CN103531881A - 新型鞭状天线及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型鞭状天线及其制作方法，其中，所述新型鞭状天线包括至少一天线杆以及金属接头，所述天线杆包括碳纤维管、防波套及外保护层；所述碳纤维管、防波套及外保护层沿天线杆径向方向依次分布；所述碳纤维管上包裹有由金属线编织而成的防波套，且防波套完全覆盖于碳纤维管的外壁；所述外保护层缠绕于防波套的外壁，且外保护层对应防波套两端设有镂空部；所述金属接头设置于天线杆的两端。本发明的新型鞭状天线具有重量轻、耐腐蚀；电性能及机械性均较佳，能保证天线通信可靠度高，使用寿命长，能够适应于各种恶劣的环境。

Description

新型鞭状天线及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种天线，尤其涉及一种新型鞭状天线及其制作方法。

背景技术

鞭状天线是一种可弯曲的垂直杆状天线，其长度一般为1/4或1/2波长。大多数鞭状天线都不用地线而用地网。小型鞭状天线常利用小型电台的金属外壳作地网。有时为了增大鞭状天线的有效高度，可在鞭状天线的顶端加一些不大的辐状叶片或在鞭状天线的中端加电感等。鞭状天线体积小，应用十分广泛。

目前，鞭状天线大多由导电性能良好的金属材料制成。在实施的过程中，其存在的如下问题：1）由于金属材料的固有特性所决定，其比强度和比刚度相对较低，机械性能不高，防盐雾腐蚀的能力也有限，致使其使用寿命短；2）采用金属材料制造的鞭天线不仅重量重，而且防腐性能差，不能很好地适应船舶等复杂使用工况以及恶劣海洋气候环境的使用要求。有鉴于此，有必要对上述的鞭状天线进行改进。

发明内容

本发明提出了一种新型鞭状天线及其制作方法，主要解决的是现有技术中采用金属材料制成的鞭状天线机械性能差、质量重以及防腐蚀性能差的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种新型鞭状天线，包括至少一天线杆以及金属接头，所述天线杆包括碳纤维管、防波套及外保护层；所述碳纤维管、防波套及外保护层沿天线杆径向方向依次分布；所述碳纤维管上包裹有由金属线编织而成的防波套，且防波套完全覆盖于碳纤维管的外壁；所述外保护层缠绕于防波套的外壁，且外保护层对应防波套两端设有镂空部；所述金属接头设置于天线杆的两端。

其中，所述天线杆顶部的横截面小于其底部的横截面。

其中，所述金属接头胶接固定于天线杆的两端。

其中，所述碳纤维管的材质为碳纤维增强树脂基复合材料，所述防波套的材质为金属材料，所述外保护层的材质为玻璃纤维预浸料。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种新型鞭状天线的制作方法，包括步骤：

