CN212542685U - 一种用于降低天线风阻的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种用于降低天线风阻的装置，包括天线罩及安装于天线罩上端和下端的端盖，天线罩包括迎风面，端盖包括底边及前轮廓面，前轮廓面自底边靠迎风面侧所对应的边沿纵向且向端盖中心方向延伸形成。本实用新型通过在天线罩的端盖上设置一些轮廓特征，使得流体分离点延缓到了天线罩的尾部，从形体上降低天线的风阻，从而使天线的可靠性得到提高，且降低了基站天线的安装固定成本。

Description

一种用于降低天线风阻的装置

技术领域

本实用新型涉及天线系统领域，尤其是涉及一种用于降低天线风阻的装置。

背景技术

目前基站天线主流的建站模型是采用钢结构单管通信塔，该塔型具备施工半径小、工程占地少、施工进度快等优点，但是也存在塔身刚度偏低，塔顶水平位移过大的缺点。基站天线通常安装在数十米的高空，高空中的风速更大，因此对天线的可靠性提出了更高的要求。

天线罩是保护天线系统免受外部环境影响的结构物。它在电气性能上具有良好的电磁波穿透特性，机械性能上能经受外部恶劣环境的作用。天线罩除了要为基站天线提供可靠的机械防护外，其截面设计还影响着电气性能。

目前多数的天线罩为矩形截面形状，这种截面形状属于一种钝体形状，会显著增大基站天线的风阻。而在强风等恶劣天气情况下，较大的风阻会使天线存在一定的安全隐患。

目前天线罩的减阻方法主要是改变天线罩的截面形状，使天线罩的形状更符合流体力学特性，且该实现方式仅仅从改变天线横截面的方向考虑，未考虑基站天线纵向方向的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于降低天线风阻的装置。

为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种用于降低天线风阻的装置，包括天线罩、及分别安装于所述天线罩上端和下端的端盖，所述天线罩包括迎风面，所述端盖包括底边及前轮廓面，所述前轮廓面自所述底边靠迎风面侧所对应的边沿纵向且向端盖中心方向延伸形成。

优选地，所述端盖还包括自前轮廓面两端向两侧且向远离迎风面方向延伸的第一过渡轮廓面。

优选地，所述端盖还包括底面和后轮廓面，所述后轮廓面与所述前轮廓面和两侧的所述第一过渡轮廓面连成一体且成型于所述底面上。

优选地，所述端盖还包括顶面、侧轮廓面和后轮廓面，所述顶面边沿的纵向投影位于端盖底边的边沿内，所述后轮廓面与前轮廓面相对，所述侧轮廓面连接第一过渡轮廓面和后轮廓面，所述前轮廓面、第一过渡轮廓面、侧轮廓面及后轮廓面均自底部的相应边沿向顶面的对应边沿延伸形成。

优选地，所述端盖还包括位于侧轮廓面和后轮廓面之间的第二过渡轮廓面，所述端盖沿横向或纵向的中心轴对称。

优选地，所述天线罩包括迎风面、与所述迎风面相对的安装面及连接所述迎风面和安装面的两个侧面，所述安装面的宽度大于迎风面的宽度，使得两个侧面向两侧倾斜延伸，整个天线罩的横截面大致成梯形。

优选地，所述装置还包括尾部扰流板，所述尾部扰流板自天线罩的两个侧面与安装面的连接处继续向后延伸，形成尾部扰流板。

优选地，所述天线罩还包括连接安装面和侧面的两个连接面，所述后轮廓面、两个连接面中的至少一个面上设置为非光滑表面。

优选地，所述非光滑表面通过在表面上间隔设置多个涡流发生器或均匀设置多个凹凸不平的凹点/凸点结构实现。

优选地，所述涡流发生器为在表面间隔设置的突起物。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过在天线罩的端盖和天线罩上设置一些轮廓特征，使得天线罩的流体分离点延缓到了天线罩的尾部，从形体上降低天线的风阻，不仅可以使天线的可靠性得到提高，而且可以降低基站天线的安装固定成本。

2、另外，通过组合尾涡减阻结构和气动附件减阻结构等，可以进一步降低天线的风阻。

3、本实用新型可以显著抑制天线罩纵向方向的流体分离，无需改变天线罩的横截面形状，从而可以兼容各种天线罩截面，通用性强，且不增加天线尺寸，不影响天线内部布局空间，空间利用性好，另外还具有方便安装、易于批量生产，具有较好的市场应用前景等优点。

附图说明

图1是本实用新型天线罩的端盖上只设置前轮廓面的立体结构示意图；

图2是图1的分体结构示意图；

图3是本实用新型另一实施例的立体结构示意图；

图4是图3的分体结构示意图；

图5是本实用新型天线罩的端盖为平面的立体结构示意图；

图6是图5的分体结构示意图；

图7是图3加设涡流发生器的立体结构示意图；

图8是图3加设尾部扰流板的俯视结构示意图；

图9是传统天线罩和本实用新型示例天线罩计算流体力学仿真得到的结果示意图；

附图标记：

10、天线罩，11、迎风面，12、安装面，13、侧面，14、连接面，20、上端盖，30、下端盖，41/41′、前轮廓面，42/42′、第一过渡轮廓面，43、底面，44/44′、后轮廓面，50、顶面，62、第二过渡轮廓面，70、侧轮廓面， 80、涡流发生器/突起物，90、尾部扰流板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

