CN106788757B - 一种柔性垫圈结构的光学天线 - Google Patents

Abstract

本发明为一种柔性垫圈结构的光学天线，前、后面板的中心孔套于收发镜筒前端，且固定于天线外壳，套装于收发镜筒的柔性垫圈嵌于后面板的中心孔内，固定于扣合的前、后面板之间，方位电机和俯仰电机直接联接收发镜筒后端。当二电机驱动收发镜筒后端，有弹性的柔性垫圈允许收发镜筒在方位、俯仰方向小角度转动。实现天线调节，保持正常通信。环形柔性垫圈外径与前后面板的中心孔孔径相配合，径向凸齿形成内圈直径与收发镜筒外径配合。收发镜筒上依次安装防脱垫圈、柔性垫圈、固定垫圈、外压圈，使安装稳固。本发明柔性垫圈替代双轴万向支架，减少零件、紧凑结构，缩减重量，降低成本，且柔性垫圈可减震，保护收发光路。

Description

一种柔性垫圈结构的光学天线

技术领域

本发明涉及光学天线技术领域，具体为一种柔性垫圈结构的光学天线。

背景技术

在无线光通信系统中，需要面对面架设2台光学天线，光学天线光路发散角小，传输距离远，通常架设在楼宇、高塔、车辆顶，二天线之间必须无遮挡。在高处架设的天线受地表震动、风和温度变化等都会使原本双向对准的激光束相互偏离，造成光路故障、通信误码或中断。因此光学天线系统需要增配对光束的自动跟踪的设施来克服光束的偏移。传统的光学天线自动跟踪设施为了实现方位和俯仰方向的转动，结构上要增加一个控制方位角的转动轴和一个控制俯仰角度的转动轴、配置控制二轴转动的电机以及天线的万向支架，导致光学天线体积和重量增加不少，不仅提高了设备成本，也增加了对天线安装位置的要求，安装过程的装配调试复杂，安装维护成本均上升。

发明内容

本发明的目的是设计一种柔性垫圈结构的光学天线，用柔性垫圈联接收发光路和天线外壳，代替传统的双转轴式万向支架结构，减少了零件数量、体积、重量，降低了光学天线生产成本，减少了天线调试、装配流程。

本发明设计的一种柔性垫圈结构的光学天线，包括天线外壳、外壁为收发镜筒的收发光路、方位电机和俯仰电机。收发镜筒、方位电机和俯仰电机均安装于天线外壳内，柔性垫圈套装固定于收发镜筒前端，前、后面板均有与收发镜筒配合的中心孔，套装于收发镜筒前端，前、后面板与天线外壳配合，且固定于天线外壳前端，柔性垫圈嵌于后面板的中心孔内，固定于相互扣合的前、后面板之间，方位电机和俯仰电机直接联接和驱动收发镜筒后端。由于柔性垫圈有弹性，当收发镜筒后端被方位电机和俯仰电机驱动时，允许收发镜筒方位、俯仰方向上的小角度转动，转动角度达±2°。当天线因为震动等外部因素改变方向时，方位电机和俯仰电机调节天线的方位角和/或俯仰角的改变，使天线状态还原，保持正常通信。

所述柔性垫圈为环形，外径与前、后面板的中心孔孔径相配合，环壁厚为1～6mm，环内有3～8个径向凸齿，径向凸齿顶端形成内圈，内圈直径与收发镜筒外径配合，径向凸齿高度为6～12mm，柔性垫圈的轴向宽度为3～8mm。

后面板的中心孔为台阶孔，中心孔前孔直径与柔性垫圈外径相等，前孔的深度等于柔性垫圈轴向宽度；中心孔的后孔直径小于柔性垫圈外径、大于收发镜筒前端外径。前面板的中心孔的直径小于柔性垫圈外径、大于收发镜筒前端外径。前面板和后面板上有相互配合的连接孔，还有与天线外壳连接的固定孔。柔性垫圈嵌在后面板中心孔的前孔内，止于后孔的台阶，柔性垫圈的前端面与后面板的前端面平齐。前面板与后面板扣合，螺钉经前后面板的连接孔连接二面板并将二面板与天线外壳连接，前面板压紧固定柔性垫圈。收发镜筒穿过柔性垫圈从前面板中心孔内伸出。

所述柔性垫圈为铜垫圈、铝垫圈、银垫圈、钢垫圈、橡胶垫圈或者硅胶垫圈中的任一种，使用不同材料的柔性垫圈装配的天线结构的最大偏转角度不同。

收发镜筒紧箍件之前的收发镜筒前端外壁有两重台阶，第一重台阶的外径大于柔性垫圈的径向凸齿形成内圈的内径、小于后面板后孔内径，第一重台阶的宽度等于防脱垫圈的轴向厚度；第二重台阶外径等于柔性垫圈径向凸齿形成内圈的内径。第一重台阶外壁有螺纹，防脱垫圈旋在其上，以防收发镜筒位移过大时脱落。柔性垫圈径向凸齿形成的内圈紧包收发镜筒第二重台阶外壁，收发镜筒第二重台阶前端的外壁有螺纹，外压圈从收发镜筒前端旋入，将柔性垫圈固定垫圈压紧固定。

