专利名称：自动伸缩式高增益天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电磁波发射或者接收天线，尤其指一种自动伸缩式天线。
背景技术：
天线是无线电发射和接收不可缺少的设备，在广播电视、无线电通信等领域有广泛的应用。天线增益的高低对信号的发射和接收质量具有极为重要的作用。发射和接收天线具有互易性，也就是说接收天线的理论和方法对于发射天线也是适用的。国防工业出版社1983年6月出版的《常用电视接收天线》一书的第二章VHF电视接收天线中就详细阐述了半波振子天线和多单元天线的原理和结构(请参见第23-35页，该书作者俱新德谷深远)。现有技术中的天线，天线的振子长度都是不能自动收缩或扩张的，但是一个特定频率无线电信号对应于天线振子一个最佳长度(接近半波长)，这就是说，固定长度的天线振子不能兼顾多个频道的最佳增益，而在现实中，天线尤其是接收天线往往要一付天线接收许多频率的信号，比如电视接收天线，这就使得天线只对一个频道增益高而对其他所有频道增益低，大大降低了电视接收的效果。目前市场上流行的电视接收天线，就是一个固定长度的天线振子同时接收多个频道电视信号，所以天线的增益低，就是增加了天线放大器，总增益虽然提高了，但是由于天线振子本身输出的信号太弱，放大器本身的噪声往往把欲接收的弱电视信号所淹没，对于远程电视台的弱信号接收效果还是不好。因此天线振子本身的增益至关重要并且是天线放大器所无法取代的；如果要用多个天线组合使用进行多频道的接收，天线的架设和安装又很复杂，并且频道混合器将带来较大的衰减，并且成本也很高。
发明内容
本发明的目的，是提供一种天线的振子可以自动伸缩的、对各种频道增益都高、经济实用的自动伸缩式高增益天线。
为了实现上述目的，本发明将振子支架固定在主梁上，振子支架上安装有固定振子，固定振子套合有伸缩式活动振子和压力式弹簧，压力式弹簧的一端与活动式振子相连，另一端固定，活动式振子还与牵引绳相连，牵引绳的另一端与固定的电动式牵引器相连接。电动式牵引器由微型电机和蜗杆、蜗板组合而成，其中蜗杆和蜗板在蜗板的中间区域用丝扣宽松式套合。其中电动式牵引器既可以固定在天线的主梁上，又可以固定在天线的立杆上。牵引绳运动方向的改变是通过滑轮来实现的。为了防止微型电机转到一定程度，使蜗杆旋到蜗板的最左端而相互卡住，蜗板的两端内部各有一个没有螺扣的园柱形区域，这个没有螺扣区域的直径比有螺扣的区域的直径粗一些。为了避免蜗杆和蜗板相互分离的现象发生，天线的主梁上安装有紧固件，紧固件上面安装有弹簧。也可以用电子的方式达到上述目的，这时要取消没有螺扣的区域，并要将电动式牵引器的微型电机再加一个换向遥控电路，换向遥控电路的过载指示电路，继电器电路，开关电路之间是相互串联的，双刀双掷开关的左右两组端子分别交叉相联接。为了保证蜗板更好地在蜗杆和主梁上移动，蜗板的两端头和天线的主梁可采取宽松式套合的结构。
由于本发明的天线振子是由电动式牵引器和弹簧共同驱动的伸缩振子组成，通过控制电动式牵引器，结合观察信号的接收质量，可以很方便的调节伸缩振子的长度，使接收效果最佳，并且不同的频道对应不同的长度，使欲接收的各个频道都达到最高的增益，提高了信号的接收质量；如果本发明应用于发射天线，可以用一付天线高增益的发射多个频道信号。本发明解决了多频道接收或发射与高增益的矛盾，同时大幅度降低了多频道接收或发射天线系统的成本，并且使用和调节非常方便。
