CN111129721A - 一种可展开螺旋天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可展开螺旋天线，包括天线底座、螺旋天线、若干个臂间支撑装置、螺距控制装置及天线盖板，螺旋天线包括若干个呈螺旋状的辐射臂，若干个臂间支撑装置沿轴向分布于螺旋天线的内圆周上，用于保证各辐射臂的横向间距；螺距控制装置设置于天线盖板与臂间支撑装置、相邻的臂间支撑装置以及臂间支撑装置与天线底座之间，螺距控制装置包括沿周向均布在螺旋天线的周围的若干个柔性支撑丝，螺距控制装置用于保证螺旋天线的纵向螺距，本发明提供的一种可展开螺旋天线利用辐射臂自身回复力和臂间支撑装置及螺距控制装置的相互作用，实现大尺寸螺旋天线的收拢展开，降低了大尺寸螺旋天线的重量和体积，从而极大的减少了螺旋天线的安装空间。

Description

一种可展开螺旋天线

技术领域

本发明属于天线的设计领域，尤其涉及一种可展开螺旋天线。

背景技术

螺旋天线是一种在宇航领域得到广泛应用的天线，具有较高的增益和优良的圆极化辐射性能。作为卫星通信系统的重要设备，大尺寸螺旋天线是实现AIS/VDES等低频波段及高增益通信的重要前提。

目前，为了降低螺旋天线的重量及体积，螺旋天线宜采用柔性支撑的方式，对于小型螺旋天线现已实现了柔性支撑的方式，其具体支撑方式参见专利号为201610167974.8的专利。然而针对甚低频(UHF/VHF)测控通信系统，所需螺旋天线尺寸较大，由于材料、驱动方式等诸多因素影响，柔性展开支撑方式无法适用于大尺寸螺旋展开天线的支撑。

发明内容

本发明的目的是提供一种可展开螺旋天线，实现了大尺寸螺旋天线的柔性展开支撑方式。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种可展开螺旋天线，包括天线底座、螺旋天线、若干个臂间支撑装置、螺距控制装置及天线盖板：

所述螺旋天线包括若干个呈螺旋状的辐射臂，所述辐射臂采用柔性材质，所述辐射臂可沿轴向进行压缩，若干个所述辐射臂沿周向交错排列，若干个所述辐射臂的顶端与所述天线盖板相连，若干个所述辐射臂的底端与所述天线底座相连；

若干个所述臂间支撑装置沿轴向分布于所述螺旋天线的内圆周上，所述臂间支撑装置包括若干个相同数量的支撑杆和支撑块，若干个所述支撑杆依次相连构成正多边形结构，相邻所述支撑杆之间通过所述支撑块相连，所述支撑块的数量与所述辐射臂的数量一致，若干个所述支撑块与若干个所述辐射臂分别对应固定连接，所述臂间支撑装置用于支撑所述辐射臂，保证若干个所述辐射臂的周向距离；

所述螺距控制装置包括第一螺距控制装置、若干个第二螺距控制装置及第三螺距控制装置，所述第一螺距控制装置设置于所述天线盖板与靠近所述天线盖板的所述臂间支撑装置之间，所述第一螺距控制装置包括若干个第一柔性支撑丝，所述第一柔性支撑丝的数量与所述臂间支撑装置上的所述支撑块的数量一致，若干个所述第一柔性支撑丝周向均布在所述螺旋天线的周围，所述第一柔性支撑丝的上端与所述天线盖板固定连接，所述第一柔性支撑丝的下端与其邻近的所述支撑块对应固定连接；若干个所述第二螺距控制装置设置于相邻的所述臂间支撑装置之间，所述第二螺距控制装置包括若干个第二柔性支撑丝，所述第二柔性支撑丝的数量与所述臂间支撑装置上的所述支撑块的数量一致，若干个所述第二柔性支撑丝周向均布在所述螺旋天线的周围，所述第二柔性支撑丝的上端及下端分别与其邻近的所述支撑块对应固定连接；所述第三螺距控制装置设置于靠近所述天线底座的所述臂间支撑装置与所述天线底座之间，所述第三螺距控制装置包括若干个第三柔性支撑丝，所述第三柔性支撑丝的数量与所述臂间支撑装置上的所述支撑块的数量一致，若干个所述第三柔性支撑丝周向均布在所述螺旋天线的周围，所述第三柔性支撑丝的上端与其邻近的所述支撑块对应固定连接，所述第三柔性支撑丝的下端与所述天线盖板固定连接；

