CN104682019A - 一种水下机器人用铱星与gps组合天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及组合天线，具体地说是一种水下机器人用铱星与GPS组合天线，包括依次密封连接的天线转接组件、固定底座、连接管及天线组合件，天线转接组件包括水密电缆、定形骨架、接头定位环及同轴连接器，定形骨架与固定底座密封连接、一端设有接头定位环，同轴连接器插入接头定位环内，一端与水密电缆相连，水密电缆与定形骨架密封连接；天线组合件包括天线罩固定件、铱星天线、GPS天线及天线罩，天线罩固定件的一端与连接管密封螺纹连接，另一端与天线罩密封相连，铱星天线及GPS天线均封装在天线罩内，并分别通过同轴信号线与同轴连接器的另一端相连。本发明具有结构简单、水下密封性能及天线信号良好，易于安装等优点。

Description

一种水下机器人用铱星与GPS组合天线

技术领域

本发明涉及组合天线，具体地说是一种水下机器人用铱星与GPS组合天线。

背景技术

水下机器人是一种能够在水下执行特定任务的可运动的水下装置。水下机器人一般又可分为有缆水下机器人（ROV）和无缆水下自治机器人（AUV）。有缆水下机器人的通信与定位一般都是通过电缆或光纤将操作台与机器人直连，通过操作台可以对ROV实时操控，但是电缆或光纤的长度限制了ROV的活动范围；而无缆水下自治机器人（AUV）的操作台与机器人之间没有物理连接，所以其具有巡航范围广、航程远的特性，但其通讯与定位就相对复杂些。

水下机器人的通讯与定位一般也分为两种：一种是水面通讯与定位，即机器人浮出水面后的通讯与定位方式；另一种是水下通讯与定位，即机器人处于潜行状态时的通讯与定位方式。水面通讯方式有无线电通讯，卫星通讯等；水上定位有GPS定位，北斗定位等；水下通讯一般采用声学通讯设备，水下的定位一般有长基线定位，超短基线定位等方式。

目前，国内陆地上使用的各种天线的门类十分齐全，但是水下专用的天线多数需要依赖进口，进口成本十分昂贵，而且结构复杂，不利于维护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、工作可靠、高效的水下机器人用铱星与GPS组合天线。该组合天线适用于机器人的水面通讯与定位，将铱星天线与GPS天线封装到一起，充分考虑了天线的水下密封性，天线信号的损耗性等，更好地实现了水下机器人水面通信与定位。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括依次密封连接的天线转接组件、固定底座、连接管及天线组合件，其中天线转接组件包括水密电缆、定形骨架、接头定位环及同轴连接器，所述定形骨架与固定底座的一端密封连接，固定底座的另一端与所述连接管的一端密封螺纹连接，该定形骨架的一端位于所述固定底座内、并设有接头定位环，所述同轴连接器插入接头定位环内，一端与所述水密电缆相连，该水密电缆与定形骨架密封连接；所述天线组合件包括天线罩固定件、铱星天线、GPS天线及天线罩，该天线罩固定件的一端与所述连接管的另一端密封螺纹连接，天线罩固定件的另一端与所述天线罩密封相连，所述铱星天线及GPS天线均封装在所述天线罩内，并分别通过同轴信号线与所述同轴连接器的另一端相连。

其中：所述定形骨架的一端与固定底座的一端相套合，并通过压紧螺母压紧固定；所述接头定位环为两个，每个接头定位环均插设有一个同轴连接器，两个同轴连接器的一端分别通过同轴信号线与铱星天线、GPS天线相连接，两个同轴连接器的另一端分别连接有水密电缆；所述水密电缆的芯线插入同轴连接器的中心轴孔内并焊接，水密电缆的屏蔽线与同轴连接器的外壳接触并焊接；所述水密电缆与定形骨架之间灌注有环氧树脂，所述定形骨架的另一端端面及与该端面相邻的外圆柱面上硫化有橡胶，进而实现水密电缆、橡胶、环氧树脂、定形骨架、接头定位环及同轴连接器形成一个整体；所述水密电缆与同轴连接器同轴相连，在所述同轴连接器的另一端设有压线环；

所述铱星天线及GPS天线分别通过铱星天线固定件、GPS天线固定件安装在天线罩内，所述铱星天线固定件的两端分别与天线罩固定件及铱星天线的一端相套合，所述GPS天线固定件的一端与铱星天线的另一端相插接，GPS天线固定件的另一端固接GPS天线；所述铱星天线及GPS天线同轴设置，两根同轴信号线的一端分别与铱星天线及GPS天线相连，与铱星天线相连的同轴信号线的另一端依次穿过铱星天线固定件、天线罩固定件、连接管，接至一个同轴连接器上；与GPS天线相连的同轴信号线的另一端依次穿过GPS天线固定件、铱星天线、铱星天线固定件、天线罩固定件、连接管，接至另一个同轴连接器上；

