CN113517534B - 一种可展开螺旋天线、控制方法及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明属于天线技术领域，公开了一种可展开螺旋天线、控制方法及移动终端；所述可展开螺旋天线中底板上安装有伸缩装置，伸缩装置上设置有螺旋线固定枝节；螺旋线固定枝节末端固定有螺旋线辐射体，螺旋线辐射体外侧套装有天线罩，伸缩装置上端安装有顶部附件。本发明可实现螺旋天线主体与天线罩的同步展开与收拢，并且因其良好的密闭性，具备在雨水、沙尘环境下工作的可能。本发明安装便捷，实现了大尺寸螺旋天线的展开与收拢，大幅降低了大尺寸螺旋天线的体积，使其运输、携带方便。本发明在完全展开状态时具有与固定式螺旋天线接近的高增益、窄波束特性，实现了在满足相应的工作指标的情况下尺寸的缩减。

Description

一种可展开螺旋天线、控制方法及移动终端

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种可展开螺旋天线、控制方法及移动终端。

背景技术

目前，轴向模螺旋天线是一种具有较宽的带宽以及输入阻抗近似纯阻的圆极化天线，广泛应用于通信、卫星、天文等领域。工作频段较低的螺旋天线，例如工作于100MHz-512MHz的超短波螺旋天线，由于天线结构和波长的对应关系，其螺旋直径以及螺距尺寸较大，需要设计大型支撑结构提供螺旋辐射体的支撑。庞大的支撑结构使天线整体体积庞大。为方便运输和携带，可采用可展开结构设计来减小天线体积。该类可展开天线在收拢时尺寸减小，可以为车载、舰载甚至星载螺旋天线提供良好的运输条件，而展开后有可以提供良好的辐射特性，满足对应需求。现有针对大尺寸螺旋天线的展开方式大多是辐射体采用柔性材料，但该方式导致天线强度较低、稳定性较差，在各种恶劣环境中的应用受限。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有针对大尺寸螺旋天线的展开方式易导致天线强度较低、稳定性较差，在各种恶劣环境中的应用受限。

解决以上问题及缺陷的难度为：为应对多种复杂应用场景的大尺寸可展开螺旋天线在展开设计中面临难以在展开中形成均匀螺旋线、合拢后枝节受阻、天线罩难以同步展开等困难。解决以上问题及缺陷的意义为：设计安装便捷的可展开大尺寸螺旋天线，可大幅降低大尺寸螺旋天线的体积，使其运输、携带方便。且同步可以确保天线具有与固定式螺旋天线接近的高增益、窄波束特性，实现了在满足相应的工作指标的情况下尺寸的缩减。带有可展开天线罩的整体设计进一步可以保护天线，使天线适应风沙、盐雾等各种恶劣环境下，大大拓展了天线的使用范围。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种可展开螺旋天线、控制方法及移动终端。本发明解决了天线尺寸大所带来的运输和携带问题，同时具有稳定性强、密封性好的特点，可以适用于各种恶劣环境中，并且在展开状态下，具有高增益、窄波束的性能要求。

本发明是这样实现的，一种可展开螺旋天线，所述可展开螺旋天线设置有底板；底板上安装有伸缩装置，伸缩装置上设置有螺旋线固定枝节；

螺旋线固定枝节末端固定有螺旋线辐射体，螺旋线辐射体外侧套装有天线罩，伸缩装置上端安装有顶部附件；

天线底板设置有馈电端口，馈电端口与螺旋线辐射体连接。

进一步，所述伸缩装置位于整个可展开螺旋天线的轴线上。

进一步，所述顶部附件设置有顶盖转接法兰和主支撑杆顶帽，顶盖转接法兰配合主支撑杆顶帽连接天线上罩。

进一步，所述天线罩包括上部天线罩、下部天线罩、定位孔；

上部天线罩和下部天线罩采用滑轨结构的方式进行收拢和展开，定位块与定位孔数量相同。

进一步，所述伸缩装置设置有最下方套接伸缩滑块基座，最下方套接伸缩滑块基座下部工型头上打有安装孔，最下方套接伸缩滑块基座通过安装孔固定在底板上；

最下方套接伸缩滑块基座中心穿入下部支撑杆和上部支撑杆形成主伸缩支撑结构，主伸缩支撑结构中的主支撑杆穿过上部滑块和下部滑块，上部滑块与下部滑块之间设置有限位块，上部滑块固定有上部滑块固定法兰；

