CN107978839A - 一种无外壳千米级耐压防水天线 - Google Patents

Abstract

一种无外壳千米级耐压防水天线，属于通讯天线技术领域。包括金属底座、基座、电路板、天线，金属底座与基座相连接，基座顶部设有元件槽，金属底座中心对应基座线孔设有底座线孔，电路板对应元件槽上设置在基座顶部，电路板顶部设有基棒，基棒、电路板以及基座相固定连接，基棒外壁还设有天线槽，天线连接在电路板上且沿对应的天线槽延伸至基棒顶部，电路板底部设有屏蔽线缆，屏蔽线缆延伸至金属底座外部，基棒和基座外侧设有防水涂层。解决了现有天线由于采用硬质耐压壳造成的耐压能力与卫通信号衰减之间的矛盾，生产成本低，在保证了信号稳定性的同时，能通过内承压的方式达到更好的耐压效果，可以有效适应水下千米级环境，大大提高了实用性。

Description

一种无外壳千米级耐压防水天线

技术领域

本发明涉及一种无外壳千米级耐压防水天线，属于通讯天线技术领域。

背景技术

目前，卫星天线通常用于全球定位系统或者卫星通讯系统的相关设备中，也是具备实时或准实时数据卫通传输能力以及全球定位能力的海洋作业设备或平台必不可少的重要部件。由于海洋是一个三维空间，海洋作业设备或平台不仅要在海面进行卫星通讯或定位，还需要潜入水下作业。在此过程中，卫星天线也会随着设备或平台潜入水下，这就要求卫星天线需要具备一定的防水耐压能力，保证天线在深达千米的水下环境中不损坏，不漏水，并在随设备上升到海面后，完成卫星信号传输。现有技术中，卫星天线通常封装于耐压防水外壳中。然而，无论是将天线与监测设备或平台整体封装在硬质耐压壳内，还是将天线单独封装在自己的耐压壳内，此类技术都面临硬质外壳耐压能力与天线收发卫通信号强度、质量之间的矛盾。即，一方面期望减小耐压壳厚度或采用非金属材料，从而降低耐压壳对天线信号的阻挡与衰减；另一方面，又期望增加耐压壳厚度或采用金属材料，以提高天线的耐压能力，满足设备或平台作业水深的要求。这一矛盾，一方面限制了设备及平台进入更深水中的作业能力，另一方面也大大降低了天线在海面通讯信号质量和通讯效率。这一矛盾也使天线防水耐压壳成为整个系统中较薄弱的部分，一旦设备的作业水深在某些特殊情况下超出预定深度时，增加的水压会导致天线外壳破损，进而天线短路，卫通传输失效，影响整个系统的使用与安全。如果考虑到通讯数据的价值，则由于卫通天线受损造成的损失会更高。

如中国专利(申请公布号CN106025542)公开了“一种耐压天线”，包括弹性外壳，弹性外壳的一侧安装密封接头，密封接头上设置供线缆穿过的通孔；弹性外壳内封装有耐压内壳，耐压内壳内安装天线，弹性外壳内还设有连接耐压内壳和密封接头通孔的线缆槽，与天线电连接的线缆经上述线缆槽和密封接头通孔穿出耐压天线外。该天线虽然在一定程度上提升了天线抗撞击与抗机械疲劳能力，但是并没有解决硬质外壳耐压能力与卫通信号强度、质量之间的矛盾。随着水压升高，壳体结构依然存在破损的风险，同时线缆槽部分稳定性不高，在海面海浪拍击下，容易变形弯折，造成信号传输的不稳定，以及对天线内部的弯曲疲劳损害。

针对上述已有技术状况，本发明申请人做了大量反复而有益的探索，最终产品取得了有效的成果，并且形成了下面将要介绍的内承压式天线的技术方案。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供了一种无外壳千米级耐压防水天线，生产成本低，在保证了卫通信号质量的同时，通过无刚性防水外壳的内承压方式达到更好的耐压效果，可以有效适应水下千米级环境，大大提高了实用性。