本实用新型所揭示的一种用于降低天线风阻的装置，通过对天线罩进行形体低阻化设计、增加气动附件减阻设计及尾涡控制减阻设计中的一种或两种以上的组合优化设计，显著降低基站天线的风阻，进而使天线的可靠性得到提高，且降低基站天线的安装固定成本。

结合图1～图4所示，本实用新型所揭示的一种用于降低天线风阻的装置，包括天线罩10、上端盖20和下端盖30，上端盖20和下端盖30分别安装于天线罩10的上端和下端上。

天线罩10采用拉挤工艺一次成型，其内部形成有用于安装天线系统的容纳空间，用于保护天线系统免受外部环境的影响。如图2所示，天线罩 10具体包括迎风面11、安装面12、两个侧面13和四个连接面14，其中，迎风面11为天线罩10的辐射面，安装面12与迎风面11相对设置，用于将天线罩10安装到天线抱杆(图未示)上，两个侧面13分别位于天线罩 10的两侧且连接迎风面11和安装面12，迎风面11和两个侧面13的连接拐角处及安装面12与两个侧面13的连接拐角处各通过一连接面14连接。

连接面14具体由天线罩10的顶部延伸到底部，且连接面14呈向天线罩10外部方向凸出的圆弧面，圆弧面的设计可以使流体在天线罩10的连接拐角处可以平滑的过渡，使风不在天线罩10的连接拐角处发生分离。优选地，天线罩的迎风面11也可以设计为呈向天线罩10外部方向凸出的圆弧面，圆弧面的设计可以使风在最开始冲击到天线罩10的时候就能快速的贴合天线罩10。在其他实施例中，连接面14和迎风面11的横截面也可以是其他可以降低风阻的形状设计，如倒角、锥形角或异形角等，本实用新型对此不做限定。

上端盖20和下端盖30采用注塑成型的方式加工而成，结合图1和图 2所示，上端盖20和下端盖30至少在靠近迎风面11的一侧设置前轮廓面 41，该前轮廓面41由端盖靠近迎风面侧的边沿沿朝纵向且向靠近端盖中心方向延伸形成。如图1所示，端盖具体包括前轮廓面41、位于前轮廓面41 两侧边的第一过渡轮廓面42、底面43和后轮廓面44，其中，前轮廓面41 由端盖与迎风面11相对应的边沿朝纵向且向靠近端盖中心方向弯曲延伸形成，第一过渡轮廓面42则由前轮廓面41两端向两侧且向远离迎风面11方向延伸形成。实施时，前轮廓面40的纵截面可以是圆角、倒角、锥形角、异形角中的任意一种，本实施例中，前轮廓面40为圆弧面。底面43位于端盖的底部，且其覆盖住天线罩10的顶部或底部，前轮廓面41、第一过渡轮廓面42和后轮廓面44均成型于底面43上，后轮廓面44与前轮廓面 41和两侧的第一过渡轮廓面42连成一体且成型于底面43上。

在其他替换实施例中，结合图3和图4所示，上端盖20和下端盖30 均包括顶面50、前轮廓面41′、第一过渡轮廓面42′、侧轮廓面70、后轮廓面44′和第二过渡轮廓面62，顶面50位于端盖底边的上方且顶面50边沿的纵向投影位于端盖底边的边沿内。其中，前轮廓面41′和第一过渡轮廓面42′的结构与图1中的前轮廓面41和第一过渡轮廓面42的结构相同，这里不做赘述。侧轮廓面70由端盖与侧面13相对应的边沿朝纵向且向靠近端盖中心方向延伸形成，且侧轮廓面70连接第一过渡轮廓面42′、第二过渡轮廓面62和顶面50。后轮廓面44′与前轮廓面40相对，后轮廓面44′由端盖与安装面12相对应的边沿朝纵向且向靠近端盖中心方向弯曲延伸形成，且延伸与顶面50的相应边沿相连接。第二过渡轮廓面62则由端盖与连接面 14(具体是安装面12与侧面13相连接的连接面)相对应的边沿朝纵向且向靠近端盖中心方向弯曲延伸形成。且第二过渡轮廓面62连接后轮廓面 44′和侧轮廓面70。

实施时，前轮廓面41′、后轮廓面44′、两个侧轮廓面70的纵截面可以是圆角、倒角、锥形角、异形角中的任意一种。本实施例中，上端盖20和下端盖30的轮廓面均为圆弧面。

结合图5和图6所示，在其他替换实施例中，上端盖20和下端盖30 也可以是平面结构。

本实用新型在上端盖20和下端盖30上设置一些轮廓特征，如圆角、倒角、锥形角、异形角等，可以使风经过端盖时，通过这些轮廓特征可以使风平滑渡过，不会在这些地方产生流体分离点。与常规的上下端盖相比，本实用新型可以将天线罩10纵向的流体分离点由端盖前端移动至端盖后部，从而实现降低天线罩风阻的目的。以长宽高为500mm×498mm×196mm的天线罩为例，未加装本实用新型装置之前天线罩的辐射面迎风时天线整体风载为202N，加装本实用新型之后天线整体风载为105N，天线风载下降了48％。

