一種基于列車間直接通信的機(jī)車臺密距八木天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于列車間直接通信的機(jī)車臺密距八木天線，包括水平設(shè)置的天線軸，以及依次豎直固定設(shè)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(diǎn)流至有源振子；當(dāng)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(gòu)成的無源振子上產(chǎn)生感應(yīng)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(qiáng)電磁波的強(qiáng)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(jī)車臺密距八木天線，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中占用空間大、與列車匹配性差和可靠性低等缺陷，以實(shí)現(xiàn)占用空間小、與列車匹配性好和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種基于列車間直接通信的機(jī)車臺密距八木天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種基于列車間直接通信的機(jī)車臺 密距八木天線。

【背景技術(shù)】
[0002] 八木天線是在上個世紀(jì)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(shù)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(dāng)然，在大型艦艇 上也有應(yīng)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(zhǔn)八木天線，這些都為八木天線的小型化做出了貢獻(xiàn)。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(shè)于機(jī)車頂部。兒八木天線設(shè)計的關(guān)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(dá)到所求的電氣 參數(shù)的關(guān)鍵。
[0003] 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(yù)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(yùn)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(yīng)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(jìn)形式。 現(xiàn)在為鐵路量身設(shè)計了一種全新的基于無基礎(chǔ)設(shè)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(yuǎn)等。
[0004] 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(yùn)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(yùn)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(yù) 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(shè)極高，例如，用于中 國列車運(yùn)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。
[0005] 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(gòu)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計、優(yōu)化和加工增加了難度，尤其是在設(shè)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(shè)計方案雖然各項(xiàng)電氣參 數(shù)都可以達(dá)到通信的要求，但是天線軸向距離龐大。如圖1所示，。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U、有源振子L 2和引向振 子L3-L1(l。其中U略長于半波長，而引向振子L 3-L1(l略短于半波長，Sx表示各個振子之間的 間距，可以設(shè)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1表示饋電點(diǎn)。 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(shí)現(xiàn)。
[0006] 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(shè)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(shè)計了準(zhǔn)八木天線，就是把八木天線設(shè)計為貼片形式的。
[0007] 天線的設(shè)計與通信系統(tǒng)是息息相關(guān)、一一對應(yīng)的，新的通信系統(tǒng)設(shè)計對應(yīng)的天線 是能使其可靠工作的基礎(chǔ)。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(shè)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(shè)的設(shè)備，因此節(jié)省列車頂部 的空間就顯得尤為重要?，F(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(jī)車車輛限界和接觸網(wǎng)的設(shè)計要求，列車頂部架設(shè)設(shè)備的高度 是有嚴(yán)格限制的。如果選用這些密距八木天線勢必會超出機(jī)車車輛限界的規(guī)定值，因此設(shè) 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。
