CN112216945A - 一种宽带调频雨伞天线系统及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及天线的领域，尤其是涉及一种宽带调频雨伞天线系统及其制作方法。一种宽带调频雨伞天线系统，包括中棒、固定连接在中棒顶端的上巣、滑移连接在中棒上的下巢，还包括与上巣转动连接的多根线天线振子、连接下巢和线天线振子的支骨，所述线天线振子包括至少两节导杆以及用于连接相邻导杆的连接件，所述连接件包括绝缘的连接壳以及用于控制相邻导杆是否导通的导通开关。将天线系统设计成雨伞的样式以便携使用。将至少两节导杆通过绝缘的连接壳连接在一起，然后通过导通开关调节相邻的导杆是否连通，来调节天线振子的无线电波收发范围。调节时天线的物理长度并不会发生变化，因此作为雨伞的主骨来使用时，具备正常的雨伞功能。

Description

一种宽带调频雨伞天线系统及其制作方法
技术领域
本申请涉及天线的领域，尤其是涉及一种宽带调频雨伞天线系统及其制作方法。
背景技术
无线通讯系统，最关键的部件之一就是天线系统。作为接收机，天线是第一个感应无线电波的器件；作为传输机，天线是将编码调制的信息转换成无线电波的最后一个部件。天线系统的好坏会直接影响通讯设备的性能。一般来说，天线的性能包括4大部分：（1）频率有效响应范围（2）天线增益（3）天线驻波比（4）天线尺寸。宽带，高增益，小驻波比和小尺寸的天线系统是个永久的前沿课题。
自从马可尼和特斯拉发明无线电报以来，无线通讯发展日新月异，尤其是过去30年，已从早期的大哥大发展到今天的第五代系统5G。各种无线通讯标准组织也应运而生，最著名的当数第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project，简称为3GPP)，Wi-Fi标准简称 IEEE 802.11 和广播电视等。针对每个标准，国际电联或者国家都会分配特定的频率，比如电视频率一般在900MHz以下，又称VHF和UHF，Wi-Fi 频率为2.4GH 和5GHz，移动通讯为 900MHz， 1.8GHz，1.9GHz，2.6GHz等等。5G频率跨度最广，几乎涵盖6GHz以下所有频段甚至到毫米波段，这为天线的设计和布网带来挑战。作为“环境”天线的一种，超宽带易于携带和安装的天线在未来的无线通讯中有着广泛的用途, 特别在应急救援、科考、偏远地区和森林海岛通信，以及未来5G甚至6G的广泛普及等，有着不可替代的作用。
当天线的长度为无线电信号波长的四分之一时，天线的发射和接收转换效率最高。目前的天线振子要实现长度变化以接收不同波长的无线电信号，通常是通过将天线振子设计成伸缩杆结构。将天线系统设计成便携式的雨伞结构时，天线振子在天线系统中除了收发无线电波外还作为雨伞的主骨，上述调节结构方式就无法适用。
发明内容
为了实现天线便携且增益可调节，本申请提供一种宽带调频雨伞天线系统及其制作方法。
第一方面，本申请提供的一种宽带调频雨伞天线系统，采用如下的技术方案：
一种宽带调频雨伞天线系统，包括中棒、固定连接在中棒顶端的上巣、滑移连接在中棒上的下巢，还包括与上巣转动连接的多根线天线振子、连接下巢和线天线振子的支骨，所述线天线振子包括至少两节导杆以及用于连接相邻导杆的连接件，所述连接件包括绝缘的连接壳以及用于控制相邻导杆是否导通的导通开关。
通过采用上述技术方案，将天线系统设计成雨伞的样式以便携使用。将至少两节导杆通过绝缘的连接壳连接在一起，然后通过导通开关调节相邻的导杆是否连通，来调节天线振子的无线电波收发范围。由于调节时天线的物理长度并不会发生变化，因此作为雨伞的主骨来使用时，还可以具有正常的雨伞功能。
优选的，所述连接壳的两端均设有连接槽，导杆与连接槽插接固定。
通过采用上述技术方案，在连接壳的两侧设置连接壳来与导杆配合插接固定，使得导杆与连接壳的连接更稳固。
优选的，所述连接壳的侧面成型有滑槽，所述导通开关包括嵌设于连接壳内的两个连接导体，两个连接导体各与一节导杆导通，两个连接导体远离导杆的一端均位于滑槽内且间隔设置，所述滑槽内设有沿滑槽运动的滑块，所述滑块上设有开关导体；滑块位于滑槽的一端时，开关导体与两个连接导体同时导通；滑块位于滑槽的另一端时，开关导体至少与其中一个连接导体分离。