另外，在天线罩10的形体低阻化设计上，还可以将天线罩10整体设计为横截面呈前窄后宽的梯形，具体地，设计安装面12的宽度大于迎风面 11的宽度，使得两个侧面13向两侧倾斜延伸，整个天线罩的横截面大致成梯形。该设计也可以一定程度上减小天线罩上的空气阻力，对应的天线罩 10上的上端盖20和下端盖30的横截面也呈前窄后宽的梯形。

当风流到天线罩10的尾部时，容易发生流体的分离，所以可以在天线罩的尾部进行尾部控制减阻设计，可以使风快速地脱离天线罩，避免卷入天线罩后方增大涡流区域，进而增大阻力。如将本实用新型装置的尾部设计为非光滑表面，实施时，非光滑表面可以通过在装置的尾部设置涡流发生器80来实现，这里的尾部可以包括上端盖的后轮廓面44′上、下端盖的后轮廓面44′上、安装面12与两个侧面13连接的两个连接面14上的至少一面上。如图7所示，在上端盖20的后轮廓面44′上设置间隔设置的多个突起物80，多个突起物80在后轮廓面44′上横向且间隔分布。另外，也可以通过在装置的尾部设置多个凹凸不平的凹点/凸点结构实现，也可以一定程度上降低天线罩10的风阻。

另外，由于天线罩10的侧面存在理论上的流体分离点，所以可以在该部位辅以一定的气动附件减阻，如图8所示，天线罩10的两个侧面13与安装面12的连接处继续向后延伸，形成尾部扰流板90，该尾部扰流板90 用于将流经天线罩侧面的风引流到天线罩的后方(即靠近安装面12的一方)。

如图9所示，是传统天线罩和本实用新型示例天线罩计算流体力学仿真得到的结果示意图，从图9中所示可以看出，传统天线罩的流体分离点发生在天线罩的前部，而本实用新型示例的天线罩的流体分离点延缓到了天线罩的尾部。图9中还示出了在天线罩后面附近的尾迹，对比两种尾迹可以看出，本实用新型示例罩削弱了分离现象，其尾迹比原始罩的尾迹小，因此其产生的负压区也更小，罩背面(即安装面12)风压会降低，由此可以达到减阻的目的。

本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于降低天线风阻的装置，其特征在于，所述装置包括天线罩、及分别安装于所述天线罩上端和下端的端盖，所述天线罩包括迎风面，所述端盖包括底边及前轮廓面，所述前轮廓面自所述底边靠迎风面侧所对应的边沿纵向且向端盖中心方向延伸形成。

2.根据权利要求1所述的用于降低天线风阻的装置，其特征在于，所述端盖还包括自前轮廓面两端向两侧且向远离迎风面方向延伸的第一过渡轮廓面。

3.根据权利要求2所述的用于降低天线风阻的装置，其特征在于，所述端盖还包括底面和后轮廓面，所述后轮廓面与所述前轮廓面和两侧的所述第一过渡轮廓面连成一体且成型于所述底面上。

4.根据权利要求2所述的用于降低天线风阻的装置，其特征在于，所述端盖还包括顶面、侧轮廓面和后轮廓面，所述顶面边沿的纵向投影位于端盖底边的边沿内，所述后轮廓面与前轮廓面相对，所述侧轮廓面连接第一过渡轮廓面和后轮廓面，所述前轮廓面、第一过渡轮廓面、侧轮廓面及后轮廓面均自底部的相应边沿向顶面的对应边沿延伸形成。

5.根据权利要求4所述的用于降低天线风阻的装置，其特征在于，所述端盖还包括位于侧轮廓面和后轮廓面之间的第二过渡轮廓面，所述端盖沿横向或纵向的中心轴对称。

6.根据权利要求4所述的用于降低天线风阻的装置，其特征在于，所述天线罩包括迎风面、与所述迎风面相对的安装面及连接所述迎风面和安装面的两个侧面，所述安装面的宽度大于迎风面的宽度，使得两个侧面向两侧倾斜延伸，整个天线罩的横截面大致成梯形。

7.根据权利要求6所述的用于降低天线风阻的装置，其特征在于，所述装置还包括尾部扰流板，所述尾部扰流板自天线罩的两个侧面与安装面的连接处继续向后延伸，形成尾部扰流板。

8.根据权利要求6所述的用于降低天线风阻的装置，其特征在于，所述天线罩还包括连接安装面和侧面的两个连接面，所述后轮廓面、两个连接面中的至少一个面上设置为非光滑表面。

9.根据权利要求8所述的用于降低天线风阻的装置，其特征在于，所述非光滑表面通过在表面上间隔设置多个涡流发生器或均匀设置多个凹凸不平的凹点/凸点结构实现。

10.根据权利要求9所述的用于降低天线风阻的装置，其特征在于，所述涡流发生器为在表面间隔设置的突起物。

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