要达到上述目的，需要重点解决以下问题：一是整体内承压结构，实现以深度剧烈变化下的微形变内承压材料对表面弹性防水涂层的平滑无缝隙支撑，避免弹性防水涂层在水压下破损；二是天线信号方向性均匀，避免由于天线信号方向选择性强，造成天线随波浪摇摆时的卫通信号丢失现象；三是满足天线完整结构及电磁性能前提下，以非金属材料增强天线与基座整体机械强度，使天线整体能够承受海浪拍击造成的弯折破坏；四是多种材质表面的整体防水涂层处理及接缝处保护等细节及工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种无外壳千米级耐压防水天线，包括金属底座、基座、电路板、棒状天线，所述的金属底座顶端面与基座底端面固定连接，所述的基座顶部设有元件槽，所述的元件槽通过基座内部设置的基座线孔连通至基座底部，所述的金属底座中心对应基座线孔设有底座线孔，所述的电路板对应元件槽设置在基座顶部，所述的电路板顶部设有棒状天线的基棒，所述的基棒、电路板以及基座相固定连接，所述的基棒外壁还设有螺旋天线槽，所述的天线连接在电路板上且沿对应的天线槽延伸至基棒顶部，所述的电路板底部连有屏蔽线缆，所述的屏蔽线缆分别穿过元件槽、基座线孔以及底座线孔延伸至金属底座外部，所述的基棒和基座外侧设有防水涂层。

进一步地，所述的金属底座顶端面与基座底端面通过多个内六角螺栓固定连接，所述的内六角螺栓位于同一圆形轨迹上且均匀设置。

进一步地，所述的金属底座与基座相接触端面上位于内六角螺栓所处圆形轨迹内侧设有O型圈。

进一步地，所述的基座底部设有安装槽，所述的基座包括316不锈钢材料，所述的元件槽与安装槽通过基座中心设置的基座线孔相连通，所述的屏蔽线缆分别穿过元件槽、基座线孔、安装槽以及底座线孔延伸至金属底座外部，所述的金属底座底部设有外螺纹。

进一步地，所述的基棒底部设有多个定位盲孔，所述的基棒包括万米级耐高压浮体材料，所述的电路板和基座上垂直对应基棒定位盲孔位置还分别设有定位孔，所述的定位盲孔和定位孔中设置有加强筋，所述的加强筋包括ABS工程塑料材料，所述的加强筋设为直径不同的两段，且直径较小一段上设有外螺纹，所述的加强筋上直径较小一段分别穿过电路板和基座，且延伸至安装槽中通过安装螺母将基棒、电路板与基座相固定，所述的加强筋上直径较大一段埋设在基棒底部的定位盲孔中。

进一步地，所述的定位盲孔设有三个且均匀设置在基棒底部以中心为轴的圆形轨迹上。

进一步地，所述的加强筋上直径较大一段过度配合在基棒底部的定位盲孔中，且通过固化粘合剂加强阻尼。

进一步地，所述的天线槽均匀设有四条且自下而上同向旋转，所述的天线设有四条且分别连接在电路板上相间距90度的四个方向边缘，四条所述的天线分别沿对应的天线槽同向旋转延伸至基棒顶部。

进一步地，所述的基座顶端面与垂直设置的基棒夹角处还设有顺滑填充体，所述的顺滑填充体包括树脂材料，所述的防水涂层均匀包覆涂装在基棒、顺滑填充体以及基座外侧，所述的防水涂层包括聚脲材料。

进一步地，所述的金属底座顶端面外沿还设置有预定高度的底座挡板，所述的底座挡板与基座外侧的防水涂层之间留有预定间隙，且预定间隙中灌注有密封胶，所述的密封胶包括树脂胶合剂材料。

