CN219696695U - 碳纤维鞭天线结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及鞭天线技术领域，具体涉及碳纤维鞭天线结构。现有的碳纤维鞭天线面临导通性能差、电阻值偏大、辐射效率降低等问题。本实用新型碳纤维鞭天线结构包括一节碳纤维鞭天线单元或多节首尾相连的碳纤维鞭天线单元。每节碳纤维鞭天线单元包括第一金属接头、碳纤维管、第二金属接头和导电丝。导电丝主体埋设于碳纤维管的管壁内，两头延伸出碳纤维管的管壁并与两金属接头相连。本实用新型的碳纤维鞭天线导通性能良好，电阻值小，电阻辐射效率高，结构质量轻，力学性能优异，抗疲劳，耐腐蚀，承受功率大，辐射效率高，寿命长，结构简单。

Description

碳纤维鞭天线结构

技术领域

本实用新型涉及鞭天线技术领域，具体涉及碳纤维鞭天线结构。

背景技术

鞭天线是一种可弯曲的垂直杆状天线，其长度一般为1/4或1/2波长。鞭天线是短波天线一种常见的结构形式，因其具有结构简单、体积小、全向性，易于机动化等优点而被广泛应用。

目前市场上鞭天线的天线杆大致分为两种：第一种是采用金属管材或棒材制作天线主体，天线节与节之间连接多采用插接或者螺纹连接的方式，该方法制作的天线由于金属用料过多，连接方式强度低，所以存在机械性能差、质量重、防腐性能差等缺点。

第二种是采用碳纤维制作天线管，碳纤维天线管与金属预埋件之间采用胶粘接而成，表面通过涂导电胶或者导电漆保证导通性；虽然导电胶或者导电漆具有导电能力，但是其导电性能差，而且碳纤维本身不导电，因此该种方法制成的天线存在到导通性能差、电阻值偏大，辐射效率降低等缺点。

鞭天线经常用于单兵电台、车辆电台和舰艇电台等移动通信场景，因此需要在较小的体积和重量下追求良好的导通性能和较高的天线辐射效率，现有的碳纤维鞭天线面临导通性能差、电阻值偏大、辐射效率降低等问题，不能满足使用需求。因此市场需要一种导通性能良好、电阻值小，辐射效率高的碳纤维鞭天线。

实用新型内容

为解决上述提出的现有碳纤维鞭天线导通性能差、电阻值偏大、辐射效率降低的问题，本实用新型提出碳纤维鞭天线结构，具体方案如下：

碳纤维鞭天线结构，包括一节碳纤维鞭天线单元，碳纤维鞭天线单元包括第一金属接头、碳纤维管、导电丝和第二金属接头，第一金属接头和第二金属接头分别固定于碳纤维管两端，导电丝主体埋设于碳纤维管的管壁内，导电丝的两头延伸出碳纤维管的管壁，导电丝主体埋设深度为碳纤维管管壁由内向外的1/4～3/4，导电丝直径为0.15～0.2mm。第一金属接头和第二金属接头通过导电丝的两头相连，碳纤维管外表面包裹有金属网；

进一步的，碳纤维鞭天线结构包括两节或者两节以上的碳纤维鞭天线单元，碳纤维鞭天线单元包括第一金属接头、碳纤维管、导电丝和第二金属接头，第一金属接头和第二金属接头分别固定于碳纤维管两端，导电丝主体埋设于碳纤维管的管壁内，导电丝的两头延伸出碳纤维管的管壁，导电丝主体埋设深度为碳纤维管管壁由内向外的1/4～3/4，第一金属接头和第二金属接头通过导电丝的两头相连，一节碳纤维鞭天线单元的第一金属接头与另一节碳纤维鞭天线单元的第二金属接头相连；

进一步的，第一金属接头包括依次连接的连接头、第一限位部件、第一导电丝固定部件和第一固定部件，第二金属接头包括依次连接的第二固定部件、第二导电丝固定部件和第二限位部件，第二限位部件中心处设有和连接头形状相匹配的连接孔，第一金属接头通过第一固定部件与碳纤维管的一端固定，第二金属接头通过第二固定部件与碳纤维管的另一端固定；碳纤维管被限位于第一限位部件和第二限位部件之间；导电丝的一头缠绕在第一导电丝固定部件上，导电丝的另一头缠绕在第二导电丝固定部件上；