所述固定底座、连接管、天线罩固定件及天线罩同轴串连，且均为圆柱形回转体。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明具有很强的水下密封性能，将同轴信号线通过同轴连接器与水密电缆相连，三者同心，极大降低了同轴信号线与水密电缆连接时的信号的衰减。

2.本发明将水密电缆、橡胶、环氧树脂、定形骨架、接头定位环、同轴连接器硫化形成一个整体，便于其整体安装，拆卸和定位，并实现了很好的模块化设计。

3.本发明将铱星天线与GPS天线封装成一体，能够同时满足水下机器人水面通信与定位的要求，实用性强。

4.本发明固定底座与天线罩固定件之间通过较长的连接管连接，并采用双密封设计，既抬高了天线组合件的出水高度，避免了在波浪对信号的影响，又保证了机器人在下潜时的密封性。

5.本发明成本低，结构简单，外形尺寸小，重量轻，易于安装在水下机器人上。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中天线转接组件的结构示意图；

图3为图1中天线组合件的结构示意图；

其中：1为天线转接组件，2为压紧螺母，3为转接组件密封圈，4为固定底座，5为连接管，6为连接管密封圈，7为天线组合件，8为水密电缆，9为橡胶，10为环氧树脂，11为定形骨架，12为接头定位环，13为同轴连接器，14为压线环，15为同轴信号线，16为天线罩固定件，17为沉头螺钉，18为天线罩密封圈，19为铱星天线固定件，20为铱星天线，21为GPS天线固定件，22为GPS天线，23为天线罩。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括天线转接组件1、压紧螺母2、转接组件密封圈3、固定底座4、连接管5、连接管密封圈6及天线组合件7，其中天线转接组件1、固定底座4、连接管5及天线组合件7依次密封连接。

如图1、图2所示，天线转接组件1包括水密电缆8、橡胶9、环氧树脂10、定形骨架11、接头定位环12、同轴连接器13及压线环14，定形骨架11的一端（右端）与固定底座4的一端（左端）相套合，两者之间通过径向设置的转接组件密封圈3密封，然后通过压紧螺母2压紧固定。两个接头定位环12与定形骨架11右端端面开设的两个定位孔相配合，两个同轴连接器13分别插入接头定位固12内，每个同轴连接器13的一端（左端）分别与一根水密电缆8同轴相连接（水密电缆8的芯线插入同轴连接器13的中心轴孔并焊接，水密电缆8的屏蔽线与同轴连接器13的外壳接触并焊接），这就保证了水密电缆8与同轴连接器13同心以及同轴连接器13与定形骨架11之间的绝缘性；每个同轴连接器13的另一端（右端）均设有压线环14。然后向定形骨架11的空腔内灌注环氧树脂10，环氧树脂10固化定形后，通过模具，将橡胶9硫化到定形骨架11另一端（左端）端面及与该端端面相邻的外圆柱面上；橡胶9硫化完成后，水密电缆8、橡胶9、环氧树脂10、定形骨架11、接头定位环12及同轴连接器13就形成了一个整体。

固定底座4的另一端（右端）与连接管（5）的一端（左端）螺纹连接，并采用双密封结构（与连接管5的一端通过两个径向的连接管密封圈6进行密封）。固定底座4的左端设置了四个通孔，右端设置了四个螺纹孔，方便将整个组合天线固定在水下机器人上。

如图1、图3所示，天线组合件7包括同轴信号线15、天线罩固定件16、铱星天线固定件19、铱星天线20、GPS天线固定件21、GPS天线22及天线罩23，其中天线罩固定件16的一端（左端）与连接管5的另一端（右端）螺纹连接，并采用双密封结构（与连接管5的一端通过两个径向的连接管密封圈6进行密封）。天线罩固定件16的另一端（右端）与天线罩23相套合，通过一个径向设置的天线罩密封圈18进行密封，并通过两个沉头螺钉17进行固定。铱星天线20及GPS天线22分别通过铱星天线固定件19、GPS天线固定件21一起封装在天线罩23内，既具备通信功能，又具备定位功能；铱星天线固定件19的左右两端分别与天线罩固定件16以及铱星天线20的一端（左端）相套合，GPS天线固定件21的一端（左端）的四个凸台插入到铱星天线20另一端（右端）的四个对应孔内，GPS天线固定件21的另一端（右端）固定有GPS天线22；铱星天线20及GPS天线22同轴设置，两根同轴信号线15的一端分别与铱星天线20及GPS天线22相连，与铱星天线20相连的同轴信号线15的另一端依次穿过铱星天线固定件19、天线罩固定件16、连接管5，接至一个同轴连接器13上；与GPS天线22相连的同轴信号线15的另一端依次穿过GPS天线固定件21、铱星天线20、铱星天线固定件19、天线罩固定件16、连接管5，接至另一个同轴连接器13上。