[0008] 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)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。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于列車間直接通信的機(jī)車臺密距 八木天線，以達(dá)到占用空間小、與列車匹配性好且可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于列車間直接通信的機(jī)車臺 密距八木天線，包括水平設(shè)置的天線軸，以及依次堅(jiān)直固定設(shè)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(diǎn)流至有源振子；當(dāng)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(gòu)成的無源振子上產(chǎn)生感應(yīng)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(qiáng)電磁波的強(qiáng)度；無源振子與天線軸直接連接。
[0011] 進(jìn)一步地，在所述天線軸背面靠近反向振子的位置，設(shè)有天線的饋電面；所述饋電 面的兩邊與有源振子直接相連。
[0012] 進(jìn)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(shè)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(jié)構(gòu)；所 述折合振子的長度為該矩形結(jié)構(gòu)的頂邊長度，折合振子的寬度為該矩形結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。
[0013] 進(jìn)一步地，所述有源振子的長度為第一預(yù)設(shè)長度，第一至第八引向振子的長度相 同即均為第二預(yù)設(shè)長度，反向振子的長度為第三預(yù)設(shè)長度；所述第一預(yù)設(shè)長度大于第二預(yù) 設(shè)長度，第三預(yù)設(shè)長度大于第一預(yù)設(shè)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 振子每條邊橫截面的半徑、第一至第八引向振子每條邊橫截面的半徑、以及反向振子每條 邊橫截面的半徑均相同即為R。這里，第一預(yù)設(shè)長度、第二預(yù)設(shè)長度和第三預(yù)設(shè)長度都是 經(jīng)由全局優(yōu)化所得且經(jīng)過驗(yàn)證的最優(yōu)解。此處的全局優(yōu)化指的是一種算法，這是遺傳算法 的原理決定的，就是在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過程中可以在數(shù)據(jù)的全范圍內(nèi)尋找最大值或者最小 值，而不是極大值或者極小值。
[0014] 此處的最優(yōu)解指的是天線的參數(shù)的最優(yōu)解，比如說天線的每一個預(yù)設(shè)長度和預(yù)設(shè) 距離的以什么樣的長度組合組合在一起的時候能獲得最優(yōu)天線參數(shù)結(jié)果。
[0015] 進(jìn)一步地，在所述天線軸的兩端，分別預(yù)留有長度相同的預(yù)留距離； 所述有源振子與第一引向振子之間的距離為第一預(yù)設(shè)距離；所述第一至第八引向振子 中相鄰兩個引向振子之間的距離相等，為第二預(yù)設(shè)距離；所述第八引向振子與反向振子之 間的距離為第三預(yù)設(shè)距離； 所述天線軸的高度為預(yù)設(shè)高度，天線軸的寬度為2R。這里，第一預(yù)設(shè)距離和第二第三預(yù) 設(shè)距離之間都是一個優(yōu)化的結(jié)果，是通過算法算出來的最優(yōu)解，沒有具體的大小關(guān)系。此處 的算法指的是遺傳算法。最優(yōu)解指的是天線的以最好的組合搭配在一起從而產(chǎn)生最優(yōu)的天 線組合。
[0016] 進(jìn)一步地，該基于列車間直接通信的機(jī)車臺密距八木天線，能夠應(yīng)用于列車間直 接通信系統(tǒng)； 當(dāng)應(yīng)用于列車間直接通信系統(tǒng)時： 所述有源振子的第一預(yù)設(shè)長度為75. 6cm，第一至第八引向振子的第二預(yù)設(shè)長度為 63. lcm，反向振子的第三預(yù)設(shè)長度91. lcm ;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為17. 4cm，有源振子每條邊橫截面的半徑、第一至第八引向振子每 條邊橫截面的半徑、以及反向振子每條邊橫截面的半徑為R=2. 3cm ; 所述天線軸的總長度為271. lcm，在天線軸兩端的預(yù)留距離均為5cm，天線軸的預(yù)設(shè)高 度為4. 2cm ; 所述有源振子與第一引向振子之間的第一預(yù)設(shè)距離為26. 5cm，第一至第八引向振子中 相鄰兩個引向振子之間的第二預(yù)設(shè)距離為26. 5cm，第八引向振子與反向振子之間的第三預(yù) 設(shè)距離為22. 6cm。
