一種基于列車間直接通信的機車臺密距八木天線制造技術

本實用新型專利技術公開了一種基于列車間直接通信的機車臺密距八木天線，包括水平設置的天線軸，以及依次豎直固定設置在所述天線軸上的有源振子、第一至第八引向振子和反向振子；所述有源振子與天線軸之間絕緣連接，有源振子還與激勵源直接連接，信號通電后通過饋電點流至有源振子；當有源振子接通信號后，通過在第一至第八引向振子和反向振子構成的無源振子上產(chǎn)生感應電磁場，在反向振子的方向上減弱電磁波的傳播，在引向振子的方向上增強電磁波的強度；無源振子與天線軸直接連接。該基于列車間直接通信的機車臺密距八木天線，可以克服現(xiàn)有技術中占用空間大、與列車匹配性差和可靠性低等缺陷，以實現(xiàn)占用空間小、與列車匹配性好和可靠性高的優(yōu)點。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本技術公開了一種基于列車間直接通信的機車臺密距八木天線，包括水平設置的天線軸，以及依次豎直固定設置在所述天線軸上的有源振子、第一至第八引向振子和反向振子；所述有源振子與天線軸之間絕緣連接，有源振子還與激勵源直接連接，信號通電后通過饋電點流至有源振子；當有源振子接通信號后，通過在第一至第八引向振子和反向振子構成的無源振子上產(chǎn)生感應電磁場，在反向振子的方向上減弱電磁波的傳播，在引向振子的方向上增強電磁波的強度；無源振子與天線軸直接連接。該基于列車間直接通信的機車臺密距八木天線，可以克服現(xiàn)有技術中占用空間大、與列車匹配性差和可靠性低等缺陷，以實現(xiàn)占用空間小、與列車匹配性好和可靠性高的優(yōu)點。【專利說明】一種基于列車間直接通信的機車臺密距八木天線
本技術涉及通信設備
，具體地，涉及一種基于列車間直接通信的機車臺密距八木天線。
技術介紹
八木天線是在上個世紀二十年代由日本的八木秀次等提出的。由于八木天線方向性好，增益高，經(jīng)過近百年的發(fā)展，八木天線的技術已經(jīng)較為成熟，尤其是在米波段的發(fā)展尤為成熟，但是由于八木天線的體積較大一般用于地面固定臺的比較多。當然，在大型艦艇上也有應用，但一般都是以八木天線陣列的形式得到推廣的。而近年來，國內(nèi)國外對八木天線的小型化也有一些研究，采用密距原理，縮短八木天線的軸向距離；甚至也有一些人研究了準八木天線，這些都為八木天線的小型化做出了貢獻。而要在移動體上用八木天線，一定要使其體積盡量減小，以便于能夠方便的架設于機車頂部。兒八木天線設計的關鍵在于其振子個數(shù)、各個振子長度和振子間的距離的確定。這些是八木天線能不能達到所求的電氣參數(shù)的關鍵。 現(xiàn)在鐵路的通信系統(tǒng)有多種，例如GSM-R系統(tǒng)、450MHz無線列調(diào)以及800MHZ列尾和列車安全預警通信等。這些系統(tǒng)采用的天線也是有多種類型，單就列車移動臺所采用的天線就有加頂圓盤天線、加罩加頂天線、加桿垂直接地振子天線以及在中國列車運行控制系統(tǒng)一 3級的鐵路線上采用的與多中天線公用的，適應高速列車的多頻段天線等。這些天線由于通信系統(tǒng)的特性決定了其必須是水平全向天線，都是單鞭天線的變種或者改進形式。現(xiàn)在為鐵路量身設計了一種全新的基于無基礎設施的列車間直接通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)要求其天線必須是定向天線，且要求此天線增益高，可靠性好，通信距離遠等。 現(xiàn)有的鐵路通信系統(tǒng)有多種，其所用的移動臺通信天線也是有多種多樣的。例如在原有的中國列車運行控制系統(tǒng)一2級線上用的加頂圓盤天線、加罩加頂天線、加桿垂直接地振子天線以及在中國列車運行控制系統(tǒng)一3級線上用的多頻段天線。但是這些天線主要是用于移動臺和固定臺之間的通信。有的通信距離近，例如用于800MHz列尾和列車安全預警通信系統(tǒng)的天線，其通信距離也就是2-3km;有的天線的固定臺架設極高，例如，用于中國列車運行控制系統(tǒng)一 3級線上的多頻段天線，這樣最大限度的提高了天線的通信距離。且現(xiàn)有的通信系統(tǒng)都要求天線為水平全向通信。因此都選用的是全向天線。 現(xiàn)有的八木天線多種多樣，傳統(tǒng)的八木天線由一組半波振子構成，根據(jù)功能不同又把這些振子分為反射振子、有源振子和引向振子。一般情況下反射振子和有源振子各一根。其中反射振子略長于λ/2，而有緣陣子接近λ/2。有源振子通常采用直線振子，有時候為了提高天線的輸入阻抗也會采用折合振子。引向振子的數(shù)量由增益和方向性系數(shù)決定，一般為6-12根不等。引向振子的設計有兩種方案，一種方案是采用等長度的引向振子，這種方案設計加工比較簡單，優(yōu)化調(diào)整也比較容易，但是其頻帶較窄，不適合用于寬帶通信。