所述上部支撑杆与下部支撑杆两者套筒安装在整个伸缩装置的内部，下部支撑杆的顶部攻有内螺纹，上部支撑杆的底部套有外螺纹；

所述下部滑块为工字型，上部滑块为T字型，两者内部均为中空；

下部滑块内部空间尺寸与上部滑块尺寸相同，上 部滑块内部空间尺寸与下部支撑杆尺寸相同；

下部滑块的上方装有限位块，限位块与下部滑块外部每隔120度打一组两个半孔，下部滑块与限位块上的半孔会组合成一个完整的安装孔。

进一步，所述限位块尺寸大于上部滑块T字型头的尺寸，上部滑块为T字型，固定法兰与滑块上部之间打孔进行安装。

进一步，所述螺旋线固定枝节固定在套接伸缩滑块的外围，螺旋线辐射体依次穿过螺旋线固定枝节末端的预留孔，形成螺距和半径均匀稳定的辐射体。

进一步，所述螺旋固定枝节设置有固定枝节根部法兰和固定连杆，固定枝节以120度为间隔依次固定在伸缩滑块的外部打孔处；

固定枝节根部法兰两侧打有安装孔，尺寸与滑块装置上的安装孔相同，固定连杆顶部预留有两个互相垂直的孔，螺旋线辐射体穿过其中一个孔后在另一孔安上定位螺丝。

本发明另一目的在于提供一种基于所述可展开螺旋天线的可展开螺旋天线控制方法，所述可展开螺旋天线控制方法，包括：

当螺旋天线处于展开状态时，上部支撑杆通过天线顶帽顺着下部支撑杆向上滑动；同时带动上部天线罩向上滑动，直到上下天线罩露出定位孔，将定位块安装嵌入孔内；此时，螺旋固定装置控制螺旋直径，伸缩装置控制螺距；

当螺旋天线处于收拢状态时，卸下定位块后，上部支撑杆顺着下部支撑杆向下滑动，同时带动上部天线罩向下滑动，直到上部天线罩碰到天线底板。

本发明另一目的在于提供一种应用所述可展开螺旋天线的移动终端，所述移动终端包括：通信终端、卫星终端、天文观测器。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明可展开螺旋天线可进行轴向展开与收拢。天线在展开和收拢时可以提供不同的工作状态和波束特性。若干个伸缩滑块沿轴向按顺序套接于支撑杆上，根部固定于底板上。滑块每两个分为一组，依次组合。每一组滑块分为上下两部滑块，下部滑块均为工字型，上部滑块为T字型。在下部滑块的上方装有限位块，上部滑块的上方备有固定法兰。限位块与固定法兰一方面可以防止滑块之间发生脱离的情况，另一方面，使每一组滑块都是可拆卸的零件，当某一个滑块出现问题的时候，只需更换相应的滑块，而不用将整个伸缩装置一齐替换掉，节约成本。

本发明中支撑杆包括上下支撑杆，上部支撑杆与天线罩上部预留孔连接，下部支撑杆通过根部套接端与天线底板相连。上下支撑杆采取套筒结构和局部螺纹结构。套筒结构满足支撑杆随伸缩滑块在展开与收缩时同步运动。下部支撑杆顶部和上部支撑杆底部的螺纹结构实现展开与收缩状态的锁定。