当所述螺旋天线处于展开状态，所述第一柔性支撑丝、所述第二柔性支撑丝及所述第三柔性支撑丝处于张紧状态，当所述螺旋天线处于压缩状态，所述第一柔性支撑丝、所述第二柔性支撑丝及所述第三柔性支撑丝处于释放状态。

优选地，所述辐射臂采用金属基弹性杆件或复合材料杆件。

优选地，所述支撑块上开设有穿设孔，所述第一柔性支撑丝、所述第二柔性支撑丝及所述第三柔性支撑丝穿设在所述穿设孔内，进而实现所述第一柔性支撑丝、所述第二柔性支撑丝及所述第三柔性支撑丝与所述支撑块的固定连接。

优选地，所述天线底座包括底座支撑板及若干个沿周向分布的底座支撑脚，所述底座支撑板固定设置于所述底座支撑脚的上端，所述辐射臂的底端与所述底座支撑板的上端相连，所述底座支撑脚用于支撑所述螺旋天线。

优选地，所述天线底座包括底座支撑板及四个沿周向分布的底座支撑脚。

优选地，所述第一柔性支撑丝、所述第二柔性支撑丝及所述第三柔性支撑丝采用弹性杆或金属丝或绳索。

优选地，所述螺旋天线包括四个辐射臂。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1)本发明提供了一种可展开螺旋天线，包括天线底座、螺旋天线、若干个臂间支撑装置、螺距控制装置及天线盖板，螺旋天线包括若干个呈螺旋状的辐射臂，可用于构成尺寸较大的螺旋天线，辐射臂采用具有结构弹性的柔性材质，可沿轴向进行压缩进而实现螺旋天线的压缩与展开；若干个臂间支撑装置沿轴向分布于螺旋天线的内圆周上，且臂间支撑装置与辐射臂均固定连接，用于保证各辐射臂的横向间距；螺距控制装置设置于天线盖板与臂间支撑装置、相邻的臂间支撑装置以及臂间支撑装置与天线底座之间，螺距控制装置包括沿周向均布在螺旋天线的周围的若干个柔性支撑丝，且柔性支撑丝沿螺旋天线的轴向设置，柔性支撑丝的两端与支撑块或天线底座或天线盖板固定连接，螺距控制装置用于保证螺旋天线的纵向螺距，当螺旋天线处于展开状态，柔性支撑丝处于张紧状态，当螺旋天线处于压缩状态，柔性支撑丝处于释放状态，本发明提供的一种可展开螺旋天线利用辐射臂自身回复力和臂间支撑装置及螺距控制装置的相互作用，实现螺旋天线可展开功能和半刚性支撑功能，与常规的螺旋天线刚性支撑装置相比，本发明的螺旋天线设计结构降低了螺旋天线的安装包络，并可实现大尺寸螺旋天线的收拢展开，降低了大尺寸螺旋天线的重量和体积，从而极大的减少了螺旋天线的安装空间，并且，本发明提供的螺旋天线装配方便，可扩展，具有很高的推广价值。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种可展开螺旋天线的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种可展开螺旋天线的俯视图；

图3为图1中螺旋天线的结构示意图；

图4为图1中臂间支撑装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种可展开螺旋天线收拢状态的示意图。