本发明的有益效果：

1.该装置生产成本低，在保证了卫通信号质量的同时，能通过内承压的方式达到更好的耐压效果，可以有效适应水下千米级环境，大大提高了实用性；

2.防水涂层在达到防水效果的同时，利用聚脲等弹性材料能在海浪拍击时对结构整体实现一定的减震效果；

3.基座与金属底座之间设置的O型圈可以防止水从金属底座与基座之间接合面进入安装槽，进而进入元件槽等内部空间；

4.采用加强筋可以将基棒与基座连接为一体，提高基棒与基座连接点抗弯折力臂，增强天线整体抗冲击强度，防止海浪拍击下基棒与基座的折断分离；

5.元件槽可用于容纳电路板上元器件，以保证电路板与基座端面平整配合，安装槽可用于容纳安装螺母与加强筋的配合结构，以保证基座端面与金属底座端面平整配合；

6.顺滑填充体能够紧密支撑防水涂层，防止防水涂层在基棒与基座结合面直角处出现悬空，内部没有支撑的悬空防水涂层会在水压作用下破损，使防水作用失效，顺滑填充体增强了防水涂层的实用性和可靠性；

7.利用底座挡板与基座外侧防水涂层之间形成的间隙槽灌注密封胶，可以进一步提升天线整体结构强度，同时可以保护基座底端面上防水涂层与基座侧壁的间隙。当防水涂层与基座由于不同材质间热膨胀系数不同，出现相对滑动后，该间隙槽灌注密封胶结构可以防止基座底端面上防水涂层与基座侧壁间隙渗水，增强了内承压式防水天线的实用性和可靠性；

8.采用基棒表面雕刻天线槽嵌入天线，可以有效保证缠绕天线后的基棒表面平整、顺滑，使防水涂层与基棒表面紧密贴合，防止防水涂层与基棒之间存在气泡空隙，避免空隙在水压作用下破损，防水层失效的后果；

9.采用多条天线螺旋延伸，可以形成全向天线，提高各方向信号的均匀性，减少信号覆盖盲区，可以有效减少天线随波浪摇摆造成的卫通信号中断，螺旋天线相较于同长度的直线天线外形结构更紧凑，受海浪冲击作用力臂更小，效率更高，信号更强。

10.金属底座底部设置用于与其它设备防水接口相匹配的外螺纹，加装O型圈后可以保证金属底座与设备或平台安装处的防水性能，外螺纹结构更加便于天线在设备或平台上的更换拆装，增强了天线整体的实用性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明在图1中A处的局部结构放大图；

图3为本发明中天线的安装结构示意图。

图中，金属底座1、底座线孔11、底座挡板12、O型圈13、基座2、元件槽21、基座线孔22、安装槽23、电路板3、基棒4、定位盲孔41、天线槽42、防水涂层5、顺滑填充体51、加强筋6、安装螺母61、内六角螺栓7、密封胶8、天线9、屏蔽线缆91。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种无外壳千米级耐压防水天线，包括金属底座1、底座线孔11、底座挡板12、O型圈13、基座2、元件槽21、基座线孔22、安装槽23、电路板3、基棒4、定位盲孔41、天线槽42、防水涂层5、顺滑填充体51、加强筋6、安装螺母61、内六角螺栓7、密封胶8、天线9、屏蔽线缆91，所述的金属底座1顶端面与基座2底端面通过多个内六角螺栓7固定连接，所述的内六角螺栓7位于同一圆形轨迹上且均匀设置，所述的金属底座1与基座2相接触端面上位于内六角螺栓7所处圆形轨迹内侧设有一个O型圈13，可以防止水从金属底座与基座之间接合面进入安装槽，进而进入元件槽等内部空间。

