专利名称：一种二段结构高功率波束赋形车载天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高速鉄路的车-地大容量通信的车载发射/接收天线終端结构装置，特别涉及一种ニ段结构高功率波束赋形车载天线。
背景技术：
高速鉄路的车地通讯系统是近几年才提出的ー种大容量高速通讯系统，主要针对高速列车在运行过程中和地面通信的短时间大容量的数据传输。具体到对通信終端天线来讲，要求天线有高效率，高功率，高増益，并且最重要的是要有很高的方向性，特别是针对磁浮列车的通信系统，这样就不会由于磁浮列车本身的电磁场对通信系统造成的干扰。天线 阵列是保证天线具有高方向性的一种可行的天线形式，但是大量的天线单元必然会导致天线阵列的体积和重量的増加，不利于车载设备的安装；小型的天线微带阵列虽然能够保证天线阵列的尺寸和重量，但是其功率和效率则无法得到有效的保证。专利200710093946. 7 “集赋形和变极化为一体的车载毫米波通信天线”提出用反射阵列天线对从圆锥喇叭出射的波束进行赋形和极化的概念，有效的解决了波束极化、赋形和要求天线高功率的问题，但其天线结构对波束的赋形程度有限制，其波束赋形主要来源于两个方面，ー个是反射板上的反射阵列对从圆锥喇叭出射的波形的赋形作用，另外ー个是反射板本身的圆弧形对波束单个方向的压缩作用。这对天线波束的赋形的不足之处使得出射波束最后形成的波束形状未能完全的达到高速列车(特别是磁浮列车)通信的垂直面波束极细的要求；这项专利技术的另外ー个不足之处是由于该专利所提出的天线结构对从圆波导出射的线极化波的圆极化需要通过反射板上的反射阵列来实现，这种结构虽然简化了与波束极化功能相应的硬件结构，同时也使得波束的圆极化程度受到エ艺的限制。在我国目前的エ艺条件下，无法精确的控制波束的圆极化程度，从而使得驻波比在一定范围内不可控制。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种ニ段结构高功率波束赋形车载天线，布局合理、结构紧凑、エ艺性好、工作稳定可靠，主要部件通用性好，在使用中便于维护；并且有卓越的波束赋形功能，能够有效避免磁悬浮高速列车电磁场干扰。为了实现以上目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的一种ニ段结构高功率波束赋形车载天线，包含若干组对称设置的结构相同的车载通信天线，所述的每副车载通信天线包含圆极化器、设置在圆极化器上方且和其相互连接的毫米波圆锥喇叭天线，所述的每副车载通信天线还包含透镜，所述的透镜水平设置在毫米波圆锥喇叭天线的上方；反射板，所述的反射板斜设在透镜的上方。所述的反射板的下表面为向下凸的弧面，所述的弧面为分段结构，该弧面的顶弧的所在圆和顶弧两侧对称的侧弧所在圆的半径不同。[0010]顶弧所在圆的圆心与侧弧所在圆的圆心在同一条中截线上且互不重合。所述的顶弧所在圆的半径小于侧弧所在圆的半径所述的反射板与水平面成45° ±2°的倾角。所述的反射板的下表面设有若干根金属栅条，其上表面覆盖金属层。所述的每组车载通信天线中，经各组反射板反射后的波束的旋向相反。本实用新型与现有技术相比，具有以下优点I、布局合理、结构紧凑、エ艺性好、工作稳定可靠；2、主要部件通用性好，在使用中便于维护；3、有卓越的波束赋形功能，能够有效避免高速列车的电磁场干扰。
图I为本实用新型一种ニ段结构高功率波束赋形车载天线的单侧的两副车载通信天线的结构示意图；图2为本实用新型一种ニ段结构高功率波束赋形车载天线的反射板的俯视图；图3 (a)为本实用新型一种ニ段结构高功率波束赋形车载天线的左旋圆极化原理示意图；图3 (b)为本实用新型一种ニ段结构高功率波束赋形车载天线的右旋圆极化示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明ー个较佳的具体实施例，对本实用新型做进ー步阐述。如图I所示，一种ニ段结构高功率波束赋形车载天线，包含若干组对称设置的结构相同的车载通信天线，在本实施例中，包含两组对称设置的车载通信天线，即4副车载通信天线，所述的每副车载通信天线包含圆极化器I、设置在圆极化器I上方且和其相互连接的毫米波圆锥喇叭天线2，每副车载通信天线还包含透镜3、反射板4。在本实施例中，毫米波圆锥喇叭天线2选用张角和口径适当的圆锥喇叭天线，使其初级场方向图较宽而又不发生开裂。如图I所示，透镜3水平设置在毫米波圆锥喇叭天线2的上方；反射板4斜设在透镜3的上方，并与水平面成45° ±2°的倾角，即和水平设置的透镜3的夹角为45° ±2°。如图2所示，反射板4的下表面为向下凸的弧面，该弧面为分段结构，其顶弧42所在圆的半径，在本实施例中，顶弧42两侧的两段侧弧43是对称设置的，两端侧弧43所在圆的半径相同，该顶弧42所在圆的半径小于侧弧43所在圆的半径，因而该反射板4为ニ段结构，该顶弧所在圆的圆心与侧弧43所在圆的圆心在同一条中截线(中截线即为圆心和顶弧中心的连接线)上，但两个圆心互不重合，以此形成方位聚焦特性。