本发明中螺旋线固定枝节按照特定角度间隔依次安装于套接伸缩滑块侧边，并支撑螺旋线辐射体。螺旋线辐射体底部与天线底板馈电口相连，并依次穿过螺旋线固定连杆末端开孔。

本发明中天线罩包括上下天线罩及若干个定位孔及滑轨。上下天线罩依靠滑轨实现平稳展开与收拢，依靠定位孔实现展开与收缩状态锁定。

本发明中天线展开与收拢过程中，伸缩滑块沿轴向伸缩套接滑动实现伸展与收缩，协同螺线固定枝节保证展开及折叠时螺旋线辐射体螺距和直径稳定。同时，上下支撑杆及天线罩同步伸缩，并在展开或收缩结束后依靠支撑杆的螺纹和天线罩上的定位孔和定位销锁定状态。螺旋天线处于展开状态时，螺旋天线表现为高增益、窄波束特性。在螺旋天线处于收拢状态时，天线频率升高，可用于另一个工作频带。且此时螺旋天线体积缩小，便于携带。综上分析，本发明可实现螺旋天线主体与天线罩的同步展开与收拢，并且因其良好的密闭性，具备在雨水、沙尘环境下工作的可能。本发明安装便捷，实现了大尺寸螺旋天线的展开与收拢，大幅降低了大尺寸螺旋天线的体积，使其运输、携带方便。本发明在完全展开状态时具有与固定式螺旋天线接近的高增益、窄波束特性，实现了在满足相应的工作指标的情况下尺寸的缩减。

本发明的可展开螺旋线具有良好的电气特性。图7给出了实测驻波数据显示，天线的带宽和带内稳定性能良好，驻波比优于常见该类天线的典型驻波比1.5。图8给出了天线增益仿真计算结果，该结果显示天线具有良好的辐射特性，增益较高、波束宽度适中。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的可展开螺旋天线结构示意图。

图2是本发明实施例提供的可展开螺旋天线的轴侧图。

图3是本发明实施例提供的螺旋辐射体及主支撑轴的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的伸缩装置的结构示意图。

图5是本发明实施例提供的螺旋线固定枝节的结构示意图。

图6是本发明实施例提供的可展开螺旋天线伸缩装置、螺旋天线支撑杆以及天线罩收拢状态的结构示意图。

图 7是本发明实施例提供的可展开螺旋天线驻波实测结果。

图 8是本发明实施例提供的可展开螺旋天线的典型增益方向图。

图 9是本发明实施例提供的天线不同工作频率增益方向图。

图中：1、螺旋线辐射体；2、底板；3、顶部附件；31、顶盖转接法兰；32、主支撑杆顶帽；4、螺旋线固定枝节；41、固定枝节根部法兰；42、固定连杆；5、伸缩装置；51、上部支撑杆；52、下部支撑杆；53、上部滑块固定法兰；54、上部滑块；55、限位块；56、下部滑块；6、天线罩；61、上部天线罩；62、定位孔；63、下部天线罩。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可展开螺旋天线、控制方法及移动终端，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的可展开螺旋天线中底板2上安装有伸缩装置5，伸缩装置5位于整个可展开螺旋天线的轴线上；伸缩装置5上设置有螺旋线固定枝节4，螺旋线固定枝节4上侧固定有螺旋线辐射体1，螺旋线辐射体1外侧套装有天线罩6，伸缩装置5上端安装有顶部附件3。其中，天线底板2设置有馈电端口，馈电端口与螺旋线辐射体1连接，天线底板上靠近馈电口处固定有加载匹配块。

如图2所示，顶部附件3设置有顶盖转接法兰31和主支撑杆顶帽32，顶盖转接法兰31配合主支撑杆顶帽32连接天线上罩。

天线罩6包括上部天线罩61、下部天线罩63、定位孔62，上部天线罩61和下部天线罩63采用滑轨结构的方式进行收拢和展开，定位块与定位孔62数量相同。

如图3-图4所示，伸缩装置5设置有最下方套接伸缩滑块基座，最下方套接伸缩滑块基座下部工型头上打有安装孔，最下方套接伸缩滑块基座通过安装孔固定在底板2上。最下方套接伸缩滑块基座中心穿入下部支撑杆52和上部支撑杆51形成主伸缩支撑结构，主伸缩支撑结构中的主支撑杆穿过上部滑块54和下部滑块56，上部滑块54与下部滑块56之间设置有限位块55，上部滑块54固定有上部滑块固定法兰53。上部支撑杆51与下部支撑杆52两者套筒安装在整个伸缩装置的内部，起来支撑和基底作用。同时下部支撑杆的顶部攻有内螺纹，上部支撑杆的底部套有外螺纹，在展开上下部支撑杆时，起到锁定以及限位的作用同时，配以主支撑杆顶帽32为安装人员方便进行上下支撑杆螺纹的咬合工作。在支撑杆外部是沿轴向分布的滑块装置。下部滑块56为工字型，上部滑块54为T字型，两者内部均为中空，其中下部滑块56内部空间尺寸与上部滑块54尺寸相同，上部滑块56内部空间尺寸与下部支撑杆52尺寸相同，实现滑块之间的收拢。下部滑块56的上方装有限位块55，限位块55与下部滑块56外部每隔120度打一组两个半孔，在安装正确的情况下，下部滑块56与限位块55上的半孔会组合成一个完整的安装孔，限位块尺寸大于上部滑块T字型头的尺寸，防止天线在展开状态下，上下滑块发生脱离情况。上部滑块54为T字型，固定法兰53与滑块上部之间打孔进行安装，固定法兰53起到防止与下一组滑块发生脱离的作用。