下面结合附图和实施例对本发明进一步的详细阐述附图1是本发明的结构示意图；附图2是本发明的电动式牵引器结构示意图；附图3是本发明的一种换向遥控电路；附图4是本发明的另一种电动式牵引器结构示意图；具体实施方式
如附图1所示，天线的主梁5上面用螺丝固定了天线振子支架4，天线振子支架4上用螺丝紧固有固定振子2，固定振子2内部套合有稍细的活动振子1，活动振子1的内端与弹簧3(它是一个压力式弹簧)的左端相连接，弹簧3的右端固定。活动振子1的右端还连接有牵引绳6的一端，牵引绳6的另一端与电动式牵引器的蜗板7相连接。微型电机9的转轴与蜗杆8相互连结，微型电机9固定在主梁5上。这样当微型电机9转动时，蜗板7就沿着转轴方向做直线运动，改变微型电机的的转动方向，就可以改变蜗板7的运动方向。当蜗板7向下运动时，通过牵引绳6并经过滑轮10拉动活动振子1向内收缩(此时要克服弹簧3的压力)；当蜗板7向上运动时，在弹簧3的弹力作用下，使活动振子1向外侧(左侧)移动。可见只要控制微型电机的转动，就可以方便地自动改变天线振子的总长度，从而高效接收特定频率的电磁波的信号。
本发明附图1的左侧和右侧是对称的，故振子的右侧的不再叙述。左侧和右侧的振子组合成一副半波振子。
附图2是电动式牵引器的结构示意图。蜗杆8既可以旋入咬合在蜗板7的带螺扣的槽孔内(蜗杆和蜗板用螺扣套合，类似于螺丝和螺母之间的套合)，也可以旋出带螺扣的区域14而进入蜗板两头的没有螺扣的区域13内。没有螺扣的区域13的空间为圆柱形并且其直径比带螺扣的区域14(也是圆柱形)略粗一些。这样做的目的，就是为了防止微型电机转到一定程度，使蜗杆8旋到蜗板7的最左端而相互卡死。其防止相互卡死的动作过程如下当蜗杆8逆时针转动时(在纸面上从左向右看去)，蜗板从左向右移动，当蜗杆8的丝锥部分(比没有丝锥的那一段粗一些)完全进入没有螺扣的区域13内时，螺杆8只能空转，此时蜗板7不再移动；如果让微型电机反转，在牵引绳6的拉力作用下，蜗杆8的丝锥部分再次旋进入蜗板7的的带螺扣的区域14，此时蜗板7由右向左移动(天线振子伸长)。当蜗杆8的丝锥部分开始进入(或者还没有进入)没有螺扣的区域15内时，弹簧12就接触到了的蜗板7右端头16，从而对蜗板7有个向右的推力，以提供使蜗杆8再次顺利地从蜗板7的右端旋进入的压弹力，同时也避免了蜗杆8和蜗板7相互分离的现象发生。当蜗杆8的丝锥部分完全进入没有螺扣的区域15内时，螺杆8又只能空转，此时蜗板7又不再移动；如果此时让微型电机正转，在弹簧12的作用下，蜗杆8再次从蜗板7的右端旋进入。因此只要控制微型电机的运转情况(正转或反转以及运转时间的长短)，就可以控制蜗板7的运动方向和距离，进而自动调节天线振子的伸缩量，并且微型电机不管运转时间有多么长，都不会发生蜗杆和蜗板相互卡死的现象发生。应该注意的是，弹簧12是安装在紧固件11上的，而紧固件11又固定在主梁5上。为了保证蜗板7更好地在蜗杆8上移动，可以将蜗板7的右端头16、左端头17做成空心的矩形或者圆形(比主梁5直径稍粗)宽松式套合在主梁5上(此时的主梁也应该相应的变为形状与之相吻合的矩型或圆形)。另外，蜗杆和蜗板在蜗板的中间区域用丝扣套合时一定要宽松式套合，以便于两者的相互运动。