所述防脱垫圈的外壁有台阶，后端外径大于后面板后孔内径，前端外径小于后面板后孔内径。后面板中心孔套在防脱垫圈前端上，后面板的后端面与防脱垫圈的外壁台阶之间有轴向间隙。

所述柔性垫圈前方还有固定垫圈，固定垫圈内径与柔性垫圈径向凸齿形成的内圈内径相等，外径小于前面板中心孔内径，固定垫圈后端有与柔性垫圈的3～8个径向凸齿间隙相配合的3～8个轴向凸齿，固定垫圈套在收发镜筒第二重台阶上，固定垫圈的轴向凸齿插在柔性垫圈的径向凸齿之间，以防柔性垫圈的转动、与收发镜筒发生相对滑动。外压圈从收发镜筒前端旋入，将固定垫圈和柔性垫圈压紧固定。

所述外压圈的外壁有台阶，后端外径小于前面板中心孔内径，前端外径大于前面板中心孔内径。外压圈后端有部分插在前面板中心孔内，外压圈的外壁台阶与前面板的前端面之间有轴向间隙。所述外压圈中心孔的前端有向中心的凸台，凸台高度小于收发镜筒前端的筒壁。外压圈旋入收发镜筒前端，其孔端的凸台作为止口卡在收发镜筒的筒口，径向定位，以免外压圈旋入过紧损坏固定垫圈和/或柔性垫圈。

为了防止柔性垫圈与天线外壳或收发镜筒发生相对运动，柔性垫圈的内圈、外圈和径向凸齿与其它零件接触配合的面，以及收发镜筒、前后面板及固定垫圈与柔性垫圈接触配合的面均为锯齿形状，接触面互相咬合在一起，保证其连接强度

柔性垫圈的内外圈、径向凸齿及前后端面均涂覆粘结剂，使柔性垫圈与收发镜筒、前后面板及固定垫圈粘结，以保证柔性垫圈的固定。

在装配完成之后，防脱垫圈、外压圈、前面板和后面板构成限位结构，以防收发镜筒前后位移过大，从天线外壳脱落。

与现有技术相比，本发明一种柔性垫圈结构的光学天线的优点为：1、柔性垫圈完全替代传统的2轴万向支架式结构，方位电机和俯仰电机直接驱动收发镜筒后端，减少零件数量、紧凑结构，使光学天线的体积缩减40％左右，重量缩减30％左右，且便于包装、运输、开通架设；2、柔性垫圈采用化学性质稳定、不易老化变形、有较高机械强度且重量轻的金属或合成材料，使本结构体积重量都大大缩减，且经久耐用；3、柔性垫圈具有一定减震作用，保护收发镜筒即收发光路，避免因颠簸、地表震动、风力、温度变化等导致光路收、发不同轴，影响通信效果；4、柔性垫圈显著减少了天线体积、重量和零件数量，有效地降低原材料成本、制造成本以及运输、架设、调试的人力成本。

附图说明

图1为本柔性垫圈结构的光学天线实施例侧视剖面示意图；

图2为图1中M部分的收发镜筒前端局部剖面示意图；

图3为本柔性垫圈结构的光学天线实施例柔性垫圈结构示意图；

图4为本柔性垫圈结构的光学天线实施例柔性垫圈与前、后面板装配关系示意图；

图5为本柔性垫圈结构的光学天线实施例的固定垫圈结构示意图；

图6为本柔性垫圈结构的光学天线实施例收发镜筒前端柔性垫圈与其它垫圈的装配示意图。

图中标号为：

1、外压圈，2、前面板，3柔性垫圈，31、径向凸齿，4、后面板，5、防脱垫圈，6、方位电机，7、俯仰电机，8、天线外壳，9、收发镜筒，10、固定垫圈，101、轴向凸齿。

具体实施方式

为了使本发明技术方案更加清晰，下面结合附图，对本发明做进一步的详细说明。

本柔性垫圈结构的光学天线实施例如图1所示，包括天线外壳8、外壁为收发镜筒9的收发光路、方位电机6和俯仰电机7。收发镜筒9、方位电机6和俯仰电机7均安装于天线外壳8内。本例硅胶垫圈作为柔性垫圈3套装固定于收发镜筒9前端，前面板2和后面板4均有与收发镜筒9配合的中心孔，套装于收发镜筒9前端，前面板2和后面板4与天线外壳8配合，且固定于天线外壳8前端，柔性垫圈3嵌于后面板4的中心孔内，固定于相互扣合的前面板2和后面板4之间，方位电机6和俯仰电机7直接联接和驱动收发镜筒9后端。