附图标记说明：

1：天线底座；11：底座支撑板；12：底座支撑脚；2：螺旋天线；21：辐射臂；3：臂间支撑装置；31：支撑杆；32：支撑块；321：穿设孔；4：螺距控制装置；41：第一螺距控制装置；411：第一柔性支撑丝；42：第二螺距控制装置；421：第二柔性支撑丝；43：第三螺距控制装置；431：第三柔性支撑丝；5：天线盖板。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种可展开螺旋天线作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

参看图1至图5所示，本发明提供了一种可展开螺旋天线，包括天线底座1、螺旋天线2、若干个臂间支撑装置3、螺距控制装置4及天线盖板5；

天线底座1用于安装螺旋天线2，参看图2所示，在本发明中，天线底座1包括底座支撑板11及四个沿周向分布的底座支撑脚12，底座支撑板11固定设置于底座支撑脚12的上端，辐射臂21的底端与底座支撑板11的上端相连，螺旋天线在收拢状态下，辐射臂21可以压缩固定到底座支撑板11上。底座支撑脚12是整个螺旋天线的支撑装置，也可以是螺旋天线的对外安装接口。

螺旋天线2包括若干个呈螺旋状的辐射臂21，辐射臂21的数量依据电气指标进行确定，故在本发明中，螺旋天线2可以根据电气指标增加辐射臂21的数量及尺寸，将螺旋天线设计成大尺寸天线，参看图3所示，在本实施例中，螺旋天线2包括四个辐射臂21，辐射臂21采用柔性材质，在本实施例中，辐射臂21采用金属基弹性杆件或者复合材料杆件，兼具电磁波辐射和自展开驱动功能，辐射臂21可沿轴向进行压缩，使螺旋天线具有收拢展开功能，参看图5所示，当螺旋天线处于收拢状态时，辐射臂21处于压缩状态，当螺旋天线处于展开状态时，辐射臂21处于伸展状态，采用螺旋状的辐射臂21可以降低螺旋天线装置的安装包络，从而极大的减少了螺旋天线的安装空间；四个辐射臂21沿周向交错排列，辐射臂21的顶端与天线盖板5相连，辐射臂21的底端与天线底座1相连；

若干个臂间支撑装置3沿轴向均匀分布于螺旋天线的内圆周上，臂间支撑装置3的排布数量由辐射臂21的长度及支撑要求决定，臂间支撑装置3包括若干个相同数量的支撑杆31和支撑块32，若干个支撑杆31依次相连构成正多边形结构，相邻支撑杆31之间通过支撑块32相连，支撑块32的数量与辐射臂21的数量一致。参看图4所示，在本发明中，臂间支撑装置3包括四个支撑杆31和四个支撑块32，四个支撑杆31依次相连构成一个正四边形，四个支撑块32与四个辐射臂21一一对应进行固定连接，臂间支撑装置3用于支撑辐射臂21，保证四个辐射臂21之间的周向距离稳定，臂间支撑装置3设计成正四边形结构，具有构造简单、轻型等优点。在本发明中，支撑杆31采用复合材料杆，与常规的螺旋天线刚性支撑装置相比，支撑杆31采用复合材料杆可以降低螺旋天线的质量，支撑块32可以采用金属或非金属材质，在此不做限制；

