一种地铁车地通讯系统和通讯方法_3

文档序号:8489177阅读:来源:国知局
,在上述实施例中设及到地面通讯设备和车载通讯设备,下面对该两个 设备分别进行详细介绍。先介绍地面通讯设备。
[0072] 在实际应用过程中,根据地铁线路的情况,上述实施例中的地面通讯设备中的馈 电波导可能为一个或者数个,一个馈电波导一般长度可W达到一百至数百米,当存在多个 馈电波导时,两个相邻的馈电波导需要进行连接形成一个整体,连接的方式可W多种多样, 比如,通过泄漏波导负载或法兰进行连接。对于馈电波导的材质可W选用侣制的,W降低造 价。此外,基于其他需要,比如防尘防潮的需要,可W在馈电波导的外部敷设聚四氣己締等 透波材料,在馈电波导内部充气,W满足防"的要求。一个馈电波导上可W包括一个或数 个馈电通道单元,一个馈电通道单元中可W包括一个或数个馈电通道,比如,可W选择4个 馈电通道构成一个馈电通道单元,多个馈电通道单元重复设置在馈电波导上,该里构成馈 电通道单元的各个馈电通道可W接收来自地铁车地通讯系统中列车通讯设备发送的信号, 也可W将馈电波导接收到的信号发送到列车通讯设备上,即能够收发地铁车地通讯系统中 的车地通讯信号。
[0073] 上述实施例中的馈电通道可W有不同的具体实现方式,在本申请中可W优选采用 宽带偶极子天线的方式来实现,也可W在馈电波导上开槽实现。下面结合附图分别予W说 明。
[0074] 参见图6,该图示出了采用宽带偶极子天线的馈电通道的剖面图,从该图可W看 出,馈电通道包括一个宽带偶极子天线、同轴外导体和同轴内导体,宽带偶极子天线包括两 个馈电点,其中一个馈电点连接到同轴外导体上,另一个馈电点连接到同轴内导体上,同轴 外导体固定在馈电波导的表面上,其固定方式是在馈电波导的表面打孔,同轴内导体则插 入固定在同轴外导体上而由介质形成的圆筒内,伸入到馈电波导内,但通常不接触到圆筒 的底部,特别注意的是,同轴内导体伸入馈电波导的深度可W按照在馈电波导的通信面上 福射强度保持均匀的要求确定。此外,在有些实施例中,可W填充的介质有聚四氣己締等透 波材料,从而对同轴内导体起到支撑平衡作用。
[0075] 在上述该种馈电通道中,一个馈电通道单元可W包括两个或两个W上的馈电通 道,该种情况下,则存在多个馈电通道如何排列的问题,主要设及到馈电通道的宽带偶极子 天线的方向。为说明本申请的技术方案,该里示例性地给出=种设置多个宽带偶极子天线 方向的方式,本领域技术人员在此基础上可W根据技术需要选择其他设置方式。参见图7, 该图示出了 =种多个宽带偶极子天线方向的排列方式,其中:图7a示出的多个宽带偶极子 天线的方向均为水平方向(注;该里的"水平"是按照图中放置馈电波导的方式而言的,下 同),该种排列方式形成的"馈电波导-偶极子"组合可W实现水平极化;图化示出的多个 宽带偶极子天线的方向均为垂直方向,该种排列方式形成的"馈电波导-偶极子"组合可W 实现垂直极化;图7c示出的多个宽带偶极子天线的方向包括两种:水平方向和垂直方向, 即相邻的两个宽带偶极子天线的方向一个为水平方向、一个为垂直方向相互交错分布。通 过上述=种示例性排布可W知道,多个宽带偶极子天线方向的排列方式可W划分为两个类 另IJ;一个是相同方向,如前述的图7a或化所示,多个宽带偶极子天线的方向均为水平方向 或均为垂直方向;二是不同方向,如前述的图化所示的,多个宽带偶极子天线中相邻两个 相互垂直,从而达到极化复用的目的。该两个类别在实际实现过程中,可能需要根据馈电波 导的形状来确定。假如馈电波导为矩形馈电波导,由于矩形馈电波导实际上为六面体,存在 六个面,通常情况下,不会在六个面均设置馈电通道单元,为此,该里定义一个"通信面"的 概念,即将矩形馈电波导中面向地铁车地通讯系统中的车上通讯设备的那个"面"确定为通 信面,比如,可W是馈电波导的一个"长*宽"平面,馈电通道单元位于该通信面上,矩形馈 电波导的通信面为矩形,存在一个长边一个短边,该样,在理解馈电通道单元内各个馈电通 道的宽带偶极子天线的方向相同时,则可能存在至少如下两种情况;一是各个宽带偶极子 天线的方向均平行于通信面的长边;二是各个宽带偶极子天线的方向均平行于通信面的短 边。同样地,在理解馈电通道单元内相邻两个馈电通道的宽带偶极子天线的方向相互垂直 也可能存在至少如下两种情况:一是相邻两个馈电通道中的第一个馈电通道的宽带偶极子 天线的方向平行于通信面的长边,另一个(第二个)平行于通信面的短边;二是相邻两个馈 电通道中的第一个馈电通道的宽带偶极子天线的方向平行于通信面的短边,第二个平行于 通信面的长边。