如图3所示，本例柔性垫圈3为环形，外径与前面板2和后面板4的中心孔孔径相配合，环壁厚为5mm，环内有4个径向凸齿31，径向凸齿31顶端形成内圈，内圈直径与收发镜筒9外径配合，本例径向凸齿31高度为8mm，柔性垫圈3的轴向宽度为6mm。

如图1、2和4所示，本例后面板4的中心孔为台阶孔，中心孔前孔直径与柔性垫圈3外径相等，前孔的深度等于柔性垫圈3轴向宽度；中心孔的后孔直径小于柔性垫圈3外径、大于收发镜筒9前端外径。前面板2的中心孔的直径小于柔性垫圈3外径、大于收发镜筒9前端外径。前面板2和后面板4上有相互配合的连接孔，还有与天线外壳8连接的固定孔。柔性垫圈3嵌在后面板4中心孔的前孔内，止于后孔的台阶，柔性垫圈3的前端面与后面板4的前端面平齐。前面板2与后面板4扣合，螺钉经前面板2和后面板4的连接孔连接二面板并将二面板与天线外壳8连接，前面板2压紧固定柔性垫圈3。收发镜筒9穿过柔性垫圈3从前面板2中心孔内伸出。

如图1、2和6所示，本例收发镜筒9紧箍件之前的收发镜筒9前端外壁有两重台阶，第一重台阶的外径大于柔性垫圈3的径向凸齿形成内圈的内径、小于后面板4后孔内径，第一重台阶的宽度等于防脱垫圈5的轴向厚度；第二重台阶外径等于柔性垫圈3径向凸齿形成内圈的内径。

第一重台阶外壁有螺纹，防脱垫圈5旋在其上，以防收发镜筒9位移过大时脱落。防脱垫圈5的外壁有台阶，后端外径大于后面板4后孔内径，前端外径小于后面板4后孔内径。后面板4中心孔套在防脱垫圈5前端上，后面板4的后端面与防脱垫圈5的外壁台阶之间有轴向间隙。柔性垫圈3径向凸齿形成的内圈紧包收发镜筒9第二重台阶外壁。柔性垫圈3前方还有固定垫圈10，本例固定垫圈10如图5所示，固定垫圈10内径与柔性垫圈径向凸齿31形成的内圈内径相等，外径小于前面板2中心孔内径，固定垫圈10后端有与柔性垫圈3的4个径向凸齿31间隙相配合的4个轴向凸齿101。固定垫圈10套在收发镜筒9第二重台阶上，固定垫圈10的轴向凸齿101插在柔性垫圈3的径向凸齿31之间。收发镜筒9在固定垫圈10前的第二重台阶外壁有螺纹，外压圈1从收发镜筒9前端旋入，将固定垫圈10和柔性垫圈3压紧固定。

外压圈1的外壁有台阶，后端外径小于前面板2中心孔内径，前端外径大于前面板2中心孔内径。外压圈1后端有部分插在前面板2中心孔内，外压圈1的外壁台阶与前面板2的前端面之间有轴向间隙。

本例柔性垫圈3的内圈、外圈以及收发镜筒9、前面板2和后面板4及固定垫圈10与之接触配合的面均为锯齿形状，接触面互相咬合在一起，保证其连接强度

本例柔性垫圈3的内圈、外圈、径向凸齿31及前后端面均涂覆粘结剂，使柔性垫圈3与收发镜筒9、前面板2和后面板4及固定垫圈10粘结，以保证柔性垫圈3的固定。

本例装配完成之后，防脱垫圈5、外压圈1、前面板2和后面板4构成限位结构，以防收发镜筒9前后位移过大，从天线外壳8脱落。

上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性垫圈结构的光学天线，包括天线外壳(8)、外壁为收发镜筒(9)的收发光路、方位电机(6)和俯仰电机(7)，收发镜筒(9)、方位电机(6)和俯仰电机(7)均安装于天线外壳(8)内；其特征在于：

柔性垫圈(3)套装固定于收发镜筒(9)前端，前面板(2)和后面板(4)均有与收发镜筒(9)配合的中心孔、套装于收发镜筒(9)，前面板(2)和后面板(4)与天线外壳(8)配合，且固定于天线外壳(8)前端，柔性垫圈(3)嵌于后面板(4)的中心孔内，固定于相互扣合的前面板(2)和后面板(4)之间，方位电机(6)和俯仰电机(7)直接联接和驱动收发镜筒(9)后端。

