CN105703061A - 一种螺旋天线 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种螺旋天线，包括骨架，形成在所述骨架的外壁上的螺旋线槽，设置在所述骨架中的导体部，及螺旋线；其中，所述螺旋线的身部配合所述螺旋线槽连接，所述螺旋线的一端与导体部固定连接并连接在所述骨架的底部，所述螺旋线的另一端固定在所述骨架的靠近头部位置。本发明的螺旋线固定方式更可靠，重量轻。

Description

一种螺旋天线

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种螺旋天线。

背景技术

微波通信是以微波作为载体的通信系统，在微波系统中天线用以完成导行波到辐射波的转换。为了改善卫星跟踪与通信应用的大型地面微波反射面天线的性能，现有的星载微波通信系统中的天线多采用螺旋天线。

在螺旋天线领域，现有的螺旋线固定方式一般靠锡焊固定，缺少双重保护固定方式不可靠，且导致天线本身过重等问题。此外，传统的螺旋天线多采用玻璃钢糊制骨架后机加成形，加工耗时长，难以实现复杂构型加工，且成品介电常数一致性差，不适合现代的快速、批量生产模式。传统的螺旋天线的外导体多用黄铜制成，重量大，发射成本高。针对当前的宇航发射形势，需要重量轻、成形快、调试便捷、可靠性高的螺旋天线。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种螺旋天线，螺旋线固定方式更可靠，重量轻。

为解决上述问题，本发明提出一种螺旋天线，包括骨架，形成在所述骨架的外壁上的螺旋线槽，设置在所述骨架中的导体部，及螺旋线；其中，所述螺旋线的身部配合所述螺旋线槽连接，所述螺旋线的一端与导体部固定连接并连接在所述骨架的底部，所述螺旋线的另一端固定在所述骨架的靠近头部位置。

根据本发明的一个实施例，所述骨架包括柱形部，连接柱形部的锥形部，所述螺旋线槽螺旋开设在所述柱形部和锥形部的外壁上。

根据本发明的一个实施例，所述导体部包括置于所述骨架中且内部中空的外导体，及置于所述外导体内的内导体，所述外导体和内导体在底部固定连接且连接部位伸出于所述骨架的锥形部的端部，所述外导体的头部固定连接在所述柱形部的端部上。

根据本发明的一个实施例，所述内导体呈L字形，其中L字形的横部朝所述外导体弯曲且接触所述外导体的内壁，通过螺钉将外导体和所述内导体的横部连接。

根据本发明的一个实施例，还包括介质帽，连接在所述伸出于所述骨架的锥形部的端部，所述介质帽上具有适应所述内导体形状的凸起，以保护所述内导体。

根据本发明的一个实施例，所述外导体的身部呈管状、头部呈圆盘状，所述外导体的头部固定连接在所述锥形部的端部外导体和内导体上，所述内导体内置在所述外导体的身部中且一端伸出于所述外导体的头部。

根据本发明的一个实施例，还包括设置在内导体和外导体的连接部位的插座，其内的插针用来实现信号引出。

根据本发明的一个实施例，所述锥形部的靠近端部至端部的一段部位呈柱形，以使所述外导体与所述锥形部的该一段部位周向全接触。

根据本发明的一个实施例，所述外导体的制材为铝合金，并在内外表面上镀金处理。

根据本发明的一个实施例，所述内导体的制材为铜合金，并在外表面上镀金处理。

根据本发明的一个实施例，所述内导体通过撑圈撑起在所述外导体内。

根据本发明的一个实施例，所述骨架的制材为玻璃纤维和尼龙的混合材料。

根据本发明的一个实施例，在所述螺旋线槽的两侧槽沿中至少一槽沿上设置有保护筋。

根据本发明的一个实施例，在所述骨架内壁上沿着所述螺旋线槽的方向上设置有第一加强筋。

根据本发明的一个实施例，在所述骨架内壁的周向和纵向上分别设置有至少一第二加强筋和至少一第三加强筋。

根据本发明的一个实施例，所述骨架通过3D打印增材制成。

采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：在骨架的外壁上开设环绕骨架的螺旋线槽，螺旋线身部可以嵌入到螺旋线槽中固定，两个端部则一端连接导体部并固定在骨架的底部，另一端则折弯固定在骨架上，可以通过连接部件将螺旋线固定，从而螺旋线固定方式更可靠，且可减轻螺旋天线的重量。

