一种h面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，所述天线包括支撑架，架设在支撑架上的数个按预定夹角角度排列，呈扇形分布的对数周期天线单元，所述支撑架架设在一竖立的塔桅上，所述转动系统包括翻转机构和回转机构，所述翻转机构设置在塔桅顶端与支撑架活动连接，用于调整所述天线的仰角，所述回转机构设置在塔桅底端，通过带动塔桅旋转实现所述天线的水平转动。本发明针对新型天线系统设置配套的转动系统，通过所设置的翻转机构与回转机构实现了本发明的天线能够水平360°，全角度仰角的调整，从而使所述天线能够在调整角度后具有最佳的信号传接性能，最大限度的发挥本发明的H面组阵短波对数立体阵列天线的性能。
【专利说明】—种H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信天线【技术领域】，尤其涉及一种H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统。
【背景技术】
[0002]传统国内短波大型天线系统以宽带幕形天线为主，如图1和2所示。宽带幕形天线是由多层全波或半波偶极子组成的天线阵，水平方向图由每层阵元天线的数目控制，垂直方向图由阵元天线的层数和最低层天线的离地高度控制。其优点是频带范围较宽、功率较大、传播距离较远。但宽带幕形天线的缺点也很明显，主要包括:1占地面积大，地形要求苛刻；2天线主体高，结构体积大；3工程施工难，建设周期长；4使用操作复杂，维修保养困难。
[0003]而且宽带幕形天线通常为国外进口，国内部分厂家在该系统上也有研发生产，但核心技术没有突破，所生产的产品功率较小，覆盖范围窄，该类产品设计复杂、结构繁琐、零部件多、体积庞大、安装困难，且价格昂贵、维修不便，更重要的是核心技术受制于人，很多产品引进后因故障不能及时修复，无法使用。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0005]鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，旨在解决目前宽带幕形天线地形要求苛刻，施工难、操作复杂等问题。
[0006]本发明的技术方案如下:
一种H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，所述天线包括支撑架，架设在所述支撑架上的数个按预定夹角角度排列，呈扇形分布的对数周期天线单元，其中，所述支撑架架设在一竖立的塔桅上，所述转动系统包括翻转机构和回转机构，所述翻转机构设置在所述塔桅顶端与所述支撑架活动连接，用于调整所述天线的仰角，所述回转机构设置在所述塔桅底端，通过带动所述塔桅旋转实现所述天线的水平转动。
[0007]所述的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，其中，所述翻转机构包括竖直设置在所述塔桅顶端的U型架、设置在所述U型架中间的插销、套设在所述插销上与所述支撑架固定连接的连接架，通过所述连接架围绕所述插销的转动实现所述支撑架仰角的调
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[0008]所述的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，其中，所述连接架固定设置在所述支撑架的重心位置。
[0009]所述的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，其中，所述连接架包括两平行设置的长杆和位于所述长杆两端，横设在两长杆中间的两短杆，所述长杆中部设置有用于套设在所述插销上的通孔。
[0010]所述的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，其中，所述回转机构包括套设在所述塔桅底端的固定立柱，所述固定立柱与所述塔桅活动连接。
[0011]所述的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，其中，所述固定立柱底端设置在用于为所述天线提供固定强度的砼基础上。