S01、根据预设的天线杆内孔尺寸，制作相应的内芯模具；

S02、在模具的外壁周侧缠绕碳纤维增强树脂基复合材料；

S03、加热碳纤维增强树脂基复合材料，并使碳纤维增强树脂基复合材料固化成型为碳纤维管；

S04、在碳纤维管上包裹由金属线编织而成的防波套，并使防波套完全覆盖于碳纤维管的外壁；

S05、在防波套的外壁周侧缠绕玻璃纤维预浸料，并将玻璃纤维预浸料对应防波套的两端部位镂空；

S06、加热玻璃纤维预浸料，使玻璃纤维预浸料固定于防波套外壁形成天线杆；

S07、除去模具，并对天线杆进行修整；

S08、将金属接头安装于天线杆的两端。

其中，所述步骤S01之后S02之前还包括步骤，清理内芯模具，在内芯模具上涂脱模剂后，将脱模布铺设于内芯模具的表面。

其中，所述步骤S03之后S04之前还包括步骤，切断碳纤维管，并将碳纤维管的表面打磨圆整。

其中，所述步骤S04中，所述防波套两端均长出碳纤维管的两端3-7cm。

其中，所述步骤S8具体包括步骤：

S81、在天线杆的两端涂覆导电胶；

S82、将金属接头置于天线杆两端涂覆导电胶的位置；

S83、加热金属接头及导电胶，使金属接头固定于天线杆的两端。

其中，所述步骤S8之后还包括步骤，在天线杆的表面喷涂聚氨酯漆。

本发明的有益技术效果是：区别于现有技术中鞭状天线采用金属材料制成，而引起的机械性能差、质量重以及防腐蚀性能差的问题，本发明提供了一种新型鞭状天线，包括碳纤维管、防波套、外保护层以及金属接头，碳纤维管具有较佳的强度和刚度，起支撑天线杆的作用；防波套由金属网编织而成，其包裹于碳纤维管的外壁上，重量轻，具有较好的导电性能；外保护层缠绕于防波套上，具有良好的防潮、防霉、防盐雾的性能。除此之外，天线杆的两端安装有金属接头，方便天线杆的组装。综上，本发明的新型鞭状天线具有重量轻、耐腐蚀；电性能及机械性能均较佳，能保证天线通信可靠度高，使用寿命长。

本发明还提供了一种新型鞭状天线的制作方法，采用在模具的外壁周侧缠绕碳纤维增强树脂基复合材料并加热固化成型为碳纤维管；在碳纤维管上包裹由金属线编织而成的防波套以及在防波套的外壁周侧缠绕玻璃纤维预浸料，并将玻璃纤维预浸料对应防波套的两端部位镂空，加热固化玻璃纤维预浸料形成天线杆。由碳纤维增强树脂基复合材料形成的碳纤维管作为天线杆的支撑部分，重量轻，机械强度较佳；防波套由金属线编织而成，表面积较大，导电性能较佳；玻璃纤维预浸料具有良好的防潮、防霉、防盐雾的性能。鞭状天线的电性能及机械性能均较佳，提高了天线通信可靠度，能够适应各种恶劣环境。

附图说明

图1是本发明新型鞭状天线的剖面结构示意图；

图2是图1中A处的放大示意图；

图3是本发明新型鞭状天线的整体结构示意图；

图4是本发明新型鞭状天线的制作方法的流程图。

标号说明：

1-碳纤维管，2-防波套，3-外保护层，4-金属接头。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1至图3，本实施例提供了一种新型鞭状天线，包括至少一天线杆以及金属接头4。所述天线杆包括碳纤维管1、防波套2及外保护层3；所述碳纤维管1、防波套2及外保护层3沿天线杆径向方向依次分布；所述碳纤维管1上包裹有由金属线编织而成的防波套2，且防波套2完全覆盖于碳纤维管1的外壁；所述外保护层3缠绕于防波套2的外壁，且外保护层3对应防波套2两端设有镂空部。上述的天线杆成型后，其比强度和比刚度均比目前由铝合金制作的天线高出3-4倍。所述金属接头4设置于天线杆的两端。

上述的方案中，所述碳纤维管1的材质为碳纤维增强树脂基复合材料，所述防波套2的材质为金属材料，所述外保护层3的材质为玻璃纤维预浸料。玻璃纤维预浸料具有良好的防潮、防霉、防盐雾的性能。由碳纤维增强树脂基复合材料形成的碳纤维管1作为天线杆的支撑部分，重量轻，机械强度较佳。防波套2由金属线编织而成，表面积较大，导电性能较佳，该金属线为铜丝或铝丝或镍丝或者其合金形成的丝体，金属线编织形成的防波套2，起天线的信号发射和接收的作用，防波套2的表面积较大，具有较佳的导电性能。

相同尺寸的上述鞭状天线杆的重量仅为铝合金天线杆的二分之一，其比强度和比刚度均为铝合金天线杆的3-4倍。

上述鞭状天线杆及铝合金天线杆沿长度方向的机械性能如下表，表中天线杆沿其长度方向的机械性能参数：

从上表可以看出，天线杆的拉伸强度、弯曲强度、比强度及比刚度均超出铝合金制成的天线杆，碳纤维增强树脂基复合材料制成的天线杆在长度方向实现了高强度、高刚度，能够满足天线杆的机械性能要求，能够适应恶劣的环境。