螺距控制装置4包括第一螺距控制装置41、若干个第二螺距控制装置42及第三螺距控制装置43，第一螺距控制装置41设置于天线盖板5与最上端的臂间支撑装置3之间，第一螺距控制装置41包括若干个第一柔性支撑丝411，第一柔性支撑丝411的数量与臂间支撑装置3上的支撑块32的数量一致，若干个第一柔性支撑丝411周向均布在螺旋天线的周围，第一柔性支撑丝411的上端与天线盖板5固定连接，第一柔性支撑丝411的下端与其邻近的支撑块32对应固定连接；第二螺距控制装置42设置于相邻的臂间支撑装置3之间，第二螺距控制装置42包括若干个第二柔性支撑丝421，第二柔性支撑丝421的数量与臂间支撑装置3上的支撑块32的数量一致，若干个第二柔性支撑丝421周向均布在螺旋天线的周围，第二柔性支撑丝421的上端及下端分别与其邻近的支撑块32对应固定连接；第三螺距控制装置43设置于臂间支撑装置3与天线底座1之间，第三螺距控制装置43包括若干个第三柔性支撑丝431，第三柔性支撑丝431的数量与臂间支撑装置3上的支撑块32的数量一致，若干个第三柔性支撑丝431周向均布在螺旋天线的周围，第三柔性支撑丝431的上端与其邻近的支撑块32对应固定连接，第三柔性支撑丝431的下端与天线盖板5固定连接，当螺旋天线处于展开状态，第一柔性支撑丝411、第二柔性支撑丝421及第三柔性支撑丝431处于张紧状态，当螺旋天线处于压缩状态，第一柔性支撑丝411、第二柔性支撑丝421及第三柔性支撑丝431处于释放状态，通过控制第一柔性支撑丝411、第二柔性支撑丝421及第三柔性支撑丝431的长度，实现螺旋天线在展开状态时螺距的控制；

在本发明中，第一螺距控制装置41包括四个第一柔性支撑丝411，第二螺距控制装置42包括四个第二柔性支撑丝421，第三螺距控制装置43包括四个第三柔性支撑丝431，参看图4所示，支撑块32的中间开设由穿设孔321，第一柔性支撑丝411、第二柔性支撑丝421及第三柔性支撑丝431穿设在穿设孔321内，进而实现第一柔性支撑丝411、第二柔性支撑丝421及第三柔性支撑丝431与支撑块32的固定连接，第一柔性支撑丝411、第二柔性支撑丝421及第三柔性支撑丝431采用弹性杆或金属丝或绳索等柔性材料。

本发明提供了一种可展开螺旋天线，包括天线底座1、螺旋天线2、若干个臂间支撑装置3、螺距控制装置4及天线盖板5，螺旋天线包括若干个呈螺旋状的辐射臂21，可用于构成尺寸较大的螺旋天线，辐射臂21采用具有结构弹性的柔性材质，可沿轴向进行压缩进而实现螺旋天线的压缩与展开；若干个臂间支撑装置3沿轴向分布于螺旋天线的内圆周上，且臂间支撑装置3与辐射臂21均固定连接，用于保证各辐射臂21的横向间距；螺距控制装置4设置于天线盖板5与臂间支撑装置3、相邻的臂间支撑装置3以及臂间支撑装置3与天线底座1之间，螺距控制装置4包括沿周向均布在螺旋天线的周围的若干个柔性支撑丝，且柔性支撑丝沿螺旋天线的轴向设置，柔性支撑丝的两端与支撑块32或天线底座1或天线盖板5固定连接，螺距控制装置4用于保证螺旋天线的纵向螺距，当螺旋天线处于展开状态，柔性支撑丝处于张紧状态，当螺旋天线处于压缩状态，柔性支撑丝处于释放状态，本发明提供的一种可展开螺旋天线利用辐射臂21自身回复力和臂间支撑装置3及螺距控制装置4的相互作用，实现螺旋天线可展开功能和半刚性支撑功能，与常规的螺旋天线刚性支撑装置相比，本发明的螺旋天线设计结构降低了螺旋天线的安装包络，并可实现大尺寸螺旋天线的收拢展开，降低了大尺寸螺旋天线的重量和体积，从而极大的减少了螺旋天线的安装空间，并且，本发明提供的螺旋天线装配方便，可扩展，具有很高的推广价值。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种可展开螺旋天线，其特征在于，包括天线底座、螺旋天线、若干个臂间支撑装置、螺距控制装置及天线盖板：

所述螺旋天线包括若干个呈螺旋状的辐射臂，所述辐射臂采用柔性材质，所述辐射臂可沿轴向进行压缩，若干个所述辐射臂沿周向交错排列，若干个所述辐射臂的顶端与所述天线盖板相连，若干个所述辐射臂的底端与所述天线底座相连；