如图5所示，螺旋线固定枝节4固定在套接伸缩滑块的外围，并将螺旋线辐射体依次穿过螺旋线固定枝节末端的预留孔，形成螺距和半径均匀稳定的辐射体。螺旋固定枝节4设置有固定枝节根部法兰41和固定连杆42，固定枝节4以120度为间隔依次固定在伸缩滑块的外部打孔处。 固定枝节根部法兰41两侧打有安装孔，尺寸与滑块装置上的安装孔相同，固定连杆42顶部预留有两个互相垂直的孔，将螺旋线辐射体穿过其中一个孔后在另一孔安上定位螺丝，保证螺旋线辐射体不产生偏移，使螺旋直径固定。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。

本发明首先，最下方套接伸缩滑块基座的下部工型头上打有安装孔，将基座固定在天线底板2上，在其中心穿入下部支撑杆52、上部支撑杆51后形成主伸缩支撑结构；随后将其余套接滑块装置穿过主支撑杆依次组装连接，接着将螺旋线固定枝节4固定在套接伸缩滑块的外围，并将螺旋线辐射体依次穿过螺旋线固定枝节末端的预留孔，形成螺距和半径均匀稳定的辐射体，最后顶盖转接法兰31配合主支撑杆顶帽32连接天线上罩，天线罩下罩与底板连接。

螺旋固定枝节4包括固定枝节根部法兰41、固定连杆42。固定枝节4以120度为间隔依次固定在伸缩滑块的外部打孔处。固定枝节根部法兰41两侧打有安装孔，尺寸与滑块装置上的安装孔相同，固定连杆42顶部预留有两个互相垂直的孔，将螺旋线辐射体穿过其中一个孔后在另一孔安上定位螺丝，保证螺旋线辐射体不产生偏移，使螺旋直径固定。

伸缩装置5位于整个可展开螺旋天线的轴线上。首先上部支撑杆51与下部支撑杆52两者套筒安装在整个伸缩装置的内部，起来支撑和基底作用。同时下部支撑杆的顶部攻有内螺纹，上部支撑杆的底部套有外螺纹，在展开上下部支撑杆时，起到锁定以及限位的作用同时，配以主支撑杆顶帽32为安装人员方便进行上下支撑杆螺纹的咬合工作。在支撑杆外部是沿轴向分布的滑块装置。下部滑块56为工字型，上部滑块54为T字型，两者内部均为中空，其中下部滑块56空间尺寸与上部滑块54尺寸相同的，下部滑块56空间尺寸与下部支撑杆52尺寸相同，实现滑块之间的收拢。下部滑块56的上方装有限位块55，限位块55与下部滑块56外部每隔120度打一组两个半孔，在安装正确的情况下，下部滑块56与限位块55上的半孔会组合成一个完整的安装孔，限位块尺寸大于上部滑块T字型头的尺寸，防止天线在展开状态下，上下滑块发生脱离情况。上部滑块54为T字型，固定法兰53与滑块上部之间打孔进行安装，固定法兰53起到防止与下一组滑块发生脱离的作用。

天线罩6包括上部天线罩61、下部天线罩63、定位孔62，上下部天线罩采用滑轨结构的方式进行收拢和展开，定位块与定位孔数量相同。

本发明的工作原理为：当螺旋天线1处于展开状态时，上部支撑杆51通过天线顶帽32顺着下部支撑杆52向上滑动，同时带动上部天线罩向上滑动，直到上下天线罩露出定位孔，将定位块安装嵌入孔内，此时，螺旋固定装置起到控制螺旋直径的作用，伸缩装置起到了控制螺距的作用，保障了本发明提出的可展开螺旋天线的稳定性，展开后的结构如图1所示，其具有高增益、窄波束特性。

