[发明专利]一种适用于铁路环境的双频段高增益天线

说明书

本发明公开了一种适用于铁路环境的双频段高增益天线，包括一副用于450MHz频段的天线单元与一副用于900MHz频段的天线单元，两天线单元安装于同一根圆柱形固定杆上；两天线单元垂直放置、分别馈电、共用一个反射板；两天线单元的端口隔离度大于30dB；本发明通过单副天线实现了双频段信号的收发，适应铁路线状分布特点且可同时用于450MHz与900MHz频段的双频工作，实现了高增益，同时节约了成本。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体是一种适用于铁路环境的双频段高增益天线。

背景技术

近年来，我国铁路建设取得了空前发展。随着铁路业务的扩展，需要及时、有效传输大量视频、图片信息。同时，移动互联网的普及与应用也对列车高速率、高质量的个人网络服务提出了新的要求，如视频通话、高速率下载等。因此，现代铁路的发展对沿线移动通信系统的稳定性、时效性提出了更高的要求，可靠的无线通信是列车稳定、安全运行的重要保障。

目前，广泛应用的铁路专用通信网GSM-R(Global System for MobileCommunications-Railway,GSM-R)正处于更新换代的关键时期，国际铁路联盟(UIC)和中国铁路总公司均已确定采用LTE-R(Long Term Evolution-Railway,LTE-R)作为下一代铁路移动通信系统。GSM-R与LTE-R均采用无线传输方式与列车进行实时通信与调度。相比于传统GSM-R通信系统，LTE-R拥有更快的传输速率、更小的时延、更高的可靠性等优点。结合3GPP对E-UTRA频段的建议和我国无线电管理委员会整体的频率规划，可用于LTE-R通信系统的频段有多个，初步确定为450MHz频段(上行：455MHz-460MHz；下行：465MHz-470MHz)，同时保留现有的900MHz频段(上行：885MHz-890MHz；下行：930MHz-935MHz)，那么LTE-R应用会存在双频段共存的问题。如果单副天线能够实现双频段信号的收发，则会极大地节约投资成本。

同时，不同于公共无线网络，铁路线路呈线状分布，要求天线增益必须足够高，才可实现长距离的无线覆盖。

发明内容

本发明的目的是提出一种适用铁路线状分布特点的、可同时用于450MHz与900MHz频段的双频工作的高增益LTE-R天线。

本发明提供的一种适用于铁路环境的双频段高增益天线，包括一副用于450MHz频段的天线单元与一副用于900MHz频段的天线单元，两天线单元安装于同一根圆柱形固定杆上；两天线单元垂直放置、分别馈电、共用一个反射板；两天线单元的端口隔离度大于30dB。

其中用于900MHz频段的天线单元包括依次固定的反射板、反射振子、偶极子天线和若干引向振子，反射振子、偶极子天线和引向振子平行设置且均垂直固定在固定杆上。优选的，引向振子为半径为3mm的圆柱形，数量为16个，采用非等长度和非等间距排列方式。

其中用于450MHz频段的天线单元包括依次固定的反射板、偶极子天线和若干引向振子，偶极子天线和引向振子平行设置且均垂直固定在固定杆上。优选的，引向振子为半径为3mm的圆柱形，数量为9个，采用非等长度和非等间距排列方式。

上述两天线单元中，反射板(共用)是由两个金属薄圆盘组成，厚度均为10mm。固定杆为半径10mm的塑料杆。偶极子天线为介质基板上粘贴对称的耦合辐射贴片，并中心馈电；介质基板上、下各突出一部分，且各打一个直径3mm的圆孔。介质基板采用的Rogers 5880材料，其相对介电常数ε_r＝2.2，损耗角正切tanδ＝0.0009。

本发明的有益技术效果为：

1、本发明通过单副天线实现了双频段信号的收发。适应铁路线状分布特点且可同时用于450MHz与900MHz频段的双频工作。节约了成本。