若干个所述臂间支撑装置沿轴向分布于所述螺旋天线的内圆周上，所述臂间支撑装置包括若干个相同数量的支撑杆和支撑块，若干个所述支撑杆依次相连构成正多边形结构，相邻所述支撑杆之间通过所述支撑块相连，所述支撑块的数量与所述辐射臂的数量一致，若干个所述支撑块与若干个所述辐射臂分别对应固定连接，所述臂间支撑装置用于支撑所述辐射臂，保证若干个所述辐射臂的周向距离；

所述螺距控制装置包括第一螺距控制装置、若干个第二螺距控制装置及第三螺距控制装置，所述第一螺距控制装置设置于所述天线盖板与靠近所述天线盖板的所述臂间支撑装置之间，所述第一螺距控制装置包括若干个第一柔性支撑丝，所述第一柔性支撑丝的数量与所述臂间支撑装置上的所述支撑块的数量一致，若干个所述第一柔性支撑丝周向均布在所述螺旋天线的周围，所述第一柔性支撑丝的上端与所述天线盖板固定连接，所述第一柔性支撑丝的下端与其邻近的所述支撑块对应固定连接；若干个所述第二螺距控制装置设置于相邻的所述臂间支撑装置之间，所述第二螺距控制装置包括若干个第二柔性支撑丝，所述第二柔性支撑丝的数量与所述臂间支撑装置上的所述支撑块的数量一致，若干个所述第二柔性支撑丝周向均布在所述螺旋天线的周围，所述第二柔性支撑丝的上端及下端分别与其邻近的所述支撑块对应固定连接；所述第三螺距控制装置设置于靠近所述天线底座的所述臂间支撑装置与所述天线底座之间，所述第三螺距控制装置包括若干个第三柔性支撑丝，所述第三柔性支撑丝的数量与所述臂间支撑装置上的所述支撑块的数量一致，若干个所述第三柔性支撑丝周向均布在所述螺旋天线的周围，所述第三柔性支撑丝的上端与其邻近的所述支撑块对应固定连接，所述第三柔性支撑丝的下端与所述天线盖板固定连接；

当所述螺旋天线处于展开状态，所述第一柔性支撑丝、所述第二柔性支撑丝及所述第三柔性支撑丝处于张紧状态，当所述螺旋天线处于压缩状态，所述第一柔性支撑丝、所述第二柔性支撑丝及所述第三柔性支撑丝处于释放状态。

2.根据权利要求1所述的可展开螺旋天线，其特征在于，所述辐射臂采用金属基弹性杆件或复合材料杆件。

3.根据权利要求1所述的可展开螺旋天线，其特征在于，所述支撑块上开设有穿设孔，所述第一柔性支撑丝、所述第二柔性支撑丝及所述第三柔性支撑丝穿设在所述穿设孔内，进而实现所述第一柔性支撑丝、所述第二柔性支撑丝及所述第三柔性支撑丝与所述支撑块的固定连接。

4.根据权利要求1所述的可展开螺旋天线，其特征在于，所述天线底座包括底座支撑板及若干个沿周向分布的底座支撑脚，所述底座支撑板固定设置于所述底座支撑脚的上端，所述辐射臂的底端与所述底座支撑板的上端相连，所述底座支撑脚用于支撑所述螺旋天线。

5.根据权利要求4所述的可展开螺旋天线，其特征在于，所述天线底座包括底座支撑板及四个沿周向分布的底座支撑脚。

6.根据权利要求1所述的可展开螺旋天线，其特征在于，所述第一柔性支撑丝、所述第二柔性支撑丝及所述第三柔性支撑丝采用弹性杆或金属丝或绳索。

7.根据权利要求1所述的可展开螺旋天线，其特征在于，所述螺旋天线包括四个辐射臂。

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