另一種引向振子的設計方案是采用不等長的半波振子組陣，這種天線相比于第一種方案雖然天線的頻帶變寬了，但是為天線的設計、優(yōu)化和加工增加了難度，尤其是在設計優(yōu)化的過程中，參數(shù)增加了數(shù)個，優(yōu)化的難度徒增。這些傳統(tǒng)的八木天線的設計方案雖然各項電氣參數(shù)都可以達到通信的要求，但是天線軸向距離龐大。如圖1所示，Lx表示的就是傳統(tǒng)的八木天線的振子，此振子為半波直線振子。從左往右，依次為反向振子L1、有源振子L2和引向振子L3-Lltlt5其中L1略長于半波長，而引向振子L3-Lltl略短于半波長，Sx表示各個振子之間的間距，可以設計為等間距和不等間距兩種。而S表示天線的軸向距離，其中I表示饋電點。此八木天線在150MHz的頻率下的軸向距離為5m左右，顯然其體積太龐大，在移動的列車上使用的話不容易實現(xiàn)。 除了傳統(tǒng)意義上的八木天線，現(xiàn)階段也有一些人在研究密距八木天線，且設計的方案多種多樣。例如有分型密距八木天線、將半波振子變異為面狀的密距八木天線等等。也有人設計了準八木天線，就是把八木天線設計為貼片形式的。 天線的設計與通信系統(tǒng)是息息相關、一一對應的，新的通信系統(tǒng)設計對應的天線是能使其可靠工作的基礎。由于我們的天線是在高速移動的列車上使用，且要求在列車頭部和尾部各架設一個定向天線，而現(xiàn)有的用于鐵路移動通信系統(tǒng)的天線都是水平全向天線，因此這些都不能選用。最終選用了方向性好、增益高的八木天線。傳統(tǒng)的八木天線軸向距離太大，但是列車頂部空間有限，而列車頂部還有很多要架設的設備，因此節(jié)省列車頂部的空間就顯得尤為重要。現(xiàn)有的密距八木天線多種多樣，但大都在密距化的過程中有增加了天線的縱向高度，而由于機車車輛限界和接觸網(wǎng)的設計要求，列車頂部架設設備的高度是有嚴格限制的。如果選用這些密距八木天線勢必會超出機車車輛限界的規(guī)定值，因此設計一款軸向距離和縱向高度都適中的密距八木天線尤為重要。 在實現(xiàn)本技術的過程中，專利技術人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在占用空間大、與列車匹配性差和可靠性低等缺陷。
技術實現(xiàn)思路
本技術的目的在于，針對上述問題，提出一種基于列車間直接通信的機車臺密距八木天線，以達到占用空間小、與列車匹配性好且可靠性高的優(yōu)點。 為實現(xiàn)上述目的，本技術采用的技術方案是:一種基于列車間直接通信的機車臺密距八木天線，包括水平設置的天線軸，以及依次豎直固定設置在所述天線軸上的有源振子、第一至第八引向振子和反向振子； 所述有源振子與天線軸之間絕緣連接，有源振子還與激勵源直接連接，信號通電后通過饋電點流至有源振子；當有源振子接通信號后，通過在第一至第八引向振子和反向振子構成的無源振子上產(chǎn)生感應電磁場，在反向振子的方向上減弱電磁波的傳播，在引向振子的方向上增強電磁波的強度；無源振子與天線軸直接連接。 進一步地，在所述天線軸背面靠近反向振子的位置，設有天線的饋電面；所述饋電面的兩邊與有源振子直接相連。 進一步地，所述有源振子、第一至第八引向振子和反向振子，均是采用中空圓柱形良輻射材料設置的折合振子； 所述折合振子，具體為底邊中心位置具有用于固定連接天線軸的開口的矩形結構；所述折合振子的長度為該矩形結構的頂邊長度，折合振子的寬度為該矩形結構的頂邊與底邊之間的距離；所述折合振子每條邊均為圓柱形結構。 進一步地，所述有源振子的長度為第一預設長度，第一至第八引向振子的長度相同即均為第二預設長度，反向振子的長度為第三預設長度；所述第一預設長度大于第二預設長度，第三預設長度大于第一預設長度； 所述有源振子的寬度、第一至第八引向振子的寬度、以及反向振子的寬度均相同，有源振子每條邊橫本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種基于列車間直接通信的機車臺密距八木天線，其特征在于，包括水平設置的天線軸，以及依次豎直固定設置在所述天線軸上的有源振子、第一至第八引向振子和反向振子；所述有源振子與天線軸之間絕緣連接，有源振子還與激勵源直接連接，信號通電后通過饋電點流至有源振子；當有源振子接通信號后，通過在第一至第八引向振子和反向振子構成的無源振子上產(chǎn)生感應電磁場，在反向振子的方向上減弱電磁波的傳播，在引向振子的方向上增強電磁波的強度；無源振子與天線軸直接連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李茂青，周懷慶，林俊亭，韓蘭奎，
申請(專利權)人：蘭州交通大學，
類型：新型
國別省市：甘肅;62