本发明的防止蜗杆8旋到蜗板7的最左端而相互卡死及避免蜗杆8旋到蜗板7的最右端时蜗杆8和蜗板7相互分离的方法也可以用其他的方法解决。附图4就是本发明的另一种电动式牵引器结构示意图。此情况下取消了没有螺扣的区域并将该区域制造的和带螺扣的区域14完全一样，右侧没有螺扣的区域也照此办并且右端头16的右侧用螺丝固定一个中间开孔的档板18(为了防止蜗杆8和蜗板7相互分离)，该孔的大小以直径比蜗杆8的无螺扣区域略粗为好，当蜗杆8旋入蜗板7后再把档板18固定上就可。这种方案应去掉图2中的紧固件11和弹簧12。使用这种方案时，当蜗杆8旋到蜗板7的两端头时阻力都会变得很大，电机的电流也变大。如果外加一个电流变大就改变供电极性的电子电路，则就会使此情况下的电机反转，问题就解决了。但这种方案必须用直流微型电机。
附图3就是本发明的一种换向遥控电路，电源输入端X和电源输入端Y接微型电机所需的低压直流电源，发光二极管D1和发光二极管D2反向并联再与限流电阻R2串联后，与取样电阻R1并联组成电机过载指示电路。继电器J的线圈与分流电阻R3并联再与继电器J的常通开关KJ串联。按钮开关K为常断的。双刀双掷开关KB的中心端的两个端子与电机的两个端子相互连接。双刀双掷开关KB的左右两组端子分别交叉相联接。这样当双刀双掷开关KB拨向左侧或者右侧时就可以改变提供给直流微型电机的电源极性，从而改变微型电机的转向。调节限流电阻R2可以改变发光二极管的亮度，调节电阻R1可以选择发光二极管的过载发光显示的起始过载电流值。对于不同的微型电机，电阻R1阻值是不同的，可以通过试验来选择电阻R1阻值的大小，要以微型电机受阻停转后正好发光二极管发光为宜。还应该通过试验调节分流电阻R3的阻值大小，要以微型电机受阻停转时继电器能吸合、微型电机正常运转时不吸合为准。整个动作过程是这样的按下按钮开关K，假设双刀双掷开关KB打在右位，微型电机9正向转动。当蜗杆的丝锥部分顶在在蜗板的两端时，微型电机因受阻停转而电流变大，这时发光二极管其中的一个亮，同时继电器吸合而使继电器的常通触点KJ断开，微型电机9因断电而停转，并且发光二级管停止发光；与此同时继电器J因断电而复位，其常通触点KJ又接通而导致电源又接通发光二级管又发光，如此反复下去，并且只要不松开按钮开关K，继电器的触点KJ就交替的接通和断开，使发光二极管间歇地闪光，这可提示用户此现象为电机转到头了，应该将双刀双掷开关KB拨向另一侧(左侧)，这时微型电机就可以反转，又可以继续天线振子的伸缩了。其中的双刀双掷开关可以用普通的小型双刀双掷钮子拨动开关，继电器J可以用普通的小型低压继电器，按钮开关K也用小型的，电阻R1、R2、R3要根据继电器J和微型电机9通过试验来确定其阻值。在附图3中，除微型电机9以外，其他所有元器件都可以安装在一个小塑料盒内作为伸缩天线的遥控器使用。
本发明附图1的左侧和右侧是对称的，故振子的右侧的不再叙述。左侧和右侧的振子组合成一副半波振子。
本发明的微型电机可以用现在市场上流行的直流或者交流的天线转向电机进行改装，主要是取消电机的转角不能超过360度的限制(去掉电机壳上的限制转角挡头就可以)，并且转轴的转速最好提高一些。直流微型电机要比交流电机用起来更方便。蜗杆8、蜗板7、主梁5可以用ABS工程塑料制成。固定振子2和活动振子1可以用圆铝管，但是固定振子2要稍厚一些。