进一步的，第一导电丝固定部件和第二导电丝固定部件的形状均为槽状，数量为三个或者三个以上；

作为另一种方案，第一导电丝固定部件和第二导电丝固定部件的形状为菱形花纹条带。

本实用新型所具有的有益效果：

1.与两端金属件采用粘接方式的碳纤维鞭天线相比：本实用新型通过设置导电丝解决了现有碳纤维鞭天线电阻值高，导通性能差的问题。现有碳纤维鞭天线的电阻值在1～40Ω，本实用新型制成的碳纤维鞭天线的电阻在0.2～0.3Ω。本实用新型制成的碳纤维鞭天线阻值和金属接头的阻值处于同一数量级，完全消除了碳纤维材料、导电胶或者导电漆等材料对天线电阻的不利影响。天线电阻低，则辐射效率高，因此本实用新型的碳纤维鞭天线结构具有导通性能良好、电阻值小、辐射效率高的优点；

2、本实用新型碳纤维鞭天线结构具有结构简单，成型方法简单，制件效率高的优点；

3、本实用新型的碳纤维鞭天线由于金属接头和碳纤维管为一体共固化成型，无需粘接，因此具有结构质量轻，力学性能优异，良好的抗疲劳特性，耐腐蚀，承受功率大，寿命长的优点。

附图说明

图1是本实用新型碳纤维鞭天线结构整体结构示意图；

图2是本实用新型碳纤维鞭天线结构剖视结构示意图；

图3是本实用新型第一金属接头结构示意图；

图4是本实用新型第二金属接头结构示意图；

其中：

1、第一金属接头；2、金属网；3、碳纤维管；4、导电丝；5、第二金属接头；6、第一导电丝固定部件；7、连接头；8、第一限位部件；9、第一固定部件；10、第二固定部件；11、连接孔；12、第二限位部件；13、第二导电丝固定部件。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面结合图1～图4对本实用新型做更详细的描述。基于本实用新型，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的技术方案，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

碳纤维鞭天线结构，包括一节碳纤维鞭天线单元，碳纤维鞭天线单元包括第一金属接头1、碳纤维管3、导电丝4和第二金属接头5，第一金属接头1和第二金属接头5分别固定于碳纤维管3两端，导电丝4主体埋设于碳纤维管3的管壁内，导电丝4的两头延伸出碳纤维管3的管壁。

导电丝4主体埋设深度为碳纤维管3管壁由内向外的1/4～3/4。导电丝4主体的埋设深度由以下因素确定，如果导电丝4主体埋设过于靠近管壁内侧，会减小导电丝4埋设工艺中的容错率，如果导电丝4在铺设过程中发生断裂或打结等情况，需要去除表面较厚的碳纤维预浸料才能进行更换，费时费力。因此出于工艺性考量，导电丝4主体的埋设深度不宜过深，结合生产实践经验，本申请确定导电丝4主体埋设深度至少为碳纤维管3管壁由内向外的1/4；

由于碳纤维鞭天线在使用过程中存在晃动、吹风、振动等工况，碳纤维管3外壁会承受不断变化的拉力，产生的形变较大。如果导电丝4主体埋设过于靠近管壁外侧，在晃动、吹风、振动等工况作用下，会造成导电丝4的金属疲劳，导致导电丝4断裂，造成碳纤维鞭天线性能下降。因此，出于产品可靠性的考量，导电丝4主体的埋设深度不宜过浅，结合生产实践经验，本申请确定导电丝4主体埋设深度至多为碳纤维管3管壁由内向外的3/4。