通过采用上述技术方案，在连接壳的侧面设置滑槽来安装滑块，通过滑块沿滑槽的运动实现导通开关的通断。当开关导体被滑块带动着运动到滑槽的一端时，开关导体仅与一个开关导体导通，此时两根导杆不导通；而滑块运动到另一端时，两根导杆会导通，根据想要收发的无线电波波长范围来调节导通开关。
优选的，所述线天线振子还包括套设在导杆外侧的滑套，所述滑块面向滑槽外的一侧成型有嵌入槽，所述嵌入槽内设置有嵌入块，所述嵌入块和嵌入槽底面之间连接有第一弹簧，所述嵌入块位于嵌入槽外的外侧面从中部向两侧的导杆方向往嵌入槽底面方向倾斜；滑套移动至连接壳外侧时，嵌入块与滑套的内侧壁抵接，第一弹簧处于压缩状态。
通过采用上述技术方案，滑套沿着导杆运动，当滑套到达与连接壳配合的位置时，滑套与嵌入块的外侧面抵接，并推动滑块向滑槽的另一端方向运动。当滑块运动到与滑槽端面抵接的状态时，滑块无法继续向该方向运动，此时继续推动滑套会使得嵌入块向嵌入槽内的方向运动，第一弹簧被压缩。此时完成天线振子的无线电波收发范围调节，且滑套在第一弹簧的作用下固定在与连接壳配合的位置。
优选的，所述连接壳包括呈柱状体结构的中间段以及一体成型于中间段两端的边缘段，所述滑套的中部形状尺寸与中间段相适配，所述边缘段往远离中间段的方向外圈尺寸逐渐减小。
通过采用上述技术方案，将连接壳设置成中间段和边缘段的结构且边缘段往远离中间段的方向外圈尺寸逐渐减小来使得滑套滑动至连接壳的位置时，可以通过边缘段的斜面更轻松地滑动至中间段。
优选的，所述下巢上设有用于锁定下巢和中棒相对位置的锁定机构。
通过采用上述技术方案，调节作为主骨的线天线振子展开的角度来适应传播环境，提高天线的增益。调节天线系统的增益时，将锁定机构解锁后滑移下巢，调节线天线振子的展开角度至需要的增益。再重新通过锁定机构将下巢的位置固定。
优选的，所述锁定机构包括固定在下巢下方的锁定套，锁定套内设有中部与锁定套转动连接的锁定片，锁定片的一端和锁定套内壁之间连接有第二弹簧，通过第二弹簧带动锁定片压紧在中棒上；所述锁定片的另一端固设有伸出锁定套的按压块。
通过采用上述技术方案，可以通过按压块操作锁定片解锁。当松开按压块时，锁定片在第二弹簧的作用下贴合在中棒上，将下巢的位置固定。
优选的，所述锁定片靠近弹簧的一端向中棒方向弯折成型有限位片，中棒的表面沿长度方向成型有多个与限位片配合的限位槽。
通过采用上述技术方案，在锁定片上设置限位片，使得锁定片设置有限位片的一端在第二弹簧的作用下向中棒运动时，限位片卡入限位槽内，使得下巢和中棒的相对位置固定更牢靠。
优选的，所述中棒的顶端固定有面天线振子，面天线振子通过上巣与所有的线天线振子相连通，相邻的所述线天线振子均通过导线连接，中棒内设有顶端穿出中棒的馈线，馈线的内导体与面天线振子导通，馈线的外导体与导线导通，面天线振子与中棒不导通。
通过采用上述技术方案，通过在中棒的顶端设置面天线振子和可调节长度的线天线振子来覆盖较宽无线电波波长范围。通过馈线连接面天线振子和线天线振子，形成收发无线电波信号的电回路。
第二方面，本申请提供一种宽带调频雨伞天线系统的制作方法，采用如下的技术方案：
一种宽带调频雨伞天线系统的制作方法，包括：
步骤一、准备材料；
准备好伞骨、雨伞布、金属板、馈线、连接件；
步骤二、裁剪金属板、安装面天线振子；
在金属板上按照设计尺寸裁剪一块圆形的金属板作为面天线振子；
将面天线振子通过螺丝固定在伞骨的顶部，中棒从面天线振子的中心穿出，面天线振子和中棒之间垫有绝缘垫圈；
步骤三、改造伞骨结构；
将伞骨原先的主骨截断成多节后通过连接件重新连接形成线天线振子；将伞骨原先的中接蝶拆除后，在线天线振子上套上滑套，并将支骨与滑套转动连接；之后将所有线天线振子靠近上巣的一端通过导线连接在一起；
步骤四、安装馈线；
馈线从通孔穿入中棒内，馈线的内导体从中棒的顶端穿出后与面天线振子连接或焊接，将剥离出来的馈线的外导体与导线连接导通；
步骤五、测试；
进行电路测试和性能测试；