[0076] 在一个馈电通道单元中存在多个馈电通道时,如前所述,多个宽带偶极子可W形 成多种排列方式,无论哪种排列方式,均将设及到相邻两个宽带偶极子之间排布的间隔、各 个宽带偶极子天线的工作频率等问题。在本申请的一种实施例中,各个宽带偶极子天线的 间隔可W设置为半个波导波长的偶数倍,由于宽带馈电偶极子包括两个"叶片",通常W两 个宽带偶极子的中屯、线之间的距离作为两个宽带偶极子之间的间隔。该种将相邻宽带偶极 子天线的间隔设定为半个波导波长的偶数倍,可w实现同相位激励各个宽带偶极子天线。 在本申请的另一种实施例中,各个宽带偶极子的长度取决于在该宽带偶极子上工作的载波 波长,通常情况下,为了使馈电波导上的馈电通道适应各种用户、应用,会考虑将一个馈电 通道单元内的各个馈电通道的工作载波频率设置得略有不同,那么宽带偶极子的长度则可 W设定为在其上工作的工作载波的半个载波波长,在各个工作载波波长相同的情况下,对 于第一个宽带偶极子的工作频率可W设定为(Fo-AF,或者化+A巧,第二个宽带偶极子频 率为(化-2AF,或者化+2A巧,....,依次类推。该样,针对不同的用户、不同的应用,可W 方便地分配相应的载波频率和减少或避免同频干扰。比如,由于工作的载波频率提高,工作 的频带展宽,可W在此带宽内设置更多的工作通道,提供更多的应用信道,满足不同用户需 要,而且可W把分散的各种应用整合到一根波导管内传输,使得地铁隧道内干净整洁而又 统一。还比如,公众无线通信系统使用的公众便携WiFi频率通常为2. 4GHz,那么可W通过 上述设定将馈电波导的工作频率设定在5GHz或者W上,该样便可有效避免同频干扰。
[0077]在前述提及的馈电通道单元中,通过在馈电波导上设置宽带偶极子天线的方式可 W实现与地铁车地通讯系统中的车上通讯设备通信的目的,该种设置实际上形成了 "电波 刷"。由于"馈电波导-偶极子"组合在一个通信面上,向一端福射,在近区,其福射的功率密 度方向图形成"丛林状"(参见图8),类似于一个"刷子"的形状。当地铁车地通讯系统中的 车上通讯设备与通信面出现相对运动时,车上通讯设备如同被地面通讯设备"刷过",因此, 本申请的地面通讯设备又可称为"电波刷"。该种"电波刷"与车上通讯设备组合,既很好地 解决了车一地之间的动静的相互传输问题,又因为二者离开距离较近而不会产生高强度的 电磁福射而产生福射污染。
[007引如前所述,馈电通道除了可W通过前述的宽带偶极子天线实现外,还可W在馈电 波导上开槽形成波导缝隙天线,也就是说,馈电通道可W是馈电波导上设置的条形缝隙槽 口。当一个馈电通道单元包括多个条形缝隙槽口时,与前述道理类似,存在如何在馈电波导 上分布该些条形缝隙槽口。该里可W采取两种示例性分布方式;一是条形缝隙槽口交错平 行分布在馈电波导的一个平面的中屯、线两侧,参见图9a所示,在该图中,馈电波导为矩形 馈电波导,在该矩形馈电波导的一个平面(比如,长*宽平面)中多个条形缝隙W中线的虚 线(平面的中屯、线)为基准,平行且交错(即在中屯、线一边有一个条形缝隙槽口后,紧随其 后的条形缝隙槽口在中屯、线的另一边)地分布在该中屯、线两侧。二是条形缝隙槽口交错偏 置分布在馈电波导的另一个平面上,比如窄边平面。参见图9b所示,在馈电波导的一个平 面上相邻两个条形缝隙槽口交错偏置。在实际应用过程中,基于各种实际应用需要,可W在 上述两种示例性排列方式基础上延伸出多种其他排列方式,比如,图9c所示的方式。通过 在馈电波导上开槽口的方式也能实现与车上通讯设备通信的目的。
[0079] 在前述提及的条形缝隙槽口W及多个条形缝隙槽口的排列方式中,设及到几个重 要方面(重要参数)。比如,条形缝隙槽口的长度、相邻条形缝隙槽口之间的间隔,在前述第 一种排列方式下条形缝隙槽口距离中屯、线的距离(又称为偏置距离),在前述第二种排列 方式下条形缝隙槽口的偏置角度(倾斜角度)等,该些方面将在不同程度上影响到本申请 的技术效果。比如,通过控制偏置距离或倾斜角度的大小,可W控制条形缝隙槽口产生福射 的强度和极化情况。下面有重点地叙述几个与条形缝隙槽口相关的方面。
[0080] 对于相邻条形缝隙槽口的间隔。为了建立一个具有任意分布的等相位阵列,可W 使相邻两个条形缝隙槽口之间的间隔为半个波导波长的奇数倍。当然,在实际应用中,可 能还需要进行适度微调,比如,对于驻波阵,相邻的条形缝隙应稍大于或稍小于半个波导波 长,一般取值范围可W是:
【主权项】
1. 一种地铁车地通讯系统,其特征在于,包括:地面通讯设备和车载通讯设备,地面通 讯设备与车载通讯设
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