一种新型双极化隧道天线的制作方法

1.本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种新型双极化隧道天线。


背景技术：

2.对重要公路、铁路实现全线覆盖是提高通信运营商竞争力的重要要求。在目前移动无线通信隧道的实际工程应用中，移动运营商在考虑传输和覆盖区域用户量时，会优先考虑选用无线直放站来解决覆盖问题，这可以有效增加移动运营商投入与产出的效益，减少建设的周期。但由于覆盖区域结构的限制、公路主管部门的协调，阻碍了无线直放站的有效应用。移动通信网络建设的目标就是实现无缝覆盖，以保证随时随地通信，保障公路、铁路全线移动通信信号覆盖是塑造运营商品牌、提高运营商效力的一个重要环节。目前大多数隧道都是覆盖盲区，因此需要一套专门的隧道信号覆盖解决方案。
3.隧道覆盖主要分为公路隧道、铁路隧道、地铁隧道和矿山隧道等，每种隧道具有直隧道、多弯隧道等不同的特点。高速铁路的飞速发展对通信系统提出了严峻的挑战。在高速铁路环境下，由于列车的高速行驶和复杂的地理环境，多径效应和多普勒频移的影响使信号产生衰落，无线通信的性能发生剧烈的变化。
4.尤其在隧道中，车体的高穿透损耗、隧道的填充效应以及在隧道内与自由空间不同的无线传播环境等，使得隧道内无线通信覆盖异常复杂，技术上要求更高，普通蜂窝移动通信系统的方法不再使用，这就要求我们能够预测隧道中无线信号传播损耗和时间延迟，进而设计一套隧道覆盖的天线。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种新型双极化隧道天线，其适用于隧道环境，本天线通过反射器（金属底座）、双极化馈电单元、引向器的组合，其中反射器起反射电磁波作用，引向器起到引导电磁波作用，反射器能够有效消除天线方向图后瓣，并和引向器共同增强天线对前方信号的灵敏度，使天线具有强方向性，提高了天线增益；通过偶极子对称振子技术实现的双极化馈电单元，本身带有巴仑一体化，具有阻抗匹配，隔离度好等优点。可按照频率调整设计反射器、双极化馈电单元和引向器的组合，可以设计其它频率的天线，因此它具有广泛的应用。本双极化隧道天线，既具有宽频带的特点，又适用于不同频率系统上进行应用，具有非常广泛的应用于隧道等场景中需要一定覆盖范围和距离的的环境中，能满足不同厂商在3g/4g系统lte无线技术，wimax、wifi网络及其5g的等领域也有良好的应用前景。
6.为达到上述目的，本实用新型采用了如下所述的技术方案：
7.一种新型双极化隧道天线，其包括：
8.金属底座，其作为反射器，用于反射电磁波使辐射信号往前辐射；
9.双极化馈电单元，其设置在所述金属底座上；
10.引向器，其设置在所述金属底座上，位于所述双极化馈电单元远离所述金属底座
的一侧，所述引向器用于引导电磁波增强定向辐射。
11.作为本实用新型提供的所述新型双极化隧道天线的一种优选实施方式，所述金属底座一端内凹形成内腔，所述双极化馈电单元及引向器均连接在所述内腔底部上。
12.作为本实用新型提供的所述新型双极化隧道天线的一种优选实施方式，所述金属底座材质为铝及其合金，所述金属底座一体成型。
13.作为本实用新型提供的所述新型双极化隧道天线的一种优选实施方式，所述金属底座的另一端开设有胶塞槽，其内设置有带有两个通孔的胶塞，便于通过所述通孔引出馈电线。
14.作为本实用新型提供的所述新型双极化隧道天线的一种优选实施方式，所述双极化馈电单元为采用压铸铝一体成型的双极化偶极子对称振子单元。
15.作为本实用新型提供的所述新型双极化隧道天线的一种优选实施方式，所述双极化馈电单元通过非导电馈电底座连接在所述内腔底部，以隔离所述金属底座和双极化馈电单元。
16.作为本实用新型提供的所述新型双极化隧道天线的一种优选实施方式，所述馈电底座朝向所述双极化馈电单元一侧设置有十字形凸台，与所述双极化馈电单元底部相匹配。
17.作为本实用新型提供的所述新型双极化隧道天线的一种优选实施方式，所述引向器包括若干支撑柱及若干十字形引向片，若干所述支撑柱连接在所述内腔底部，若干所述引向片间隔设置在所述支撑柱上。
18.作为本实用新型提供的所述新型双极化隧道天线的一种优选实施方式，还包括天线罩，其敞口端连接在所述内腔上，以封装所述双极化馈电单元及引向器。
19.作为本实用新型提供的所述新型双极化隧道天线的一种优选实施方式，所述内腔底部边沿设置有限位槽，便于连接安装所述天线罩；所述内腔壁开设有若干打胶槽，用于放置密封胶，便于粘接所述天线罩于所述金属底座。
20.本实用新型具有以下有益效果：
21.本实用新型提出的新型双极化隧道天线，其适用于隧道环境，本天线通过反射器（金属底座）、双极化馈电单元、引向器的组合，其中反射器起反射电磁波作用，引向器起到引导电磁波作用，反射器能够有效消除天线方向图后瓣，并和引向器共同增强天线对前方信号的灵敏度，使天线具有强方向性，提高了天线增益；通过偶极子对称振子技术实现的双极化馈电单元，本身带有巴仑一体化，具有阻抗匹配，隔离度好等优点。本天线设计为频率1710