2.根据权利要求1所述的柔性垫圈结构的光学天线，其特征在于：

所述柔性垫圈(3)为环形，外径与前面板(2)和后面板(4)的中心孔孔径相配合，环壁厚为1～6mm，环内有3～8个径向凸齿(31)，径向凸齿(31)顶端形成内圈，内圈直径与收发镜筒(9)外径配合，径向凸齿(31)高度为6～12mm，柔性垫圈(3)的轴向厚度为3～8mm。

3.根据权利要求1所述的柔性垫圈结构的光学天线，其特征在于：

所述柔性垫圈(3)为铜垫圈、铝垫圈、银垫圈、钢垫圈、橡胶垫圈或者硅胶垫圈中的任一种。

4.根据权利要求2所述的柔性垫圈结构的光学天线，其特征在于：

所述后面板(4)的中心孔为台阶孔，中心孔前孔直径与柔性垫圈(3)外径相等，前孔的深度等于柔性垫圈(3)轴向宽度；中心孔的后孔直径小于柔性垫圈(3)外径、大于收发镜筒(9)前端外径；前面板(2)的中心孔的直径小于柔性垫圈(3)外径、大于收发镜筒(9)前端外径；前面板(2)和后面板(4)上有相互配合的连接孔，还有与天线外壳(8)连接的固定孔；柔性垫圈(3)嵌在后面板(4)中心孔的前孔内，止于后孔的台阶，柔性垫圈(3)的前端面与后面板(4)的前端面平齐；前面板(2)与后面板(4)扣合，螺钉经前面板(2)和后面板(4)的连接孔连接前面板(2)和后面板(4)，并将前面板(2)、后面板(4)与天线外壳(8)连接，前面板(2)压紧固定柔性垫圈(3)；收发镜筒(9)穿过柔性垫圈(3)从前面板(2)中心孔内伸出。

5.根据权利要求4所述的柔性垫圈结构的光学天线，其特征在于：

收发镜筒(9)紧箍件之前的收发镜筒(9)前端外壁有两重台阶，第一重台阶的外径大于柔性垫圈(3)的径向凸齿(31)形成内圈的内径、小于后面板(4)后孔内径，第一重台阶的宽度等于防脱垫圈(5)的轴向厚度；第二重台阶外径等于柔性垫圈(3)径向凸齿(31)形成内圈的内径；

第一重台阶外壁有螺纹，防脱垫圈(5)旋在其上；柔性垫圈(3)径向凸齿(31)形成的内圈紧包收发镜筒(9)第二重台阶外壁，收发镜筒(9)

第二重台阶前端外壁有螺纹，外压圈(1)从收发镜筒(9)前端旋入，将柔性垫圈(3)压紧固定。

6.根据权利要求5所述的柔性垫圈结构的光学天线，其特征在于：

所述防脱垫圈(5)的外壁有台阶，后端外径大于后面板(4)后孔内径，前端外径小于后面板(4)后孔内径；后面板(4)中心孔套在防脱垫圈(5)前端上，后面板(4)的后端面与防脱垫圈(5)的外壁台阶之间有轴向间隙。

7.根据权利要求5所述的柔性垫圈结构的光学天线，其特征在于：

所述柔性垫圈(3)前方还有固定垫圈(10)，固定垫圈(10)内径与柔性垫圈(3)的径向凸齿(31)形成的内圈内径相等，固定垫圈(10)外径小于前面板(2)中心孔内径，固定垫圈(10)后端有与柔性垫圈(3)的3～8个径向凸齿(31)间隙相配合的3～8个轴向凸齿(101)，固定垫圈(10)套在收发镜筒(9)第二重台阶上，固定垫圈(10)的轴向凸齿(101)插在柔性垫圈(3)的径向凸齿(31)之间，外压圈(1)从收发镜筒(9)前端旋入，将固定垫圈(10)和柔性垫圈(3)压紧固定。

8.根据权利要求5所述的柔性垫圈结构的光学天线，其特征在于：

所述外压圈(1)的外壁有台阶，后端外径小于前面板(2)中心孔内径，前端外径大于前面板(2)中心孔内径；外压圈(1)后端有部分插在前面板(2)中心孔内，外压圈(1)的外壁台阶与前面板(2)的前端面之间有轴向间隙。

9.根据权利要求7所述的柔性垫圈结构的光学天线，其特征在于：

所述柔性垫圈(3)的内圈、外圈和径向凸齿(31)与其它零件接触配合的面，以及收发镜筒(9)、前面板(2)和后面板(4)及固定垫圈(10)与柔性垫圈(3)接触配合的面均为锯齿形状，各接触面互相咬合在一起。

10.根据权利要求7所述的柔性垫圈结构的光学天线，其特征在于：

所述柔性垫圈(3)的内圈、外圈、径向凸齿(31)及前后端面均涂覆粘结剂，柔性垫圈(3)与收发镜筒(9)、前面板(2)和后面板(4)及固定垫圈(10)粘结。