本发明是天线的基本振子单元，如果要制成多单元定向高增益伸缩式天线，可以将引向器、反射器也制成自动伸缩式，各个伸缩式振子的基本结构与本实施例相似，不同之处是需要将引向器、反射器的左右固定振子之间的内侧最近处用导体连接起来，这样左右伸缩式振子就连成了一根可自动伸缩的引向器或反射器。这时的主梁5就变成了多单元定向天线的横梁，此时可以用一个微型电机9带动多个振子伸缩，只要在板子上多连接几条牵引绳就是了。另外就是牵引绳的长短要与各付振子相对应，使得各个振子在同时伸缩时，不管各个振子伸缩在什么状态，都应该满足定向天线对各付振子的总长度要求。
微型电机9既可以固定在天线的主梁5上，也可以固定在天线的立杆上(厂家给的那一小段塑料的立杆)。本发明将天线的横梁或天线的立杆统称为支撑架。另外要注意通过滑轮改变牵引绳的牵引方向，以减小电机受到的阻力。
本发明在使用时，用户可以在室内很方便地按动电动式牵引器微型电机的电源开关(或遥控器上的按钮开关)，微型电机转动后将带动室外的伸缩式天线的振子缓慢的伸缩，当用户观察到接收的信号(比如电视图像效果)最佳时，松开控制微型电机的电源按钮开关就行了，调节非常方便，并且可以用一付天线进行多频道高增益的接收，安装和架设天线非常简单。
根据天线的互易性理论，本发明适用于任何一种发射或接收天线，当用于发射天线时，可以有效地增加发射的电磁波的传播距离；当用于接收天线时，可以有效地增加接收的电磁波的距离，提高接收效果，并且对于各个电磁波频段普遍适用。
权利要求
1.一种自动伸缩式高增益天线，振子支架安装在主梁上，振子支架上安装有固定振子，其特征在于固定振子套合有活动振子和压力式弹簧，压力式弹簧的一端与活动式振子相连，另一端固定，活动式振子还与牵引绳的一端相连，牵引绳的另一端与电动式牵引器相连接，电动式牵引器固定在支撑架上。
2.按权利要求1所述的自动伸缩式高增益天线，其特征在于电动式牵引器由微型电机和蜗杆、蜗板组合而成，蜗杆和蜗板用螺扣宽松式套合。
3.按权利要求2所述的自动伸缩式高增益天线，其特征在于蜗板的两端内部各有一个没有螺扣的圆柱形区域，没有螺扣的圆柱形区域的直径比有螺扣区域的直径粗。
4.按权利要求1所述的自动伸缩式高增益天线，其特征在于主梁上安装有紧固件，紧固件上面安装有弹簧。
5.按权利要求1所述的自动伸缩式高增益天线，其特征在于电动式牵引器的微型电机与换向遥控电路相连接，换向遥控电路的过载指示电路，继电器电路，开关电路之间是相互串联的，双刀双掷开关的左右两组端子分别交叉相联接。
6.按权利要求1所述的自动伸缩式高增益天线，其特征在于蜗板的两端头和主梁是宽松式套合的。
全文摘要
本发明公开了一种自动伸缩式高增益天线，它主要由天线的主梁、振子支架、伸缩式振子、电动式牵引器组成。它可以很方便地通过控制电动机的转动，自动调节天线振子的长度，使欲接收或发射的电磁波信号最强，解决了现有技术中天线的振子长度不能自动调节到最佳状态而导致的发射和接收信号不佳的缺陷。本发明既可以应用于广播和通信的发射天线，又可以应用于接收天线，尤其适用于民用电视接收天线，可以明显改善远程电视台的接收质量和收台数量。
文档编号H01Q1/12GK1776959SQ20051004534
公开日2006年5月24日 申请日期2005年12月12日 优先权日2005年12月12日
发明者赵杰 申请人:德州学院