‑
2170mhz，
±
45
°
双极化隧道天线，可按照频率调整设计反射器、双极化馈电单元和引向器的组合，可以设计其它频率的天线，因此它具有广泛的应用。本双极化隧道天线，既具有宽频带的特点，又适用于不同频率系统上进行应用，具有非常广泛的应用于隧道等场景中需要一定覆盖范围和距离的的环境中，能满足不同厂商在3g/4g系统lte无线技术，wimax、wifi网络及其5g的等领域也有良好的应用前景。
附图说明
22.图1为本实用新型双极化隧道天线的结构示意图；
23.图2为本实用新型双极化隧道天线的剖视图；
24.图3为本实用新型双极化隧道天线中金属底座正面图；
25.图4为本实用新型双极化隧道天线中金属底座剖视图；
26.图5为本实用新型双极化隧道天线中金属底座背面图；
27.图6为本实用新型双极化隧道天线中胶塞正面图；
28.图7为本实用新型双极化隧道天线中胶塞背面图；
29.图8为本实用新型双极化隧道天线中双极化馈电单元的结构示意图；
30.图9为本实用新型双极化隧道天线中馈电底座的背面图；
31.图10为本实用新型双极化隧道天线中馈电底座的正面图；
32.图11为本实用新型双极化隧道天线中引向片的侧视图。
具体实施方式
33.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
34.请参考图1
‑
11，本实施例提供了一种新型双极化隧道天线，其包括：
35.金属底座100，其作为反射器，用于反射电磁波使辐射信号往前辐射；
36.双极化馈电单元200，其设置在所述金属底座100上；
37.引向器300，其设置在所述金属底座100上，位于所述双极化馈电单元200远离所述金属底座100的一侧，所述引向器300用于引导电磁波增强定向辐射。
38.如图4所示，所述金属底座100一端内凹形成内腔110；所述双极化馈电单元200通过非导电馈电底座400连接在所述内腔110底部，以隔离所述金属底座100和双极化馈电单元200；所述引向器300连接在所述内腔110底部上。
39.具体地，如图3
‑
5所示，所述内腔110底部设置有盲孔120、支撑柱孔130及贯通孔140，其中，所述盲孔120用于安装非导电馈电底座400，所述支撑柱孔130用于安装支撑承载所述引向器300的支撑柱320，所述贯通孔140用于引出所述双极化馈电单元200的馈电线210。进一步地，所述内腔110底部边沿设置有限位槽150，便于连接安装天线罩600的敞口端；所述内腔110壁开设有若干打胶槽160，用于放置密封胶，便于粘接所述天线罩600于所述金属底座100，如此设计，使得天线罩600与金属底座100的连接更牢靠。
40.如图4、6、7所示，所述金属底座100的另一端开设有胶塞槽170，其内嵌入带有两个通孔520的胶塞500，便于通过所述通孔520引出馈电线210，所述馈电线210在所述双极化馈电单元200上馈电，从馈电底座400四周的两个孔穿过，然后穿过所述金属底座100和胶塞500引出。进一步地，所述胶塞500安装之前，用密封胶在所述胶塞槽170边沿和/或在所述胶塞500的内侧面打胶，起防水作用；更进一步地，所述胶塞500中间还开设有螺钉孔520用于安装固定螺钉头以将所述胶塞500固定在所述金属底座100上，螺钉孔520外侧面做凹槽设计，保证螺钉头平整。如此设计，方便组装时操作，也保证外部平整，同时有利于做防水处理。
41.所述金属底座100的内腔110其直径加周边（腔壁111），电长度超过1个波长，起到
良好的反射作用。所述金属底座100材质为铝及其合金，优选地，所述金属底座100采用一体成型工艺制成。即一体成型工艺，保证内腔110内部连续，平整。
42.所述双极化馈电单元200为采用压铸铝一体成型的双极化偶极子对称振子单元。每个极化是相当于带巴仑结构的半波偶极子单元，一体压铸铝成形，双极化就两组偶极子单元，十字交叉形状，这个单元阻抗匹配性能高，隔离度好，宽带性能高，表面镀锡处理，互调也比较好。
43.所述馈电底座400为非金属导电材料，用于隔离开所述金属底座100和所述双极化馈电单元200，有利于高互调天线技术作用，以及起到固定所述双极化馈电单元200的作用。
44.具体地，所述馈电底座400四周开设有固定孔410，其周边设置有台阶420，以匹配嵌入至所述盲孔120内，并用螺钉锁紧固定；所述馈电底座400朝向所述双极化馈电单元200一侧设置有十字形凸台430，与所述双极化馈电单元200底部相匹配，更优选地，在所述十字形凸台430开有小孔440便于与所述双极化馈电单元200底部锁紧固定，通过上述如此设计，使得所述双极化馈电单元200与馈电底座400更好配合，固定更好，且防止转动等等。