[0017] 在本發(fā)明天線的設(shè)計中，第一到第三預(yù)設(shè)長度以及第一到第三預(yù)設(shè)距離都是取的 最優(yōu)解，但是在最優(yōu)解的上下5cm的范圍內(nèi)，也會有一些接近最優(yōu)解且能夠達(dá)到通信要求 的天線組合也應(yīng)該受到保護(hù)。因?yàn)榇颂幍木嚯x是在一個范圍內(nèi)的，此處的天線組合是由無 數(shù)個組成的。
[0018] 本發(fā)明各實(shí)施例的基于列車間直接通信的機(jī)車臺密距八木天線，由于包括水平設(shè) 置的天線軸，以及依次堅(jiān)直固定設(shè)置在天線軸上的有源振子、第一至第八引向振子和反向 振子；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(diǎn)流至有源振子；當(dāng)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(gòu)成 的無源振子上產(chǎn)生感應(yīng)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(qiáng)電磁波的強(qiáng)度；無源振子與天線軸直接連接；可以為列車間直接通信系統(tǒng)設(shè)計一 副可以保證可靠高效通信的天線；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中占用空間大、與列車匹配性差 和可靠性低的缺陷，以實(shí)現(xiàn)占用空間小、與列車匹配性好和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
[0019] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。
[0020] 下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí) 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中： 圖1為傳統(tǒng)八木天線的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明中天線振子的設(shè)計樣式圖； 圖3為本發(fā)明中天線軸的主視圖，半徑為R的圓就是天線振子的側(cè)視圖； 圖4為本發(fā)明中天線軸的背面設(shè)計圖； 圖5為本發(fā)明基于列車間直接通信的機(jī)車臺密距八木天線的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 結(jié)合附圖，本發(fā)明實(shí)施例中附圖標(biāo)記如下： 1-傳統(tǒng)八木天線的饋電點(diǎn)；2-本申請?zhí)炀€的饋電面。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí) 施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0024] 本發(fā)明的關(guān)鍵就是要為新設(shè)計的列車間直接通信系統(tǒng)設(shè)計一副可以保證可靠高 效通信的天線。而該列車間直接通信系統(tǒng)工作的中心頻率是150MHz。由于現(xiàn)有的列車用的 移動終端的天線都是用于移動終端和固定終端通信的，而固定終端都架設(shè)比較高或者通信 距離比較小。與現(xiàn)有的通信系統(tǒng)相比，本列車間直接通信系統(tǒng)對天線的增益和通信距離的 要求更高?，F(xiàn)有的天線無法保證本列車間直接通信系統(tǒng)的通信距離。且本列車間直接通信 系統(tǒng)要求設(shè)計水平定向天線，而現(xiàn)有的列車用的移動臺天線都是水平全向天線，與本列車 間直接通信系統(tǒng)的要求不復(fù)合。因此我們需要設(shè)計一個用于本列車間直接通信系統(tǒng)的高增 益、遠(yuǎn)距離通信的定向天線--八木天線。
[0025] 現(xiàn)有的八木天線也有多種。傳統(tǒng)的八木天線軸向距離太大，而列車頂?shù)目臻g較小， 因此從節(jié)省列車頂部空間的角度出發(fā)，需要設(shè)計一個密距的八木天線。而現(xiàn)有的密距八木 天線通常會使得縱向高度增加，這會超出機(jī)車車輛限界的設(shè)計要求，因此本發(fā)明是一個軸 向和縱向都能夠達(dá)到要求的八木天線。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，如圖1-圖5所示，提供了一種基于列車間直接通信的機(jī)車臺 密距八木天線。圖1-圖5中的振子的長度和軸向長度統(tǒng)一采用L表示，而振子間距統(tǒng)一采 用S表不，例如SI、S2等。
[0027] 本發(fā)明要設(shè)計的密距八木天線是傳統(tǒng)八木天線的變異形式。與傳統(tǒng)的八木天線相 t匕，本發(fā)明中的天線把傳統(tǒng)八木天線的所有的振子都變異為折合振子，這樣不僅有效的縮 短了天線的軸向距離，在天線的增益、方向性和縱向高度等方面都達(dá)到了要求。
[0028] 以150MHz為中心頻率設(shè)計八木天線，如圖2-圖5。
[0029] 圖2是天線的振子的設(shè)計樣式。本發(fā)明中的八木天線的所有振子都設(shè)計為這種折 合振子形式，其中L x表示天線的長度，U是反向振子，而而固定終端都架設(shè)比較高或者通信 距離比較小。設(shè)計長度為91. lcm，其主要作用就是減弱電磁波在該方向的輻射。L2是有源 振子，此振子的設(shè)計長度為75. 6cm，有源振子是與激勵源直接相連的，信號通電后通過饋電 點(diǎn)流到該振子上。L3-L1(l表示引向振子(此處的這種振子的設(shè)計原本就是一種和現(xiàn)有的振子 不同的設(shè)計，現(xiàn)有的振子是直線型的，而此振子是彎曲的振子)，引向振子我們采用等長設(shè) 計方案，這種設(shè)計為優(yōu)化和制作提供了便利。每一個振子長度設(shè)計為63. lcm，引向振子是增 強(qiáng)該方向的電磁波的輻射的。各振子都固定在主軸L上，但是有源振子L2是絕緣固定的，而 其他的振子是非絕緣固定的，當(dāng)有源振子通了信號后通過在無源振子上產(chǎn)生感應(yīng)電磁場， 從而在反向振子的方向上減弱了電磁波的傳播，而在引向振子的方向上增強(qiáng)了電磁波的強(qiáng) 度，這就實(shí)現(xiàn)了天線的有向性。Η表示振子的寬度，本發(fā)明中天線的振子為等寬設(shè)計，每一個 振子的寬度Η統(tǒng)一設(shè)計為17.4cm。所有的振子為中空圓柱形良輻射材料設(shè)計，振子的半徑 R設(shè)計為2. 3cm。