骨架利用玻璃纤维和尼龙混合粉末通过3D打印增材制成，零件结构可靠、生产迅速，介电常数一致性高，避免了天线电气调试产生的时间损耗，适合批量快速制造。

结合螺旋线压紧方式，通过改变外导体材料，进一步使得天线重量更轻、调试方式灵活、各零件连接方式更可靠，提高了天线可靠性，显著降低了生产成本和时间成本。

附图说明

图1是本发明实施例的螺旋天线的剖视图；

图2为本发明实施例的螺旋天线的一剖面视角的局部放大图；

图3为本发明实施例的螺旋天线的另一剖面视角的局部放大图。

图中标记说明：

1-骨架，2-外导体，3-内导体，4-撑圈，5-紧定螺钉，6-铜螺套，7-螺旋线，8-插座，9-介质帽，10-螺钉，11-法兰螺钉，12-保护筋，13-第一加强筋，14-第二加强筋，15-第三加强筋。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

参看图1，本实施例的一种螺旋天线，包括骨架1，形成在骨架1的外壁上的螺旋线槽，设置在骨架1中的导体部，及螺旋线7。其中，螺旋线7的身部配合螺旋线槽连接，螺旋线7嵌入到螺旋线槽中，螺旋线7的一端与导体部固定连接并连接在骨架1的底部，螺旋线7的另一端折弯固定在骨架1的靠近头部位置。改进螺旋线7连接方式实现了天线重量更轻、调试方式灵活、各零件连接方式更可靠，提高了天线可靠性，显著降低了生产成本和时间成本。

螺旋线7固定在骨架1的靠近头部位置，可以在骨架1的该位置的内壁上设置一个压紧台(图中未示出)，压紧台从外壁开始向内开设有穿孔，螺旋线7弯折穿过穿孔后通过销钉或其他尖锐连接部件固定在压紧台上。骨架1内壁压紧台为骨架内壁螺旋线末端凸起平台，保证螺旋线销钉安装平整。

骨架1包括柱形部和锥形部，锥形部和柱形部连接起来，螺旋线槽螺旋开设在柱形部和锥形部的外壁上。可选的，在柱形部的端部(非连接部位)还一体形成有一用于导体部连接的法兰过渡段，壁厚与柱形部部位壁厚相同，法兰过渡段可使得该连接部位均匀过渡。

导体部包括置于骨架1中且内部中空的外导体2，及置于外导体2内的内导体3。外导体2和内导体3在底部固定连接，外导体2和内导体3相互之间直接接触以实现信号传导，外导体2和内导体3的连接部位伸出于骨架1的锥形部的端部(非连接部位)。外导体2的头部固定连接在柱形部的端部上，具体的是连接在法兰过渡段的端部上，通过法兰螺钉11连接起来，外导体2将骨架1的锥形部的端部包裹住。

参看图2，内导体3呈L字形，其中L字形的横部朝外导体2弯曲且接触外导体2的内壁，通过螺钉10将外导体2和内导体3的横部连接，内导体3的横部上具有螺纹圆孔。螺钉10连接入该螺纹圆孔中，连接之后可在该螺纹圆孔中灌注锡焊，起到固定放松的作用。

在一个实施例中，参看图1-3，螺旋天线还包括介质帽9。介质帽9连接在伸出于骨架1的锥形部的端部的外导体2和内导体3上，介质帽9上具有适应内导体3形状的凸起，以保护内导体3。

可选的，螺旋线7的一端通过紧定螺钉5与导体部固定连接，在外导体2的靠近底部位置设有铜螺套6，螺旋线的该一端插入到外导体2的铜螺套6内，用紧定螺钉5从外导体2的底部插入，压紧螺旋线7，随后可灌注锡焊，锡焊流入孔内，实现螺旋线7的双重保护。

继续参看图1，外导体2的身部呈管状、头部呈圆盘状，沿轴线进行剖切后观察剖切面，外导体2呈T字形，外导体2的头部固定连接在锥形部的端部，也就是将圆盘状的头部通过法兰螺钉11连接到骨架1的柱形部的端部上，内导体3内置在外导体2的身部中且一端伸出于外导体2的头部。

可选的，螺旋天线还包括设置在内导体3和外导体2的连接部位的插座8，其内的插针用来实现信号引出。在图1中，插座8是连接在内导体3的伸出部位上，并通过螺钉固定在外导体2上，但不以此为限。

较佳的，骨架1的锥形部的靠近端部至端部的一段部位呈柱形，也就是骨架1的底部具有一段柱形段，柱形段长度大致可为1mm，以使外导体与锥形部的该一段部位周向全接触。

优选的，外导体2的制材可以为铝合金，并在内外表面上镀金处理。内导体3的制材可以为铜合金，并在外表面上镀金处理。可以减轻导体部的重量，并降低放射成本。

参看图1和3，内导体3通过撑圈4撑起在外导体2内，换言之，内导体3与外导体2之间用撑圈4辅助支撑，可根据调试需要选择撑圈4使用数量，内导体3和外导体2的身部不接触，因而通过撑圈4撑起，内导体3和外导体2例如可以是同轴设置的，但是不作为限制。