步骤六、安装雨伞布；
安装雨伞布形成完整的雨伞结构；
其中，步骤二和步骤三的顺序可以调换。
通过采用上述技术方案，通过上述制作方法来制作宽带调频雨伞天线系统，实现天线系统方便携带，还能够对增益、无线电波收发范围进行调节，同时还具有正常雨伞的功能。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.将天线系统设计成雨伞的样式以便携使用，在具有正常雨伞功能的同时还具有调节增益、无线电波收发范围的功能。
2.将至少两节导杆通过绝缘的连接壳连接在一起，然后通过导通开关调节相邻的导杆是否连通，来调节天线振子的无线电波收发范围；同时调节时天线的物理长度并不会发生变化，因此作为雨伞的主骨来使用时，还可以具有正常的雨伞功能。
附图说明
图1是宽带调频雨伞天线系统的结构示意图；
图2是宽带调频雨伞天线系统隐藏雨伞布后的结构示意图；
图3是图2中A处的放大图；
图4是图2中B处的放大图；
图5是连接件与导杆配合部分的剖视示意图；
图6是锁定机构和下巢部分的剖视示意图。
附图标记说明：1、中棒；2、上巣；3、面天线振子；4、线天线振子；5、雨伞布；6、下巢；7、支骨；8、锁定机构；10、通孔；11、馈线；12、导线；13、导杆；14、连接件；15、滑套；16、连接壳；17、导通开关；18、中间段；19、边缘段；20、滑槽；21、连接槽；22、连接导体；23、滑块；24、开关导体；25、嵌入槽；26、嵌入块；27、第一弹簧；28、锁定套；29、锁定片；30、第二弹簧；31、限位片；32、按压块；33、限位槽。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种宽带调频雨伞天线系统。
如图1和图2所示，宽带调频雨伞天线系统包括中棒1、固定连接在中棒1顶端的上巣2和面天线振子3、绕上巣2一圈与上巣2转动连接的线天线振子4、固定在线天线振子4上方的雨伞布5、滑移连接在中棒1上的下巢6、连接下巢6和线天线振子4的支骨7，以及用于锁定下巢6和中棒1相对位置的锁定机构8。
如图2和图3所示，中棒1靠近顶端位置的侧面成型有通孔10，馈线11从通孔10穿入中棒1内。馈线11选用同轴线，具有内导体和外导体。相邻的线天线振子4通过导线12连接，馈线11的外导体未穿入通孔10的部分从馈线11上剥离后与导线12连接。馈线11的内导体与面天线振子3相连接。面天线振子3通过上巣2与所有的线天线振子4相导通。通过上述结构形成收发无线电波信号的电回路。上巣2和中棒1之间绝缘，面天线振子3和中棒1之间垫有绝缘垫圈使得面天线振子3与中棒1不导通。
如图4和图5所示，线天线振子4包括三节导杆13、用于连接相邻两节导杆13的连接件14以及套接在导杆13上的滑套15，滑套15由绝缘材料制成。导杆13为杆状金属导体，连接件14的数量为两个，且两个连接件14均包括由绝缘材料制成的连接壳16以及安装于连接壳16上的导通开关17。连接壳16包括呈柱状体结构的中间段18以及一体成型于中间段18两端的边缘段19，边缘段19往远离中间段18的方向外圈尺寸逐渐减小。中间段18的侧面成型有滑槽20，两个边缘段19背向中间段18的端面上均成型有连接槽21，连接槽21的形状大小与导杆13相适配。导杆13插入连接槽21内并与连接壳16固定连接。
如图5所示，导通开关17包括嵌设于连接壳16内的两个板状的连接导体22，两个连接导体22伸入不同的连接槽21内且与对应连接槽21内的导杆13相导通。两个连接导体22的另一端位于滑槽20内靠近滑槽20底面的一侧，两个连接导体22各位于滑槽20的一端且两者互不接触。
如图5所示，导通开关17还包括设置在滑槽20内的滑块23，滑槽20的开口尺寸小于内部尺寸使得滑块23仅能够沿着滑槽20运动，滑块23沿滑槽20运动时有一定的摩擦阻力。滑槽20面向连接槽21底面的一侧固定有板状的开关导体24。当滑块23位于滑槽20其中一端的位置时，开关导体24仅与其中一个连接导体22相导通；当滑块23位于滑槽20的另一端时，开关导体24与两个连接导体22同时导通。滑块23面向滑槽20外的一侧成型有嵌入槽25，嵌入槽25内设置有嵌入块26，嵌入块26通过第一弹簧27和嵌入槽25的底面相连接。嵌入块26位于嵌入槽25外的外侧面从中部向两侧的导杆13方向往嵌入槽25底面方向倾斜。