在本实施例中，导电丝4主体埋设深度为碳纤维管3管壁由内向外的3/4。

第一金属接头1和第二金属接头5通过导电丝4的两头相连。

导电丝4的数量为1根或者多根。导电丝4的数量为多根时，天线电阻低，辐射效率高，但是过多的导电丝4会造成碳纤维鞭天线结构重量增加，降低碳纤维鞭天线在结构质量方面轻的优势。导电丝4的数量为1根时，碳纤维鞭天线结构质量轻，但是在天线电阻方面的优势不如多根导电丝4。因此，结合生产实践经验，导电丝4的优选数量为1根～3根。

导电丝4的材质为铜、铝、银或者其它导电材料，其中铜导电性好并且成本较低，最为合适。导电丝4起到降低电阻的作用，其电阻值应小于第一金属接头1和第二金属接头5的电阻之和。

导电丝4的直径在0.15～0.2mm之间。导电丝4的直径小，则降低天线电阻，提高辐射效率的效果差。因此，结合生产实践经验，导电丝4的直径的下限为0.15mm。

导电丝4的直径大，会降低碳纤维鞭天线在结构质量方面轻的优势。因此，结合生产实践经验，导电丝4的直径的上限为0.2mm。

在本实施例中，本实施例导电丝4采用直径0.18mm的3根铜丝，其等效电阻值小于0.2Ω，3根导电丝4均匀绕着碳纤维管3的中心螺旋埋设在碳纤维管3管壁内。

第一金属接头1包括依次连接的连接头7、第一限位部件8、第一导电丝固定部件6和第一固定部件9，第二金属接头5包括依次连接的第二固定部件10、第二导电丝固定部件13和第二限位部件12，第二限位部件12中心处设有和连接头7形状相匹配的连接孔11，第一金属接头1通过第一固定部件9与碳纤维管3的一端固定，第二金属接头5通过第二固定部件10与碳纤维管3的另一端固定；碳纤维管3被限位于第一限位部件8和第二限位部件12之间；导电丝4的一头缠绕在第一导电丝固定部件6上，导电丝4的另一头缠绕在第二导电丝固定部件13上。第一限位部件8的作用是固定第一金属接头1的位置，防止第一金属接头1和碳纤维管3的相对位置关系产生偏移。第二限位部件12的作用和第一限位部件8相同。第一导电丝固定部件6和第二导电丝固定部件13的作用是粗化表面，为导电丝4的固定提供附着力。

本实施例中第一金属接头1和第二金属接头5形状为中空的阶梯轴状，第一限位部件8和第二限位部件12均采用凸出的台阶结构进行限位，第一导电丝固定部件6和第二导电丝固定部件13采用表面压槽的方式制作，该槽宽*深为1*1mm，数量为三个或者三个以上。本实施例中槽数量为3个。

第一金属接头1和第二金属接头5的材料为钛合金。连接头7和连接孔11可采用螺纹连接或者插接，本实施例采用插接方式连接。

碳纤维管3外表面包裹有金属网2，金属网2表面设有树脂膜。

实施例2

碳纤维鞭天线结构包括两节或者两节以上首尾相连的碳纤维鞭天线单元，本实施例的碳纤维鞭天线结构由3节首尾相连的碳纤维鞭天线单元组成。

碳纤维鞭天线单元包括第一金属接头1、碳纤维管3、导电丝4和第二金属接头5，第一金属接头1和第二金属接头5分别固定于碳纤维管3两端，导电丝4主体埋设于碳纤维管3的管壁内，导电丝4的两头延伸出碳纤维管3的管壁，导电丝4主体埋设深度为碳纤维管3管壁由内向外的1/4。第一金属接头1和第二金属接头5通过导电丝4的两头相连，一节碳纤维鞭天线单元的第一金属接头1与另一节碳纤维鞭天线单元的第二金属接头5相连。

本实施例的导电丝4本实施例导电丝4采用直径0.2mm的单根铝丝，其电阻值小于0.2Ω。本实施例导电丝4绕着碳纤维管3的中心螺旋埋设。

本实施例中第一金属接头1和第二金属接头5形状为中空的阶梯轴状，第一限位部件8和第二限位部件12均采用凸出的限位块结构进行限位，第一导电丝固定部件6和第二导电丝固定部件13采用在第一金属接头1和第二金属接头5的表面压制深度为1mm，宽度为3mm的菱形花纹条带的方式制作。第一金属接头1和第二金属接头5的材料为钛合金。连接头7和连接孔11可采用螺纹连接或者插接，本实施例采用螺纹连接。