[0030] 圖3是天線軸的主視圖。半徑為R的圓就是天線振子的側(cè)視圖。軸長度是由振子 間距決定的，其中引向振子的間距為26. 5cm，包括第一個引向振子L3與有源振子的間距。 有源振子與反向振子的間距為22. 6cm。其總長度為271. lcm，其中軸的兩端各長出5cm。軸 高度為4. 2cm，軸寬度為2R。振子從左往右一次為Li-Li。，其中Q是反向振子，L2是有源振 子，剩下的是引向振子。
[0031] 圖4是天線軸的背面設(shè)計，它主要是對天線饋電的設(shè)計，2代表天線的饋電面，雖 然設(shè)計在此處，但是饋電點(diǎn)與主軸絕緣的，饋電面的兩邊與有源振子直接相連。而有源振子 與主軸絕緣相連，無源振子與主軸不絕緣。最終的設(shè)計結(jié)果如圖5所示。
[0032] 本發(fā)明技術(shù)方案帶來的有益效果： ⑴本天線的設(shè)計益處是顯然的。由于本列車間直接通信系統(tǒng)是全新的，現(xiàn)有的鐵路未 曾有應(yīng)用的，因此本發(fā)明中天線為該列車間直接通信系統(tǒng)的可靠實(shí)施提供了可能，尤其是 在高可靠性、高增益和水平定向這幾方面意義重大。
[0033] ⑵較傳統(tǒng)的八木天線而言，本天線的軸向距離明顯縮小，由原來的5m左右縮減到 2. 5m左右，這是為天線在移動的列車上架設(shè)提供了可靠的保障。同時，天線的橫向尺寸也相 應(yīng)的減小，縱向高度雖然略有增高但是依然能夠滿足列車機(jī)車車輛設(shè)計的要求。
[0034] 本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)和欲保護(hù)點(diǎn)： ⑴首先是天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計的保護(hù)，本發(fā)明中密距天線設(shè)計為全折合振子的八木天線， 本天線的這種全折合振子的設(shè)計方法是全新提出的八木天線的密距辦法。
[0035] ⑵另外的關(guān)鍵點(diǎn)就是本發(fā)明中天線在列車間直接通信系統(tǒng)里面的應(yīng)用。由于列車 間直接通信系統(tǒng)是提出的全新的通信系統(tǒng)，其所選用本八木天線也應(yīng)該得到保護(hù)。
[0036] 這里，所謂的列車間直接通信系統(tǒng)是相比于現(xiàn)有的鐵路通信系統(tǒng)而言的?，F(xiàn)有 的鐵路通信系統(tǒng)主要是列車和地面設(shè)備之間的終端通信，這種通信一般通信距離比較小， 2_3km。還有就是通過基站，就是通過中繼來實(shí)現(xiàn)列車和列車之間的通信，而這種增加了中 間的中繼設(shè)備的通信系統(tǒng)的可靠性會降低，勢必會受到惡劣天氣或者地質(zhì)災(zāi)害的影響，因 此我們提出的列車間直接通信系統(tǒng)就是列車和列車作為通信終端直接通信，不需要通過中 繼設(shè)備。而這種在兩個高速移動的列車之間的不基于地面設(shè)備的通信系統(tǒng)叫做列車間直接 通信系統(tǒng)。這種通信系統(tǒng)只是前后行車之間的通信，每一個車在車頭和車尾分別架設(shè)水平 定向天線實(shí)現(xiàn)。
[0037] 例如，在本用于列車間直接通信的密距八木天線中，我們采用全折合振子的設(shè)計 方式，及所有的八木天線的振子都變異為折合振子，且設(shè)計為10單元八木天線。如圖4所 示，從左往右依次分別為U-i^。
[0038] 以150MHz為中心頻率設(shè)計八木天線，如圖2-圖5。圖2是天線的振子的設(shè)計樣式。 本發(fā)明中八木天線的所有振子都設(shè)計為這種折合振子形式，其中Lx表示天線的長度，U是 反向振子的，設(shè)計長度為91. lcm，其主要作用就是減弱電磁波在該方向的輻射。"表示的是 有源，此振子的設(shè)計長度為75. 6cm，有源振子是與激勵源直接相連的，信號通電后通過饋電 點(diǎn)流到該振子上。L3-L1(l表示引向振子，引向振子我們采用等長設(shè)計方案，這種設(shè)計為優(yōu)化 和制作提供了便利。每一個振子設(shè)計為63. lcm，引向振子是增強(qiáng)該方向的電磁波的輻射的。 各振子都固定在主軸L上，但是有源振子L2是絕緣固定的，而其他的振子是非絕緣固定的， 當(dāng)有源振子通了信號后通過在無源振子上產(chǎn)生感應(yīng)電磁場，從而在反向振子的方向上減弱 了電磁波的傳播，而在引向振子的方向上增強(qiáng)了電磁波的強(qiáng)度，這就實(shí)現(xiàn)了天線的有向性。 Η表示振子的寬度，本天線的振子為等寬設(shè)計，每一個振子的寬度Η統(tǒng)一設(shè)計為17. 4cm。所 有的振子為中空圓柱形良輻射材料設(shè)計，振子的半徑R設(shè)計為2. 3cm。圖2是天線軸的主 視圖。半徑為R的圓就是天線振子的側(cè)視圖。軸長度是由振子間距決定的，其中引向振子 的間距為26. 5cm，包括第一個引向振子L3與有源振子的間距。有源振子與反向振子的間距 為22. 6cm。其總長度為271. lcm，其中軸的兩端各長出5cm。軸高度為4. 2cm，軸寬度為2R。 圖3是天線軸的背面設(shè)計，它主要是對天線饋電的設(shè)計，2代表天線的饋電面，雖然設(shè)計在 此處，但是饋電點(diǎn)與主軸絕緣的，饋電面的兩邊與有源振子直接相連。而有源振子與主軸絕 緣相連，無源振子與主軸不絕緣。
[0039] 參考文獻(xiàn)
[1] 基于超短波的列車間直接通信技術(shù)研究.陳啟香，李茂青.計算機(jī)工程.2013.