如图2和图4所示，滑套15的中部形状大小与连接壳16的中间段18相适配。支骨7的两端分别与下巢6、滑套15转动连接。通过下巢6沿中棒1滑移来改变线天线振子4的展开角度，实现增益调节。
如图6所示，锁定机构8包括固定在下巢6下方的锁定套28以及位于锁定套28内的锁定片29。锁定片29的中部与锁定套28转动连接，且锁定片29的一端和锁定套28内壁之间连接有第二弹簧30，通过第二弹簧30对锁定片29的连接位置施加向中棒1方向的作用力。锁定片29靠近第二弹簧30一端向中棒1方向弯折形成限位片31，锁定片29远离第二弹簧30一端的侧面固定有伸出锁定套28外的按压块32，通过按压块32来施加作用力操作锁定片29。中棒1的表面沿长度方向均布排列成型限位槽33，当不对按压块32施加作用力时，锁定片29在第二弹簧30的作用下转动，限位片31插入限位槽33内，下巢6的位置被锁定。亦可以采用其他结构的锁定机构8来实现锁定功能。
具体使用过程：
调节天线振子的无线电波收发范围时，移动滑套15，当滑套15到达与连接壳16配合的位置时，滑套15与嵌入块26的外侧面抵接，并推动滑块23向滑槽20的另一端方向运动。当滑块23运动到与滑槽20端面抵接的状态时，滑块23无法继续向该方向运动，此时继续推动滑套15会使得嵌入块26向嵌入槽25内的方向运动，第一弹簧27被压缩。此时完成天线振子的无线电波收发范围调节。滑套15在第一弹簧27的作用下与连接壳16的相对位置被固定。
调节天线系统的增益时，操作按压块32使得锁定片29成型有限位片31的一端向远离中棒1的方向移动，限位片31脱离限位槽33。限位片31脱离限位槽33后，滑移下巢6，调节线天线振子4的展开角度至需要的增益。然后松开按压块32，锁定片29在第二弹簧30的作用下复位，限位片31卡入限位槽33内，下巢6的位置重新被固定。
本申请实施例还公开一种宽带调频雨伞天线系统的制作方法。
宽带调频雨伞天线系统的制作方法包括：
步骤一、准备材料
准备好伞骨、雨伞布5、金属板、馈线11、连接件14，金属板选用导电性能好的金属。
步骤二、裁剪金属板、安装面天线振子3
在金属板上按照设计尺寸裁剪一块圆形的金属板作为面天线振子3。
将面天线振子3通过螺丝固定在伞骨的顶部，中棒1从面天线振子3的中心穿出，面天线振子3和中棒1之间垫有厚度不大于5毫米的绝缘垫圈。
步骤三、改造伞骨结构
将伞骨原先的主骨截断成多节后通过连接件14重新连接形成线天线振子4。将伞骨原先的中接蝶拆除后，在线天线振子4上套上滑套15，并将支骨7与滑套15转动连接。之后将所有线天线振子4靠近上巣2的一端通过导线12连接在一起。
步骤四、安装馈线11
馈线11从通孔10穿入中棒1内，馈线11的内导体从中棒1的顶端穿出后与面天线振子3连接或焊接，将剥离出来的馈线11的外导体与导线12连接导通。
步骤五、测试
进行电路测试和性能测试。
步骤六、安装雨伞布5
安装雨伞布5形成完整的雨伞结构。
上述步骤二和步骤三的顺序可以调换。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种宽带调频雨伞天线系统，包括中棒(1)、固定连接在中棒(1)顶端的上巣(2)、滑移连接在中棒(1)上的下巢(6)，其特征是，还包括与上巣(2)转动连接的多根线天线振子(4)、连接下巢(6)和线天线振子(4)的支骨(7)，所述线天线振子(4)包括至少两节导杆(13)以及用于连接相邻导杆(13)的连接件(14)，所述连接件(14)包括绝缘的连接壳(16)以及用于控制相邻导杆(13)是否导通的导通开关(17)。
2.根据权利要求1所述的宽带调频雨伞天线系统，其特征是，所述连接壳(16)的两端均设有连接槽(21)，导杆(13)与连接槽(21)插接固定。