当螺旋天线1处于收拢状态时，卸下定位块后，上部支撑杆51顺着下部支撑杆52向下滑动，同时带动上部天线罩向下滑动，直到上部天线罩碰到天线底板，收拢后的结构如图6所示。收拢后，本发明提供的可展开螺旋天线体积减小，易于携带，在本发明中，无论天线处于展开还是收拢状态，都可以保障其密闭性，使得其可以应用于多种较恶劣环境，而且拆卸再组装重复性高。

图7给出了天线的驻波比，天线的带宽和带内稳定性能良好。图8-9给出了天线增益方向图。图8显示天线在方位面各个角度方向图均匀一致具有良好的全向特性。图9显示天线在带内辐射特性稳定，增益较高、波束宽度适中。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可展开螺旋天线，其特征在于，所述可展开螺旋天线设置有：

底板；

底板上安装有伸缩装置，伸缩装置上设置有螺旋线固定枝节；

螺旋线固定枝节末端固定有螺旋线辐射体，螺旋线辐射体外侧套装有天线罩，伸缩装置上端安装有顶部附件；

天线底板设置有馈电端口，馈电端口与螺旋线辐射体连接；

所述伸缩装置位于整个可展开螺旋天线的轴线上；

所述顶部附件设置有顶盖转接法兰和主支撑杆顶帽，顶盖转接法兰配合主支撑杆顶帽连接天线上罩；

所述天线罩包括上部天线罩、下部天线罩、定位孔；

上部天线罩和下部天线罩采用滑轨结构的方式进行收拢和展开，定位块与定位孔数量相同；

所述伸缩装置设置有最下方套接伸缩滑块基座，最下方套接伸缩滑块基座下部工型头上打有安装孔，最下方套接伸缩滑块基座通过安装孔固定在底板上；

最下方套接伸缩滑块基座中心穿入下部支撑杆和上部支撑杆形成主伸缩支撑结构，主伸缩支撑结构中的主支撑杆穿过上部滑块和下部滑块，上部滑块与下部滑块之间设置有限位块，上部滑块固定有上部滑块固定法兰；

所述上部支撑杆与下部支撑杆两者套筒安装在整个伸缩装置的内部，下部支撑杆的顶部攻有内螺纹，上部支撑杆的底部套有外螺纹；

所述下部滑块为工字型，上部滑块为T字型，两者内部均为中空；

下部滑块内部空间尺寸与上部滑块尺寸相同，上部滑块内部空间尺寸与下部支撑杆尺寸相同；

下部滑块的上方装有限位块，限位块与下部滑块外部每隔120度打一组两个半孔，下部滑块与限位块上的半孔会组合成一个完整的安装孔；

所述限位块尺寸大于上部滑块T字型头的尺寸，上部滑块为T字型，固定法兰与滑块上部之间打孔进行安装；

所述螺旋线固定枝节套接固定在伸缩滑块的外围，螺旋线辐射体依次穿过螺旋线固定枝节末端的预留孔，形成螺距和半径均匀稳定的辐射体；

所述螺旋线固定枝节设置有固定枝节根部法兰和固定连杆，固定枝节以120度为间隔依次固定在伸缩滑块的外部打孔处；

固定枝节根部法兰两侧打有安装孔，尺寸与滑块装置上的安装孔相同，固定连杆顶部预留有两个互相垂直的孔，螺旋线辐射体穿过其中一个孔后在另一孔安上定位螺丝。

2.一种如权利要求1所述可展开螺旋天线的可控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

当螺旋天线处于展开状态时，上部支撑杆通过天线顶帽顺着下部支撑杆向上滑动；同时带动上部天线罩向上滑动，直到上下天线罩露出定位孔，将定位块安装嵌入孔内；此时，螺旋固定装置控制螺旋直径，伸缩装置控制螺距；

当螺旋天线处于收拢状态时，卸下定位块后，上部支撑杆顺着下部支撑杆向下滑动，同时带动上部天线罩向下滑动，直到上部天线罩碰到天线底板。

3.一种安装有权利要求1所述可展开螺旋天线的移动终端，其特征在于，所述移动终端包括：通信终端、卫星终端、天文观测器。

Images