[2] 列車間超短波直接通信信道衰落特性分析.陳啟香，李茂青.計算機(jī)工程與應(yīng)用. 2013. 最后應(yīng)說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管 參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對 前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于列車間直接通信的機(jī)車臺密距八木天線，其特征在于，包括水平設(shè)置的天 線軸，以及依次堅(jiān)直固定設(shè)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(diǎn)流至有源振子；當(dāng)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(gòu)成的無源振子上產(chǎn)生感應(yīng)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(qiáng)電磁波的強(qiáng)度；無源振子與天線軸直接連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于列車間直接通信的機(jī)車臺密距八木天線，其特征在于， 在所述天線軸背面靠近反向振子的位置，設(shè)有天線的饋電面；所述饋電面的兩邊與有源振 子直接相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于列車間直接通信的機(jī)車臺密距八木天線，其特征在 于，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(shè)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(jié)構(gòu)；所 述折合振子的長度為該矩形結(jié)構(gòu)的頂邊長度，折合振子的寬度為該矩形結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于列車間直接通信的機(jī)車臺密距八木天線，其特征在于， 所述有源振子的長度為第一預(yù)設(shè)長度，第一至第八引向振子的長度相同即均為第二預(yù)設(shè)長 度，反向振子的長度為第三預(yù)設(shè)長度；所述第一預(yù)設(shè)長度大于第二預(yù)設(shè)長度，第三預(yù)設(shè)長度 大于第一預(yù)設(shè)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 振子每條邊橫截面的半徑、第一至第八引向振子每條邊橫截面的半徑、以及反向振子每條 邊橫截面的半徑均相同即為R。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于列車間直接通信的機(jī)車臺密距八木天線，其特征在于， 在所述天線軸的兩端，分別預(yù)留有長度相同的預(yù)留距離； 所述有源振子與第一引向振子之間的距離為第一預(yù)設(shè)距離；所述第一至第八引向振子 中相鄰兩個引向振子之間的距離相等，為第二預(yù)設(shè)距離；所述第八引向振子與反向振子之 間的距離為第三預(yù)設(shè)距離； 所述天線軸的高度為預(yù)設(shè)高度，天線軸的寬度為2R。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于列車間直接通信的機(jī)車臺密距八木天線，其特征在于， 該基于列車間直接通信的機(jī)車臺密距八木天線，能夠應(yīng)用于列車間直接通信系統(tǒng)； 當(dāng)應(yīng)用于列車間直接通信系統(tǒng)時： 所述有源振子的第一預(yù)設(shè)長度為75. 6cm，第一至第八引向振子的第二預(yù)設(shè)長度為 63. lcm，反向振子的第三預(yù)設(shè)長度91. lcm ;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為17. 4cm，有源振子每條邊橫截面的半徑、第一至第八引向振子每 條邊橫截面的半徑、以及反向振子每條邊橫截面的半徑為R=2. 3cm ; 所述天線軸的總長度為271. lcm，在天線軸兩端的預(yù)留距離均為5cm，天線軸的預(yù)設(shè)高 度為4. 2cm ; 所述有源振子與第一引向振子之間的第一預(yù)設(shè)距離為26. 5cm，第一至第八引向振子中 相鄰兩個引向振子之間的第二預(yù)設(shè)距離也為26. 5cm，第八引向振子與反向振子之間的第三 預(yù)設(shè)距離為22. 6cm。
【文檔編號】H01Q19/04GK104157984SQ201410408062
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】李茂青, 周懷慶, 林俊亭, 韓蘭奎 申請人:蘭州交通大學(xué)