3.根据权利要求2所述的宽带调频雨伞天线系统，其特征是，所述连接壳(16)的侧面成型有滑槽(20)，所述导通开关(17)包括嵌设于连接壳(16)内的两个连接导体(22)，两个连接导体(22)各与一节导杆(13)导通，两个连接导体(22)远离导杆(13)的一端均位于滑槽(20)内且间隔设置，所述滑槽(20)内设有沿滑槽(20)运动的滑块(23)，所述滑块(23)上设有开关导体(24)；滑块(23)位于滑槽(20)的一端时，开关导体(24)与两个连接导体(22)同时导通；滑块(23)位于滑槽(20)的另一端时，开关导体(24)至少与其中一个连接导体(22)分离。
4.根据权利要求3所述的宽带调频雨伞天线系统，其特征是，所述线天线振子(4)还包括套设在导杆(13)外侧的滑套(15)，所述滑块(23)面向滑槽(20)外的一侧成型有嵌入槽(25)，所述嵌入槽(25)内设置有嵌入块(26)，所述嵌入块(26)和嵌入槽(25)底面之间连接有第一弹簧(27)，所述嵌入块(26)位于嵌入槽(25)外的外侧面从中部向两侧的导杆(13)方向往嵌入槽(25)底面方向倾斜；滑套(15)移动至连接壳(16)外侧时，嵌入块(26)与滑套(15)的内侧壁抵接，第一弹簧(27)处于压缩状态。
5.根据权利要求4所述的宽带调频雨伞天线系统，其特征是，所述连接壳(16)包括呈柱状体结构的中间段(18)以及一体成型于中间段(18)两端的边缘段(19)，所述滑套(15)的中部形状尺寸与中间段(18)相适配，所述边缘段(19)往远离中间段(18)的方向外圈尺寸逐渐减小。
6.根据权利要求3所述的宽带调频雨伞天线系统，其特征是，所述下巢(6)上设有用于锁定下巢(6)和中棒(1)相对位置的锁定机构(8)。
7.根据权利要求6所述的宽带调频雨伞天线系统，其特征是，所述锁定机构(8)包括固定在下巢(6)下方的锁定套(28)，锁定套(28)内设有中部与锁定套(28)转动连接的锁定片(29)，锁定片(29)的一端和锁定套(28)内壁之间连接有第二弹簧(30)，通过第二弹簧(30)带动锁定片(29)压紧在中棒(1)上；所述锁定片(29)的另一端固设有伸出锁定套(28)的按压块(32)。
8.根据权利要求7所述的宽带调频雨伞天线系统，其特征是，所述锁定片(29)靠近弹簧的一端向中棒(1)方向弯折成型有限位片(31)，中棒(1)的表面沿长度方向成型有多个与限位片(31)配合的限位槽(33)。
9.根据权利要求1所述的宽带调频雨伞天线系统，其特征是，所述中棒(1)的顶端固定有面天线振子(3)，面天线振子(3)通过上巣(2)与所有的线天线振子(4)相连通，相邻的所述线天线振子(4)均通过导线(12)连接，中棒(1)内设有顶端穿出中棒(1)的馈线(11)，馈线(11)的内导体与面天线振子(3)导通，馈线(11)的外导体与导线(12)导通，面天线振子(3)与中棒(1)不导通。
10.一种宽带调频雨伞天线系统的制作方法，其特征是，包括：
步骤一、准备材料；
准备好伞骨、雨伞布(5)、金属板、馈线(11)、连接件(14)；
步骤二、裁剪金属板、安装面天线振子(3)；
在金属板上按照设计尺寸裁剪一块圆形的金属板作为面天线振子(3)；
将面天线振子(3)通过螺丝固定在伞骨的顶部，中棒(1)从面天线振子(3)的中心穿出，面天线振子(3)和中棒(1)之间垫有绝缘垫圈；
步骤三、改造伞骨结构；
将伞骨原先的主骨截断成多节后通过连接件(14)重新连接形成线天线振子(4)；将伞骨原先的中接蝶拆除后，在线天线振子(4)上套上滑套(15)，并将支骨(7)与滑套(15)转动连接；之后将所有线天线振子(4)靠近上巣(2)的一端通过导线(12)连接在一起；
步骤四、安装馈线(11)；
馈线(11)从通孔(10)穿入中棒(1)内，馈线(11)的内导体从中棒(1)的顶端穿出后与面天线振子(3)连接或焊接，将剥离出来的馈线(11)的外导体与导线(12)连接导通；
步骤五、测试；
进行电路测试和性能测试；
步骤六、安装雨伞布(5)；
安装雨伞布(5)形成完整的雨伞结构；
其中，步骤二和步骤三的顺序可以调换。
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