[0012]所述的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，其中，所述翻转机构和回转机构通过转动控制装置控制，所述转动控制装置包括数据处理和控制信号输出的处理器、电机、用于进行过载保护的滑动离合器、用于实现所述天线静止定位的制动器、用于发送转动角度指令的角度编码器，所述电机、滑动离合器、制动器、角度编码器分别与所述处理器电性连接
有益效果:本发明提供一种H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，是针对H面组阵短波对数立体阵列天线这一新型天线系统所设置的配套的转动系统，通过所设置的翻转机构与回转机构实现了本发明的天线能够水平360°，全角度仰角的调整，从而使所述天线能够在调整角度后具有最佳的信号传接性能，最大限度的发挥本发明的H面组阵短波对数立体阵列天线的性能，具有极佳的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为传统宽带幕形天线的结构示意图。
[0014]图2为传统宽带幕形天线的侧视图。
[0015]图3为本发明的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统的结构示意图。
[0016]图4为本发明的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统的系统组成示意图。
[0017]图5为本发明的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统的集合线双线模型示意图。
[0018]图6为本发明的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统的控制系统原理图。【具体实施方式】
[0019]本发明提供一种H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。
[0020]对数周期天线(LPDA)是一种具有极为优良电特性的宽频带天接，它在输入阻抗、方向图、增益系数等主要电参数方面都近似与频率无关，其电特性随工作频率成对数周期关系而变化，即在任一频率&所具有的特性将在所有的fn= τ f0的频率上重复，此处fQ-> τ nfQ称为一个周期(τ为周期率，η=± I, 2, 3,...)。如果能设计在一个周期内天线电特性为一个常数，则在所有频率工作时，都将可认为同频率无关，这种结构便称为对数周期天线。
[0021]对数周期天线扇形阵的理论比之于各向同性单元组成的直线阵复杂得多，且不能应用方向图乘法。本发明应用矩量法对自由空间水平和垂直对数周期偶极天线扇形阵进行分析，并对阵列参数对天线性能的影响进行详细的分析计算从而实现天线性能的最优化。
[0022]如图3所示的一种H面组阵短波对数立体阵列天线，其中，包括天线阵列和用于架设所述天线阵列的支撑架，所述天线阵列包括数个对数周期天线单元，所述数个对数周期天线单元之间按预定夹角角度排列，呈扇形分布。预定夹角角度的选择是根据天线增益及天线方向图进行的，如选择不当，会降造成天线增益与设计不符，方向图发生畸变，从而影响天线阵列的整体性能，较佳实施例中，该预定夹角角度为15度，在该夹角角度下，天线增益及方向图均符合设计要求。
[0023]所述支撑架包括对应所述对数周期天线单元的排列呈扇形分布的数个水平桁架210、用于固定所述水平桁架210的垂直桁架220，较佳的是，在水平桁架和垂直桁架的连接点，且处于对角线关系的两连接点再设置用于提高支撑架强度的斜杆。所述对数周期天线单元分别设置在相应的水平桁架210上。所述对数周期天线单元包括沿水平桁架设置的集合线110、按由短到长次序依次设置在集合线110上的天线振子120。所述集合线设置在水平桁架的中间位置并进行固定，所述集合线的尺寸是通过集合线理论模型计算获得，集合线的理论模型一般为传统的双线模型，如图5所示，其中L为双线长度，S为双线间距，D为双线直径，ε r为介质相对介电常数，通过微波技术中的奇偶模理论，可以获得满足指标要求的集合线尺寸。
[0024]较佳的是，所述天线阵列包括4个对数周期天线单元，所述水平桁架相应设置为4个，所述对数周期天线单元并不限于4个，可根据需要进行设置，每个水平桁架上设置有一个对数周期天线单元，从所述集合线靠近扇形顶点一端起始，所述天线振子按由短到长的次序依次设置在所述集合线上。所述天线振子数目为32对，相邻天线振子之间间隔按照对数周期规律排列，当然，天线振子数量并不限于32对，也可根据需要调整天线振子的数量。
