CN102110867A - 球形陆基充气天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及天线，旨在提供一种球形陆基充气天线。包括抛物面天线和设于支架上的馈源，以及一个非金属的可充气的中空球体；所述抛物面天线设于中空球体内部；抛物面天线以镀铝的薄膜材料制成，其边缘固定于中空球体的内壁上，将球体隔成上下两个相互独立的密闭半球体，上下半球体的壁上各设充气口。本发明折叠状态时其低重量和高收纳率方便携带；可快速从折叠状态转为展开状态并有效使用，操作简单，展开可靠性高；参与工作的反射抛物面在球形外罩里，具有相对稳定的工作环境；制作简单，可批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及天线，特别涉及一种球形陆基充气天线。
背景技术
传统的便携式小型天线大部分是刚性结构，其质量偏重，不方便折叠携带，并且具有可移动性差，操作复杂耗时，精度受拼装效果影响大等缺点。而使用球形充气天线可有效解决上述问题，采用薄膜材料制成，质量很轻。天线外有球形充气外罩，对雨雪天气和风荷载的影响大大减弱。因具有很强的移动性和应急性，可应用于战术天线领域和受灾时紧急恢复通讯，从折叠到展开状态到进入工作状态可以在很短时间内完成，但天线的精度需要通过每一步骤的精确加工来保证的。
发明内容
本发明要解决的问题是，克服现有技术中的不足，提供一种折叠率高、携带方便、展开快速高效的球形陆基充气天线。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种球形陆基充气天线，包括抛物面天线和设于支架上的馈源，其特征在于，该天线还包括一个非金属的可充气的中空球体，所述抛物面天线设于中空球体内部；抛物面天线以镀铝的薄膜材料制成，其边缘固定于中空球体的内壁上，将球体隔成上下两个相互独立的密闭半球体，上下半球体的壁上各设充气口。
作为一种改进，所述上下半球体的壁上各设测压口。
作为一种改进，所述抛物面天线以镀铝的Capton薄膜材料制成，采用多片反射面拼接而成。
作为一种改进，所述中空球体以PVC薄膜材料制成，采用多片裁剪片焊接而成。
作为一种改进，所述中空球体是采用多片裁剪片焊接而成，并设同方向气密性拉链。
作为一种改进，所述中空球体上设若干拉索环，每个拉索环连接一根拉索，拉索另一端固定于地面。
作为一种改进，所述支架是可四相自由调节的支架。
作为一种改进，所述支架包括左右向调节滑竿、转动角度调节机构、前后向调节滑竿、竖向套筒调节机构和三角支架。
作为一种改进，所述抛物面天线与球体内壁之间采用低塑性的橡胶条连接。
作为一种改进，所述抛物面天线与橡胶条之间、球体内壁与橡胶条之间均采用双面胶实现黏贴固定。
本发明通过控制上下半球间的气压差，调整抛物面天线的展开面的弧度，并维持其抛物面（反射面）的精度；能在极短的时间内实现反射面的展开，并通过微调气压达到使用状态。
与现有技术相比较，本发明的有益效果为：
折叠状态时其低重量和高收纳率方便携带；可以在少于七分钟时间内快速从折叠状态转为展开状态，并可有效使用，操作简单，展开可靠性高；参与工作的反射抛物面在球形外罩里，具有相对稳定的工作环境；制作简单，可批量生产。
附图说明
图1：本发明的结构示意图；
图2：充气天线整体结构部件示意图；
图3：橡胶条的结构示意图；
图4：索套拉索连接部件图；
图5：曲面展开成平面示意图；
图6：拼接反射面示意图；
图7：反射面实现流程图；
图8：馈源支撑结构调节示意图。
图中的附图标记为：1球体、2抛物面天线、3拉索、4橡胶条、5充气口、6测压口、7气密性拉链、8裁剪片焊接处、9拉索环、10连接片、11馈源、12左右向调节滑竿、13有机玻璃板支架、14转动角度调节机构、15前后向调节滑竿、16螺丝锁定装置、17竖向套筒调节机构、18三角支架。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行阐述。
球形陆基充气天线，包括馈源和抛物面天线2，其主体是一个以PVC薄膜材料制成的可充气中空球体，采用多片裁剪片焊接而成，并设同方向气密性拉链7。馈源设于支架顶端，馈源支架具有可四相自由调节机构，使得馈源能顺利调节到焦点位置。