优选的，骨架1的制材为玻璃纤维和尼龙混合材料，骨架1利用玻璃纤维和尼龙的混合粉末通过3D增材打印而成，零件结构可靠、生产迅速，介电常数一致性高，避免了天线电气调试产生的时间耗损耗，且3D打印可以打印更多复杂的结构，又适合批量快速制造。

参看图1-3，优选的，在螺旋线槽的两侧槽沿中至少一槽沿上设置有保护筋12，图中的骨架1的外壁的螺旋线槽的两侧槽沿上均设有保护筋12，以保护螺旋线槽内的螺旋线7。

在骨架1内壁上沿着螺旋线槽的方向上设置有第一加强筋13，该第一加强筋13也就是螺旋形加强筋，螺旋形加强筋与螺旋线槽之间的壁厚和骨架1其余部位壁厚形成均匀等厚壁厚。在骨架1内壁的周向和纵向上分别设置有至少一第二加强筋14和至少一第三加强筋15。骨架1内侧第二加强筋14共两条，呈圆周状分布在骨架1筒身内壁上，骨架1内侧第三加强筋15共四条，纵向均布在骨架1筒身内壁上。

本发明具有以下几个优点：通过骨架开设螺旋线槽来固定螺旋线，固定方式更可靠且使得天线更为轻便；3D打印实现了天线骨架的快速成形，比传统复材成形降低了90％时间，3D打印的天线骨架具有电性能一致性好的优点；铝合金外导体有效降低了天线整体重量；外导体内嵌铜螺套解决了螺旋线固定问题。本发明是螺旋测控天线理想的实现形式，适合批量生产、快速调试，可广泛应用于宇航测控天线领域。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (16)

1.一种螺旋天线，其特征在于，包括骨架，形成在所述骨架的外壁上的螺旋线槽，设置在所述骨架中的导体部，及螺旋线；其中，所述螺旋线的身部配合所述螺旋线槽连接，所述螺旋线的一端与导体部固定连接并连接在所述骨架的底部，所述螺旋线的另一端固定在所述骨架的靠近头部位置。

2.如权利要求1所述的螺旋天线，其特征在于，所述骨架包括柱形部，连接柱形部的锥形部，所述螺旋线槽螺旋开设在所述柱形部和锥形部的外壁上。

3.如权利要求2所述的螺旋天线，其特征在于，所述导体部包括置于所述骨架中且内部中空的外导体，及置于所述外导体内的内导体，所述外导体和内导体在底部固定连接且连接部位伸出于所述骨架的锥形部的端部，所述外导体的头部固定连接在所述柱形部的端部上。

4.如权利要求3所述的螺旋天线，其特征在于，所述内导体呈L字形，其中L字形的横部朝所述外导体弯曲且接触所述外导体的内壁，通过螺钉将外导体和所述内导体的横部连接。

5.如权利要求4所述的螺旋天线，其特征在于，还包括介质帽，连接在所述伸出于所述骨架的锥形部的端部的外导体和内导体上，所述介质帽上具有适应所述内导体形状的凸起，以保护所述内导体。

6.如权利要求3所述的螺旋天线，其特征在于，所述外导体的身部呈管状、头部呈圆盘状，所述外导体的头部固定连接在所述锥形部的端部，所述内导体内置在所述外导体的身部中且一端伸出于所述外导体的头部。

7.如权利要求6所述的螺旋天线，其特征在于，还包括设置在内导体和外导体的连接部位的插座，其内的插针用来实现信号引出。

8.如权利要求3所述的螺旋天线，其特征在于，所述锥形部的靠近端部至端部的一段部位呈柱形，以使所述外导体与所述锥形部的该一段部位周向全接触。

9.如权利要求3所述的螺旋天线，其特征在于，所述外导体的制材为铝合金，并在内外表面上镀金处理。

10.如权利要求3所述的螺旋天线，其特征在于，所述内导体的制材为铜合金，并在外表面上镀金处理。

11.如权利要求3所述的螺旋天线，其特征在于，所述内导体通过撑圈撑起在所述外导体内。

12.如权利要求1所述的螺旋天线，其特征在于，所述骨架的制材为玻璃纤维和尼龙的混合材料。

13.如权利要求1所述的螺旋天线，其特征在于，在所述螺旋线槽的两侧槽沿中至少一槽沿上设置有保护筋。

14.如权利要求1所述的螺旋天线，其特征在于，在所述骨架内壁上沿着所述螺旋线槽的方向上设置有第一加强筋。

15.如权利要求1所述的螺旋天线，其特征在于，在所述骨架内壁的周向和纵向上分别设置有至少一第二加强筋和至少一第三加强筋。

16.如权利要求1所述的螺旋天线，其特征在于，所述骨架通过3D打印增材制成。