45.如图2、11所示，所述引向器300包括若干支撑柱320及若干十字形引向片310，若干所述支撑柱320连接在所述内腔110底部，若干所述引向片310间隔设置在所述支撑柱320上，其中所述支撑柱320采用非金属材料制成，才不会影响到馈电电磁波辐射。可以理解的是，于本实施例中，优选地，每根支撑柱是由多根支撑短柱螺纹连接形成的，每根支撑短柱一端内螺纹，另一端外螺纹，根据引向片的所需的间距选取支撑柱的长度。
46.所述引向片310是金属的，作信号引向作用，加强信号往前方电磁波集中，也就是提高增益；本实施例中的引向片310采用十字交叉形状，有利于双极化的进行阻抗匹配，利于调节，提高隔离度的要求。具体实现时，所述十字形引向片310依次间隔放置到所述双极化馈电单元200的前方时，也是按照半波偶极子单元与偶极化辐射面同面设计，因为所述引向片310各自对应不同的极化，所以在保证从所述双极化馈电单元200辐射出来的电磁波，各自引向，集中，提高增益，而且抗干扰能力强，隔离度就高，交调也没有受到影响，保证高互调，两个极化的辐射方向图，受到干扰小。所述引向片310是多个的，多个对提高增益有好处 ，每一所述引向片310的长度尺寸取值比0.5个波长小，多个所述引向片310的间距控制在0.1~0.35个波长。引向器300的间距选取有变间距和等间距二种，各引向片310间距取值大时，天线增益增高，间距取值小时，天线频带特性好，具体可根据实际需要设置。
47.如上所述的，本实施例所述双极化隧道天线还包括天线罩600，其敞口端连接在所述内腔110上，以封装所述双极化馈电单元200及引向器300。优选地，所述天线罩600材料为高强度玻璃钢材料，但并不局限于此。
48.进一步地，所述金属底座100表面进行防氧化处理，所述双极化馈电单元200、引向器300也进行镀锡防氧化等处理，保证天线的没有额外的畸变辐射电磁波，并对高互调起到良好的作用。
49.进一步地，所述双极化隧道天线还包括安装固定组件700，便于将所述双极化隧道天线安装在隧道柱上。所述安装固定组件700包括l型夹码件710、夹码压件720及u形杆730，所述l型夹码件710一端锁紧固定在所述金属底座100的外端面，另一端固定有夹码压件720，当定位好安装位置后，通过锁紧所述u形杆730和l型夹码件710以将l型夹码件710固定安装在所述隧道柱上。
50.本实用新型双极化隧道天线以金属底座100作为天线的反射器，半波对称振子作为馈电振子单元，并于前端分布多个金属做成的引向片310，从而形成定向辐射天线。馈电单元200在中心频点工作时处于诣振状态，阻抗呈电阻，而反射器比馈电单元200略长，呈感性，假设两者之间距离为四分之一波长，以接收状态为例，从天线前方过来的电磁波将先到达馈电单元200，并产生感应电压和感应电流，再经四分之一波长距离后电磁波才到达反射器，反射器上产生感应电压和感应电流，因空间上相差四分之一波长路程，因而相位滞后90度，又因反射器上的带感应电流比感应电压相位滞后90度，所以反射器的感应电流比馈电振子的感应电压相位滞后180度，即半个波长，反射器感应电流产生辐射到达馈电单元200形成的磁场又比其感应电流相位滞后90度，根据电磁感应定律，在馈电单元200产生的感应电压比感应磁场滞后90度，即反射器在馈电单元200产生的感应电压与电磁信号源直接产生的感应电压是同相的，故天线输出电压为两者之和。
51.同理可推导出，对天线后方某点来的信号，反射器在馈电单元200产生的感应电压与信号产生的感应电压是反相的，起到了抵消输出的作用。而引向器300都比馈电单元200略短，阻抗呈容性，假设引向器300各距离也等于四分之一波长，也可推导出引向器300对前方过来的信号起着增加天线输出的作用。综上所述，反射器能够有效消除天线方向图后瓣，并和引向器300共同增强天线对前方信号的灵敏度，使天线具有强方向性，提高了天线增益。
52.本双极化隧道天线采用一体化的部件设计，通过合理的结构固定设计和部件良好的表面处理技术，来提高和达到高互调的技术要求。除了一体成形的双极化馈电振子，所述天线底座在电气上作为端射式定向天线的反射器，对天线的增益、阻抗匹配、感应电压和感应电流的相位等控制也至关重要，同时反射器上产生感应电压和感应电流也会影响天线的互调。在结构上，也是稳固性的关键，它既用于固定馈电单元200和引向器300，同时也用于固定天线的封装和安装件。通过本实用新型的结构设计，获得工作在不同中心频点、具有一定带宽、一定阻抗值的驻波匹配和较好端射方向图的一种应用于隧道环境的端射式定向天线。
53.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。
54.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。
55.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。
56.显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。