其余特征实施例2与实施例1一致。

实施例3

本实施例中导电丝4采用直径0.15mm的1根铜丝，其电阻值小于0.2Ω，导电丝4主体埋设深度为碳纤维管3管壁由内向外的2/3处。

第一导电丝固定部件6和第二导电丝固定部件13采用表面压槽的方式制作，该槽宽*深为2*1mm，数量为2个。

其余特征实施例3与实施例1一致。

实施例4

本实施例中导电丝4采用直径0.15mm的1根银丝，其电阻值小于0.2Ω，导电丝4主体埋设深度为碳纤维管3管壁由内向外的1/2处。

其余特征实施例4与实施例2一致。

本实用新型碳纤维鞭天线结构导通性能良好、电阻值小，电阻辐射效率高，通过将多节首尾相连的碳纤维鞭天线单元首尾连接，可以组成所需长度的碳纤维鞭天线。此外，本实用新型制成的碳纤维鞭天线结构质量轻，力学性能优异，抗疲劳，耐腐蚀，承受功率大，产品寿命长。

Claims (5)

1.碳纤维鞭天线结构，其特征在于，包括一节碳纤维鞭天线单元，所述碳纤维鞭天线单元包括第一金属接头(1)、碳纤维管(3)、导电丝(4)和第二金属接头(5)，第一金属接头(1)和第二金属接头(5)分别固定于碳纤维管(3)两端，导电丝(4)主体埋设于碳纤维管(3)的管壁内，导电丝(4)的两头延伸出碳纤维管(3)的管壁，导电丝(4)主体埋设深度为碳纤维管(3)管壁由内向外的1/4～3/4，所述导电丝(4)直径为0.15～0.2mm，所述第一金属接头(1)和第二金属接头(5)通过导电丝(4)的两头相连，所述碳纤维管(3)外表面包裹有金属网(2)。

2.根据权利要求1所述的碳纤维鞭天线结构，其特征在于，包括两节或者两节以上的碳纤维鞭天线单元，所述碳纤维鞭天线单元包括第一金属接头(1)、碳纤维管(3)、导电丝(4)和第二金属接头(5)，第一金属接头(1)和第二金属接头(5)分别固定于碳纤维管(3)两端，导电丝(4)主体埋设于碳纤维管(3)的管壁内，导电丝(4)的两头延伸出碳纤维管(3)的管壁，导电丝(4)主体埋设深度为碳纤维管(3)管壁由内向外的1/4～3/4，所述第一金属接头(1)和第二金属接头(5)通过导电丝(4)的两头相连，一节碳纤维鞭天线单元的第一金属接头(1)与另一节碳纤维鞭天线单元的第二金属接头(5)相连。

3.根据权利要求1或2所述的碳纤维鞭天线结构，其特征在于，第一金属接头(1)包括依次连接的连接头(7)、第一限位部件(8)、第一导电丝固定部件(6)和第一固定部件(9)，第二金属接头(5)包括依次连接的第二固定部件(10)、第二导电丝固定部件(13)和第二限位部件(12)，第二限位部件(12)中心处设有和连接头(7)形状相匹配的连接孔(11)，第一金属接头(1)通过第一固定部件(9)与碳纤维管(3)的一端固定，第二金属接头(5)通过第二固定部件(10)与碳纤维管(3)的另一端固定；碳纤维管(3)被限位于第一限位部件(8)和第二限位部件(12)之间；导电丝(4)的一头缠绕在第一导电丝固定部件(6)上，导电丝(4)的另一头缠绕在第二导电丝固定部件(13)上。

4.根据权利要求3所述的碳纤维鞭天线结构，其特征在于，所述第一导电丝固定部件(6)和第二导电丝固定部件(13)的形状均为槽状，数量为三个或者三个以上。

5.根据权利要求3所述的碳纤维鞭天线结构，其特征在于，所述第一导电丝固定部件(6)和第二导电丝固定部件(13)的形状为菱形花纹条带。