抛物面天线2设于中空球体内部，是以镀铝的Capton薄膜材料制成，采用多片反射面拼接而成。抛物面天线2的边缘通过低塑性的橡胶条4固定于中空球体1的内壁上，抛物面天线2与橡胶条4之间、球体1内壁与橡胶条4之间均采用3M双面胶实现黏贴固定。作为连接中介的橡胶条4截面为10mm×20mm，截面的长边用于和球体1的内壁连接，短边用于和抛物面天线2的边缘连接。这样的连接方式将球体1隔成上下两个相互独立的密闭半球体，上下半球体的壁上各设充气口5和测压口6。两个测压口6之间可设置联通管连接气压差微气压计，实时显示气压差。
球体1上设若干拉索环9，每个拉索环9连接一根拉索3，拉索3的另一端固定于地面。可以通过调节拉索3系统以及馈源支撑和调节系统，将球形天线指向于任意需求的位置。
对于馈源支架的设计需要满足一下两个方面的要求：一，尽量选用轻质对信号无遮挡材料，本设计选用有机玻璃；二，具有四个自由度的调节功能且各自具有一定的调节余量。实现方式如图8所示，为保证馈源11中心与球内反射面口径方向的垂直，独立馈源支撑的左右向调节滑竿12、转动角度调节机构14、前后向调节滑竿15、竖向套筒调节机构17在各自的调节幅度内调节到合适位置，保证馈源能很好的接受反射信号。
本发明通过两半球的气压差形成抛物反射面，气压差的选择具有多个阶段可选。实验和分析显示，气压差一定，上下半球气压变化，反射面形状变化很小，天线能进行工作，但对天线整体刚度影响较大。在试验与分析的基础上，针对直径1.35m到直径2.00m充气球形天线，将气压设置分为四档，即[100,90]、[150,140]、[200,190]、[250,240]，单位Pa。
加工方法：利用编程实现曲面到平面的等面积展开（如图5），裁减平面膜，制作形成拼接抛物反射面2（如图6）；使用微气压计将球体1充气至设计气压（内部安装反射面之前），测量出球体1上设计黏贴抛物面天线2处的周边长度，即是连接中介橡胶条4的设计长度，在没有应力条件下精确测量橡胶条4的设计长度，与拼接好的抛物面天线2周边连接验证长度无误，将橡胶条4移至球内设计位置并与球面连接，为确保连接位于同一水准面，需要反复调节、校准连接边界，画出设计线，移出橡胶条4，利用3M胶带将橡胶条4的一侧与反射面2实现连接，将拼接抛物面天线2和橡胶条4整体移入球内，橡胶条的另一侧与球体在设计位置粘接。
球形陆基充气天线的整体性能受反射面边界条件的影响很大，因此，找到准确的设计位置并将反射面安装到球体内的设计位置是非常重要，需要反复的调试、观测。
球形陆基充气天线从折叠状态到展开状态：在需要的位置将折叠状态的天线放下；从上下半球的充气口5充入气体使成为球状；用拉索一端连接球体上的拉索环9，一端连接地面固定；通过测压口6测量上下半球的气压，进行充气或排气调节至设计气压，天线工作。
球形陆基充气天线从展开状态到折叠状态：工作完毕，打开充气口5（此时为排气口）和气密性拉链7，排出气体，同时收起拉索3；气体快速排出后折叠至最小体积即可。
Claims (10)
1.球形陆基充气天线，包括抛物面天线和设于支架上的馈源，其特征在于，该天线还包括一个非金属的可充气的中空球体，所述抛物面天线设于中空球体内部；抛物面天线以镀铝的薄膜材料制成，其边缘固定于中空球体的内壁上，将球体隔成上下两个相互独立的密闭半球体，上下半球体的壁上各设充气口。
2.根据权利要求1所述的球形陆基充气天线，其特征在于，所述上下半球体的壁上各设测压口。
3.根据权利要求1所述的球形陆基充气天线，其特征在于，所述抛物面天线以镀铝的Capton薄膜材料制成，采用多片反射面拼接而成。
4.根据权利要求1所述的球形陆基充气天线，其特征在于，所述中空球体以PVC薄膜材料制成，采用多片裁剪片焊接而成。
5.根据权利要求1所述的球形陆基充气天线，其特征在于，所述中空球体是采用多片裁剪片焊接而成，并设同方向气密性拉链。
6.根据权利要求1所述的球形陆基充气天线，其特征在于，所述中空球体上设若干拉索环，每个拉索环连接一根拉索，拉索另一端固定于地面。
7.根据权利要求1所述的球形陆基充气天线，其特征在于，所述支架是可四相自由调节的支架。
8.根据权利要求1所述的球形陆基充气天线，其特征在于，所述支架包括左右向调节滑竿、转动角度调节机构、前后向调节滑竿、竖向套筒调节机构和三角支架。
9.根据权利要求1所述的球形陆基充气天线，其特征在于，所述抛物面天线与球体内壁之间采用低塑性的橡胶条连接。
10.根据权利要求9所述的球形陆基充气天线，其特征在于，所述抛物面天线与橡胶条之间、球体内壁与橡胶条之间均采用双面胶实现黏贴固定。
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