29关于纵向轴线对称设置，第八分支28和第十分支30关于纵向轴线对称设置。如此设计，有效地降低了第二辐射单元和第三辐射单元辐射发生畸变的风险，提高了天线的性能。

需要说明的是，纵向轴线和横向轴线垂直，且纵向轴线和横向轴线在介质基板1上的位置除了可以如图2所示的外，还可以如图4所示，此处不作限定。

在本实用新型的一些实施例中，第一分支21、第二分支22、第七分支27、第八分支28、第九分支29和第十分支30均为长条形，第三分支23、第四分支24、第五分支25和第六分支26均由3个长条形的枝节组成。通过长条形的设计，可提高天线100的辐射范围，进而提高天线100的性能。

需要注意的是，用户可以根据天线100的性能要求自行设计第一分支21、第二分支22、第三分支23、第四分支24、第五分支25、第六分支26、第七分支27、第八分支28、第九分支29和第十分支30的宽度，此处不作限定，这里的宽度是指沿横向的尺寸。

具体在本实用新型的实施例中，第三分支23包括依次相连的第一枝节231、第二枝节232和第三枝节233，第四分支24包括依次相连的第四枝节241、第五枝节242和第六枝节243，第五分支25包括依次相连的第七枝节251、第八枝节252和第九枝节253，第六分支26包括依次相连的第十枝节261、第十一枝节262和第十二枝节263，其中，第二枝节232的宽度小于第一枝节231或第三枝节233的宽度，第五枝节242的宽度小于第四枝节241或第六枝节243的宽度，第八枝节252的宽度小于第七枝节251或第九枝节253的宽度，第十一枝节262的宽度小于第十枝节261或第十二枝节263的宽度。这样设计，使得第二辐射单元具有良好的阻抗匹配特性，提高了功率传输。

在本实用新型的一些实施例中，第十一分支31包括依次相连的第十三枝节311、第十四枝节312和第十五枝节313，第十二分支32包括依次相连的第十六枝节321、第十七枝节322和第十八枝节323，其中，第十三枝节311、第十四枝节312和第十五枝节313沿横向排布，第十六枝节321、第十七枝节322和第十八枝节323也沿横向排布。如此设计，便于第四辐射单元与第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元间的耦合。

在本实用新型的一些实施例中，第十三枝节311、第十五枝节313、第十六枝节321和第十八枝节323的长度均为第四频率波长的四分之一，第四频率为第四辐射单元工作频段内的任一频率，所述第四频率大于所述第三频率。如此设计，提高了第四辐射单元接收和发送信号的转换效率。

需要注意的是，这里第十三枝节311、第十五枝节313、第十六枝节321和第十八枝节323的长度是指沿纵向的尺寸。

在本实用新型的一些实施例中，第十四枝节312分别与第二枝节232和第八枝节252沿垂向的投影部分重合，第十七枝节322分别与第五枝节242和第十一枝节262沿垂向的投影部分重合。相对第四辐射单元与第一辐射单元和第三辐射单元间的耦合而言，这样可减少第二辐射单元与第四辐射单元的耦合程度，由此使得第四辐射单元的工作频率维持在其工作频段内。

需要说明的是，垂向分别与横向和纵向垂直。

在本实用新型的一些实施例中，第十三枝节311位于第七分支27的远离纵向轴线的一侧，第十五枝节313位于第九分支29的远离纵向轴线的一侧，第十六枝节321位于第八分支28的远离纵向轴线的一侧，第十八枝节323位于第十分支30的远离纵向轴线的一侧。换言之，第十三枝节311、第十五枝节313、第十六枝节321和第十八枝节323位于第三辐射单元的外侧，这样更有利于实现天线100的全向辐射。

在本实用新型的一些实施例中，第十三枝节311和第十五枝节313关于纵向轴线对称设置，第十六枝节321和第十八枝节323关于纵向轴线对称设置。如此设计，有效地降低了第四辐射单元辐射发生畸变的风险，提高了天线的性能。

图5-图9是本实用新型天线性能的远场二维仿真结果示意图。

其中，图5是根据本实用新型的一个实施例的天线工作在1.805ghz时的辐射方向图，图6是根据本实用新型的一个实施例的天线工作在2.484ghz时的辐射方向图，图7是根据本实用新型的一个实施例的天线工作在3.5ghz时的辐射方向图，图8是根据本实用新型的一个实施例的天线工作在5.2ghz时的辐射方向图，图9是根据本实用新型的一个实施例的天线工作在5.8ghz时的辐射方向图，上述图中，横坐标表示辐射角度，纵坐标表示增益，从中可以看出，天线100具有高增益，全向辐射的特性。

本实用新型还公开了一种列车1000，如图10所示，该列车1000包括天线100，该天线100可位于列车车顶的位置，此处不作限定。

需要注意的是，本实用新型实施例的列车1000的具体类型不限，例如可以是轻轨、地铁、火车、高铁、动车组等。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。