所述的基座2包括但不限于316不锈钢材料，基座2顶部设有元件槽21，底部设有安装槽23，所述的元件槽21与安装槽23通过基座2中心设置的基座线孔22相连通，所述的金属底座1中心对应基座线孔22设有一个底座线孔11，底部设有用于与其它设备防水接口相匹配的外螺纹，所述的电路板3上设置在基座2顶部且电路板3上的元件设置在元件槽21中，可用于容纳电路板3上元器件，以保证电路板3与基座2端面紧密配合，所述的电路板3顶部设有基棒4，所述的基棒4包括但不限于万米级耐高压浮体材料，基棒4底部以中心为轴的圆形轨迹上均匀设有三个定位盲孔41，所述的电路板3和基座2上垂直对应定位盲孔41位置还分别设有定位孔，所述的加强筋6设为直径不同的两段，且直径较小一段上设有外螺纹，所述的加强筋6上直径较小一段分别穿过电路板3和基座2，且延伸至安装槽23中通过外螺纹与安装螺母61固定，所述的加强筋6上直径较大一段过度配合埋设在基棒4底部的定位盲孔41中，且通过固化粘合剂加强阻尼，加强筋6包括但不限于ABS工程塑料材料，可以更好地增强基棒4与基座的连接强度，增强天线整体抗海浪冲击能力。

所述的基棒4外壁还均匀雕刻四条自下而上同向旋转的天线槽42，嵌入天线后可以有效保证防水涂层5内表面与基棒表面的紧密贴合，所述的天线9设有四条且分别连接在电路板3上相间距90度的四个方向边缘，四条所述的天线9分别沿对应的天线槽42同向旋转延伸至基棒4顶部，所述的电路板3底部设有屏蔽线缆91，所述的屏蔽线缆91分别穿过元件槽21、基座线孔22、安装槽23以及底座线孔11延伸至金属底座1外部。

所述的基座2顶端面与垂直设置的基棒4夹角处还设有一圈顺滑填充体51，所述的顺滑填充体51包括但不限于树脂材料，使防水涂层5表面涂装更平整，顺滑填充体能够紧密支撑防水涂层，防止防水涂层在基棒与基座结合面直角处出现悬空，内部没有支撑的悬空防水涂层会在水压作用下破损，使防水作用失效，顺滑填充体增强了天线的实用性和可靠性，所述的基棒4、顺滑填充体51以及基座2外侧均匀包覆涂装有一个防水涂层5，所述的防水涂层5包括但不限于聚脲材料，在达到防水效果的同时，利用弹性材料能在海浪拍击时对结构整体实现一定的减震效果，所述的金属底座1顶端面外沿还设有一圈底座挡板12，所述的底座挡板12设有预定高度，底座挡板12与基座2外侧的防水涂层5之间留有预定间隙，且预定间隙中灌注有密封胶8，所述的密封胶8包括但不限于树脂胶合剂材料，可以进一步提升天线整体结构强度，同时可以保护防水涂层与基座侧壁的层间隙。当防水涂层与基座由于不同材质间热膨胀系数不同，出现相对滑动后，该间隙槽灌注密封胶结构可以防止防水基座底部侧壁与涂层间可能出现的渗水，该装置生产成本低，无硬质外壳保证了卫通信号质量的同时，通过内承压的方式达到更好的耐压效果，可以有效适应水下千米级环境，大大提高了天线性能与实用性。

该装置在安装时，首先将加强筋6过度配合在基棒4上的定位盲孔41中，将电路板3紧密安装在基棒4的底部，将电路板3上的天线9容纳在天线槽42中，将加强筋6分别穿过电路板3和基座2，并到达安装槽23中，同时将电路板3上的元件容纳在元件槽21中，使电路板3紧密安装在基座2顶部，同时将电路板3底部的屏蔽线缆91分别穿过元件槽21、基座线孔22和安装槽23延伸至基座2外部，用安装螺母61固定加强筋6，将基棒4，电路板3，基座2串连在一起，在基座2和基棒4夹角处沿倒角方向放置一圈预制顺滑填充体51，进而将聚脲材料采用涂装工艺均匀包覆到基棒4、顺滑填充体51以及基座2外侧形成防水涂层5。