本发明的固定底座4、连接管5、天线罩固定件16及天线罩23同轴串连，且均为圆柱形回转体，能耐高压，且保证高压下的密封性。本发明的天线罩23、铱星天线固定件19及GPS天线固定件21均采用透波性良好、强度高的非金属材料，如PEEK（聚醚醚酮）。

Claims (8)

1.一种水下机器人用铱星与GPS组合天线，其特征在于：包括依次密封连接的天线转接组件（1）、固定底座（4）、连接管（5）及天线组合件（7），其中天线转接组件（1）包括水密电缆（8）、定形骨架（11）、接头定位环（12）及同轴连接器（13），所述定形骨架（11）与固定底座（4）的一端密封连接，固定底座（4）的另一端与所述连接管（5）的一端密封螺纹连接，该定形骨架（11）的一端位于所述固定底座（4）内、并设有接头定位环（12），所述同轴连接器（13）插入接头定位环（12）内，一端与所述水密电缆（8）相连，该水密电缆（8）与定形骨架（11）密封连接；所述天线组合件（7）包括天线罩固定件（16）、铱星天线（20）、GPS天线（22）及天线罩（23），该天线罩固定件（16）的一端与所述连接管（5）的另一端密封螺纹连接，天线罩固定件（16）的另一端与所述天线罩（23）密封相连，所述铱星天线（20）及GPS天线（22）均封装在所述天线罩（23）内，并分别通过同轴信号线（15）与所述同轴连接器（13）的另一端相连。

2.按权利要求1所述的水下机器人用铱星与GPS组合天线，其特征在于：所述定形骨架（11）的一端与固定底座（4）的一端相套合，并通过压紧螺母（2）压紧固定。

3.按权利要求1或2所述的水下机器人用铱星与GPS组合天线，其特征在于：所述接头定位环（12）为两个，每个接头定位环（12）均插设有一个同轴连接器（13），两个同轴连接器（13）的一端分别通过同轴信号线（15）与铱星天线（20）、GPS天线（22）相连接，两个同轴连接器（13）的另一端分别连接有水密电缆（8）。

4.按权利要求1或2所述的水下机器人用铱星与GPS组合天线，其特征在于：所述水密电缆（8）的芯线插入同轴连接器（13）的中心轴孔内并焊接，水密电缆（8）的屏蔽线与同轴连接器（13）的外壳接触并焊接；所述水密电缆（8）与定形骨架（11）之间灌注有环氧树脂（10），所述定形骨架（11）的另一端端面及与该端面相邻的外圆柱面上硫化有橡胶（9），进而实现水密电缆（8）、橡胶（9）、环氧树脂（10）、定形骨架（11）、接头定位环（12）及同轴连接器（13）形成一个整体。

5.按权利要求1或2所述的水下机器人用铱星与GPS组合天线，其特征在于：所述水密电缆（8）与同轴连接器（13）同轴相连，在所述同轴连接器（13）的另一端设有压线环（14）。

6.按权利要求1所述的水下机器人用铱星与GPS组合天线，其特征在于：所述铱星天线（20）及GPS天线（22）分别通过铱星天线固定件（19）、GPS天线固定件（21）安装在天线罩（23）内，所述铱星天线固定件（19）的两端分别与天线罩固定件（16）及铱星天线（20）的一端相套合，所述GPS天线固定件（21）的一端与铱星天线（20）的另一端相插接，GPS天线固定件（21）的另一端固接GPS天线（22）。

7.按权利要求6所述的水下机器人用铱星与GPS组合天线，其特征在于：所述铱星天线（20）及GPS天线（22）同轴设置，两根同轴信号线（15）的一端分别与铱星天线（20）及GPS天线（22）相连，与铱星天线（20）相连的同轴信号线（15）的另一端依次穿过铱星天线固定件（19）、天线罩固定件（16）、连接管（5），接至一个同轴连接器（13）上；与GPS天线（22）相连的同轴信号线（15）的另一端依次穿过GPS天线固定件（21）、铱星天线（20）、铱星天线固定件（19）、天线罩固定件（16）、连接管（5），接至另一个同轴连接器（13）上。

8.按权利要求1、6或7所述的水下机器人用铱星与GPS组合天线，其特征在于：所述固定底座（4）、连接管（5）、天线罩固定件（16）及天线罩（23）同轴串连，且均为圆柱形回转体。