为了满足车载通信天线方向图辐射波瓣宽度的指标要求(即方位面的波瓣宽，俯仰面的波瓣极窄，并把大部分能量集中在所需的波瓣宽度范围内)，ニ段结构的反射板4还可以通过改变顶弧42所在圆的半径以及侧弧43所在圆的半径，但不改变顶弧42所在圆以及侧弧43所在圆的圆心位置关系以及半径的大小关系，以适应高反射板和低反射板对波束宽度的不同要求。[0027]如图3 (a)和图3 (b)所不,在本实施例中，反射板4的下表面设有若干根金属栅条41，其上表面覆盖金属层，该反射板4采用介质材料，其介质材料的厚度为d。因而，如图3 (a)和图3 (b)所示，每组对称设置的两副车载通信天线中，如图3(a)入射的场被分成两个部分，其中一部分在反射板4下表面的金属栅条41上实现反射，SP图中的Ex部分，另外一部分进入介质材料内部，在反射板4上表面的金属层上反射出来，SP图中的Ey部分。由于Ey部分经过了介质厚度d再反射出来，因此它的相位比Ex部分滞后了 90°，这两部分在远处叠加而形成左旋圆极化；如图3 (b)所示，Ex部分比Ey部分相位滞后了 90°，因而形成右旋圆极化。因此，当波束从透镜出射之后，经各自的反射板4反射后的波束的旋向相反，即构成左旋圆极化和右旋圆极化，两种极化相互隔离，可以有效克服 相互的影响。但是，本实用新型的车载通信天线应与基站通信天线上所面对的天线的旋向—致。当使用时，各副车载通信天线中，圆极化器I把线极化波转变为圆极化波的同时还提供从方形波导到圆波导的过渡，能产生ー个圆极化的较宽辐射波束，再通过毫米波圆锥喇叭天线2将圆极化波发射出去，透镜3对从毫米波圆锥喇叭天线2出射的波进行第一次波束赋形，由于从毫米波圆锥喇叭天线2出射的波可以看作是一束发散的波束，如果直接让这一束波打在反射板4上的话,那么只有波束的一部分可以被反射板4接收到，从而浪费了很大一部分能量，因此，经过透镜3第一次赋形后，能产生ー个被一定程度收窄的波束，可将能量尽可能集中的入射到反射板4上，反射板4接收到透镜3入射的波束后，经过反射，形成相应的左旋圆极化和右旋圆极化，从而实现了对波束的精确赋形，在宽波束的方位面不变的情况下，压窄俯仰面波束，产生ー个波束达到设计要求，并且能量集中的平行波束，同时使得大部分能量集中在3dB波束宽度内，这个波束将和设置在路轨两旁的基站通信天线进行对接。综上所述，本实用新型一种ニ段结构高功率波束赋形车载天线，能有效避免磁悬浮高速列车电磁场干扰，有卓越的波束赋形功能；布局合理、结构紧凑、エ艺性好、工作稳定可靠；并且主要部件通用性好，在使用中便于维护。尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求1.一种ニ段结构高功率波束赋形车载天线，包含若干组对称设置的结构相同的车载通信天线，所述的每副车载通信天线包含圆极化器(I)、设置在圆极化器(I)上方且和其相互连接的毫米波圆锥喇叭天线(2)，其特征在于，所述的每副车载通信天线还包含 透镜(3)，所述的透镜(3)水平设置在毫米波圆锥喇叭天线(2)的上方； 反射板(4)，所述的反射板(4)斜设在透镜(3)的上方。
2.根据权利要求I所述的ニ段结构高功率波束赋形车载天线，其特征在于，所述的反射板(4)的下表面为向下凸的弧面，所述的弧面为分段结构，该弧面的顶弧(42)所在圆的半径和顶弧(42)两侧的侧弧(43)所在圆的半径不冋。
3.根据权利要求2所述的ニ段结构高功率波束赋形车载天线，其特征在干，顶弧(42)所在圆的圆心与侧弧(43)所在圆的圆心在同一条中截线上且互不重合。
4.根据权利要求3所述的ニ段结构高功率波束赋形车载天线，其特征在于，所述的顶弧(42)所在圆的半径小于侧弧(43)所在圆的半径。
5.根据权利要求2所述的ニ段结构高功率波束赋形车载天线，其特征在干，所述的反射板(4)与水平面成45° ±2°的倾角。
6.根据权利要求2所述的ニ段结构高功率波束赋形车载天线，其特征在于，所述的反射板(4)的下表面设有若干根金属栅条(41)，其上表面覆盖金属层。
7.根据权利要求I所述的ニ段结构高功率波束赋形车载天线，其特征在于，所述的每组车载通信天线中，经各组反射板(4 )反射后的波束的旋向相反。
专利摘要本实用新型公开了一种二段结构高功率波束赋形车载天线，包含若干组对称设置的结构相同的车载通信天线，该每副车载通信天线包含圆极化器、设置在圆极化器上方且和其相互连接的毫米波圆锥喇叭天线，该每副车载通信天线还包含透镜，该透镜水平设置在毫米波圆锥喇叭天线的上方；反射板，该反射板斜设在透镜的上方。本实用新型布局合理、结构紧凑、工艺性好、工作稳定可靠，主要部件通用性好，在使用中便于维护；并且有卓越的波束赋形功能，能够有效避免磁悬浮高速列车电磁场干扰。
文档编号H01Q19/10GK202395161SQ20112055079
公开日2012年8月22日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者冯梅, 张仿琪, 王建, 王绍银, 虞翊, 骆无穷 申请人:上海磁浮交通发展有限公司, 电子科技大学