将顶部预置O型圈13的金属底座1通过内六角螺栓7固定在基座2底部，同时将屏蔽线缆91穿过底座线孔11延伸至金属底座1外部，在金属底座1边缘的底座挡板12与基座2外侧的防水涂层5间隙中灌注密封胶8即可。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无外壳千米级耐压防水天线，其特征在于：包括金属底座、基座、电路板、天线，所述的金属底座顶端面与基座底端面固定连接，所述的基座顶部设有元件槽，所述的元件槽通过基座内部设置的基座线孔连通至基座底部，所述的金属底座中心对应基座线孔设有底座线孔，所述的电路板对应元件槽上设置在基座顶部，所述的电路板顶部设有基棒，所述的基棒、电路板以及基座相固定连接，所述的基棒外壁还设有天线槽，所述的天线连接在电路板上且沿对应的天线槽延伸至基棒顶部，所述的电路板底部设有屏蔽线缆，所述的屏蔽线缆分别穿过元件槽、基座线孔以及底座线孔延伸至金属底座外部，所述的基棒和基座外侧设有防水涂层。

2.如权利要求1所述的一种无外壳千米级耐压防水天线，其特征是，所述的金属底座顶端面与基座底端面通过多个内六角螺栓固定连接，所述的内六角螺栓位于同一圆形轨迹上且均匀设置。

3.如权利要求2所述的一种无外壳千米级耐压防水天线，其特征是，所述的金属底座与基座相接触端面上位于内六角螺栓所处圆形轨迹内侧设有O型圈。

4.如权利要求1所述的一种无外壳千米级耐压防水天线，其特征是，所述的基座底部设有安装槽，所述的基座包括316不锈钢材料，所述的元件槽与安装槽通过基座中心设置的基座线孔相连通，所述的屏蔽线缆分别穿过元件槽、基座线孔、安装槽以及底座线孔延伸至金属底座外部，所述的金属底座底部设有外螺纹。

5.如权利要求4所述的一种无外壳千米级耐压防水天线，其特征是，所述的基棒底部设有定位盲孔，所述的基棒包括万米级耐高压浮体材料，所述的电路板和基座上垂直对应定位盲孔位置还分别设有定位孔，所述的定位盲孔和定位孔中设置有加强筋，所述的加强筋包括ABS工程塑料材料，所述的定位孔中设有内螺纹，所述的加强筋设为直径不同的两段，且直径较小一段上设有外螺纹，所述的加强筋上直径较小一段分别穿过电路板和基座，且延伸至安装槽中通过安装螺母固定，所述的加强筋上直径较大一段设置在基棒底部的定位盲孔中。

6.如权利要求5所述的一种无外壳千米级耐压防水天线，其特征是，所述的定位盲孔设有三个且均匀设置在基棒底部以中心为轴的圆形轨迹上。

7.如权利要求5所述的一种无外壳千米级耐压防水天线，其特征是，所述的加强筋上直径较大一段过度配合在基棒底部的定位盲孔中，且通过固化粘合剂加强阻尼。

8.如权利要求1所述的一种无外壳千米级耐压防水天线，其特征是，所述的天线槽均匀设有四条且自下而上同向旋转，所述的天线设有四条且分别连接在电路板上相间距90度的四个方向边缘，四条所述的天线分别沿对应的天线槽同向旋转延伸至基棒顶部。

9.如权利要求1所述的一种无外壳千米级耐压防水天线，其特征是，所述的基座顶端面与垂直设置的基棒夹角处还设有顺滑填充体，所述的顺滑填充体包括树脂材料，所述的防水涂层均匀包覆涂装在基棒、顺滑填充体以及基座外侧，所述的防水涂层包括聚脲材料。

10.如权利要求1所述的一种无外壳千米级耐压防水天线，其特征是，所述的金属底座顶端面外沿还设置有预定高度的底座挡板，所述的底座挡板与基座外侧的防水涂层之间留有预定间隙，且预定间隙中灌注有密封胶，所述的密封胶包括树脂胶合剂材料。