在一优选的方案中，所述天线杆顶部的横截面略小于其底部的横截面，天线杆的尺寸可以根据不同的需求来设计。整体的天线杆为圆锥杆，其底部的横截面较大，固接于天线底座上起支撑作用，其顶部面积较小，有利于减小天线的质量，可以减少天线杆底部的应力，同时还有便于收纳的效果。

在一具体的方案中，所述金属接头4胶接固定于天线杆的两端。胶接固定使金属接头4定位于天线杆上，胶接只是金属接头4固定的一种实施方式，除胶接固定外，还可以设计成扣接或螺接等固定结构。

区别于现有技术中鞭状天线采用金属材料制成，而引起的机械性能差、质量重以及防腐蚀性能差的问题，本发明提供了一种新型鞭状天线，包括碳纤维管、防波套、外保护层以及金属接头，碳纤维管具有较佳的强度和刚度，起支撑天线杆的作用；防波套由金属网编织而成，其包裹于碳纤维管的外壁上，重量轻，具有较好的导电性能；外保护层缠绕于防波套上，具有良好的防潮、防霉、防盐雾的性能。除此之外，天线杆的两端安装有金属接头，方便天线杆的组装。综上，本发明的新型鞭状天线具有重量轻、耐腐蚀；电性能及机械性均较佳，能保证天线通信可靠度，使用寿命长。

参阅图4，本发明还提供了一种新型鞭状天线的制作方法，包括步骤：

S01、根据预设的天线杆内孔尺寸，制作相应的内芯模具。该尺寸包括天线杆内孔的孔径及内孔长度。制作的内芯模具为与内孔相适应的杆状。

S02、在模具的外壁周侧缠绕碳纤维增强树脂基复合材料。碳纤维增强树脂基复合材料的厚度及长度均可根据具体的需求来设计。天线杆不同高度受力大小不同，按照等强度和等刚度的原则，结合天线杆的成形工艺，碳纤维增强树脂基复合管的厚度一般控制在1～5mm之间。

S03、加热碳纤维增强树脂基复合材料，并使碳纤维增强树脂基复合材料固化成型为碳纤维管。该碳纤维管为天线的支撑部。碳纤维增强树脂基复合材料的固化温度为150℃，针对树脂体系选择对应的温度曲线。

S04、在碳纤维管上包裹由金属线编织而成的防波套，使防波套完全覆盖于碳纤维管的外壁，并且防波套的两端长于碳纤维管，有利于与其它部件的电连接，方便信号的发射或接收。

S05、在防波套的外壁周侧缠绕玻璃纤维预浸料，并将玻璃纤维预浸料对应防波套的两端部位镂空。该镂空处理使防波套的两端露出于玻璃纤维预浸料外，有利于与其它部件的电连接，提高其电连接的可靠性。

S06、加热玻璃纤维预浸料，使玻璃纤维预浸料固定于防波套外壁形成天线杆。玻璃纤维预浸料固化温度为125℃，并针对树脂体系选择对应的温度曲线。

S07、除去模具，并对天线杆进行修整。修整天线上的玻璃纤维预浸料，天线杆的表面光滑。

S08、将金属接头安装于天线杆的两端。金属接头有方便固定天线杆以及连接其他天线杆的效果。

在一具体的方案中，所述步骤S01之后S02之前还包括步骤，清理内芯模具，在内芯模具上涂脱模剂后，将脱模布铺设于内芯模具的表面。减小碳纤维增强树脂基复合材料与模具的附着力，方便天线杆成型后移出模具。

在一实施例中，所述步骤S03之后S04之前还包括步骤，切断碳纤维管，并将碳纤维管的表面打磨圆整。切断碳纤维管两端不平整的部分，方便以后安装金属接头。

在一实施例中，所述步骤S04中，所述防波套两端均长出碳纤维管的两端3-7cm。应该指出，该数值范围为最合理的长度设计，凡是方便防波套与其它部件电连接的其它数值，均是可行的。

在一优选的方案中，所述步骤S8具体包括步骤：

S81、在天线杆的两端涂覆导电胶；

S82、将金属接头置于天线杆两端涂覆导电胶的位置；

S83、加热金属接头及导电胶，使金属接头固定于天线杆的两端。胶接处理，为最佳的固定方式，应该指出，本方案不限于上述胶接固定方式，还可以是螺接固定或扣接固定方式。

在一实施例中，所述步骤S8之后还包括步骤，在天线杆的表面喷涂聚氨酯漆。该聚氨酯漆可以选择不同的颜色，满足视觉要求。

本发明还提供了一种新型鞭状天线的制作方法，采用在模具的外壁周侧缠绕碳纤维增强树脂基复合材料并加热固化成型为碳纤维管；在碳纤维管上包裹由金属线编织而成的防波套以及在防波套的外壁周侧缠绕玻璃纤维预浸料，并将玻璃纤维预浸料对应防波套的两端部位镂空，加热固化玻璃纤维预浸料形成天线杆。由碳纤维增强树脂基复合材料形成的碳纤维管作为天线杆的支撑部分，重量轻，机械强度较佳；防波套由金属线编织而成，表面积较大，导电性能较佳；玻璃纤维预浸料具有良好的防潮、防霉、防盐雾的性能，提高了鞭状天线的电性能及机械性能，天线通信可靠度高，能够适应各种恶劣环境。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型鞭状天线，包括至少一天线杆，其特征在于，还包括金属接头，所述天线杆包括碳纤维管、防波套及外保护层；所述碳纤维管、防波套及外保护层沿天线杆径向方向依次分布；所述碳纤维管上包裹有由金属线编织而成的防波套，且防波套完全覆盖于碳纤维管的外壁；所述外保护层缠绕于防波套的外壁，且外保护层对应防波套两端设有镂空部；所述金属接头设置于天线杆的两端。

2.根据权利要求1所述的新型鞭状天线，其特征在于，所述天线杆顶部的横截面小于其顶部的横截面。

3.根据权利要求1所述的新型鞭状天线，其特征在于，所述金属接头胶接固定于天线杆的两端。

4.根据权利要求1-3任一项所述的新型鞭状天线，其特征在于，所述碳纤维管的材质为碳纤维增强树脂基复合材料，所述防波套的材质为金属材料，所述外保护层的材质为玻璃纤维预浸料。

5.一种新型鞭状天线的制作方法，其特征在于，包括步骤：

S01、根据预设的天线杆内孔尺寸，制作相应的内芯模具；

S02、在模具的外壁周侧缠绕碳纤维增强树脂基复合材料；

S03、加热碳纤维增强树脂基复合材料，并使碳纤维增强树脂基复合材料固化成型为碳纤维管；

S04、在碳纤维管上包裹由金属线编织而成的防波套，并使防波套完全覆盖于碳纤维管的外壁；

S05、在防波套的外壁周侧缠绕玻璃纤维预浸料，并将玻璃纤维预浸料对应防波套的两端部位镂空；

S06、加热玻璃纤维预浸料，使玻璃纤维预浸料固定于防波套外壁形成天线杆；

S07、除去模具，并对天线杆进行修整；

S08、将金属接头安装于天线杆的两端。

6.根据权利要求5所述的新型鞭状天线的制作方法，其特征在于，所述步骤S01之后S02之前还包括步骤，清理内芯模具，在内芯模具上涂脱模剂后，将脱模布铺设于内芯模具的表面。

7.根据权利要求5所述的新型鞭状天线的制作方法，其特征在于，所述步骤S03之后S04之前还包括步骤，切断碳纤维管，并将碳纤维管的表面打磨圆整。

8.根据权利要求5所述的新型鞭状天线的制作方法，其特征在于，所述步骤S04中，所述防波套两端均长出碳纤维管的两端3-7cm。

9.根据权利要求5所述的新型鞭状天线的制作方法，其特征在于，所述步骤S8具体包括步骤：

S81、在天线杆的两端涂覆导电胶；

S82、将金属接头置于天线杆两端涂覆导电胶的位置；

S83、加热金属接头及导电胶，使金属接头固定于天线杆的两端。

10.根据权利要求9所述的新型鞭状天线的制作方法，其特征在于，所述步骤S8之后还包括步骤，在天线杆的表面喷涂聚氨酯漆。

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