[0025]所述支撑架架设在一竖立的塔桅322上，所述转动系统包括翻转机构310和回转机构320，所述翻转机构310设置在所述塔桅322顶端与所述支撑架活动连接，用于调整所述天线的仰角，所述回转机构320设置在所述塔桅322底端，通过带动所述塔桅322旋转实现所述天线的水平转动。
[0026]所述翻转机构310包括竖直设置在所述塔桅顶端的U型架323、设置在所述U型架323中间的插销324、套设在所述插销324上与所述支撑架固定连接的连接架325，通过所述连接架325围绕所述插销的转动实现所述支撑架仰角的调整。所述连接架325包括两平行设置的长杆和位于所述长杆两端，横设在两长杆中间的两短杆，所述长杆中部设置有用于套设在所述插销上的通孔。其中，为便于天线整体的稳固，所述连接架325固定设置在所述支撑架的重心位置。
[0027]所述回转机构包括套设在所述塔桅底端的固定立柱321，所述固定立柱321与所述塔桅322活动连接。所述固定立柱321底端设置在用于为所述天线提供固定强度的砼基础330上，所述回转机构中设置有万向转接头，所述万向转接头将射频信号由天线固定部分传送到天线转动部分。
[0028]所述翻转机构和回转机构通过转动控制装置控制，所述转动控制装置包括数据处理和控制信号输出的处理器、电机、用于进行过载保护的滑动离合器、用于实现所述天线静止定位的制动器、用于发送转动角度指令的角度编码器，所述电机、滑动离合器、制动器、角度编码器分别与所述处理器电性连接。
[0029]另外转动控制装置中还包括有传动及减速装置、末级开式齿轮、过载保护装置(大齿圈固定)等，可设置在塔桅也可设在固定立柱部分。所述角度编码器就安装在电机上，当设定需要的方位角后，发送指令即可在360°范围内按设定的要求转动到位。
[0030]所述滑动离合器是用来保护变频电机和传动零件的，即当吹过天线的风速超过120公里/小时的情况下，不管当时天线是处于转动过程还是静止在某一工作位置上，这个滑动离合器都会自动释放天线的刹车系统，即便发射机正在工作，也会使天线顺着风向旋转到阻力最小的位置，此时发射机也会自动断掉高压。这是天线的自我保护功能(当检测到风速大于极限值时，自动松开刹车，使天线自动转到迎风阻力最小状态)。正常起、制动时不打滑。
[0031]制动器实现转动天线至目标角度后的静止定位，同时还能承担抵抗大风造成天线方向漂移的功能，另外还有一个作用，即当天线被驱动，当处于转动行进期间突然发生电源故障时，可防止由于晃动引起的负荷对天线结构造成影响。
[0032]如图4所示是本发明的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统的系统组成示意图，其中，发射机600通过馈线620发射信号进入功分器640,由功分器640输出信号经馈线由各平衡转换器630输入端输入，转换到平衡信号分别为各对数周期天线单元供电。较佳的是，发射机600发射的信号在进入功分器之前先经过连接在馈线上的通过式避雷器610，从而保证仪器设备的安全。另外，所述馈线的外皮也需要直流接地。所述功分器为功率分配元件，将从输入端口进来的能量分配到N个输出端口，在本发明方案中，功分器为一分四功分器，即由一个功分器输入端口输入信号分成四条信号分别由四个输出端口输出。所述平衡转换器又名巴仑(Balun)是英文“平衡一不平衡变换器”缩写。其作用除了平衡一不平衡变换之外，同时还视巴仑的形式、结构，可以进行1:1、4:1、6:1、9:1、25:1等比值的阻抗转换。
[0033]控制系统500为转动控制装置，两者通过控制线510实现对天线回转机构及翻转机构的控制，控制线同样需要直流接地。电源700通过动力线720连接天线为控制系统及发射机等提供动力，在动力线上还需要连接防浪涌保护器710，实现对间接雷电和直接雷电产生的瞬时过压的电涌进行保护。
[0034]雷电具有高电压、大电流和瞬时的特点对与天线系统危害巨大，根据工程雷电防护要求，对天线的天线部分即接闪器(避雷针)400、引下线及接地体(地网)实现避雷作用。
[0035]如图6所示，控制系统承担了天线转动角度调整，离合、刹车速度控制，天线安全互锁控制，手动、自动调整切换功能，远程、本地控制功能。天线控制系统CPU处理器A4之间间的信号传递和输入是通过一个远程I/O模块AS，即远程控制I/O扫描模块来进行相互通信。方位的预设值与实际值均会经接口转换器A3、耦合器A2显示在操作终端的触摸屏Al上。在用户通过角度转码器A7输入天线的角度，频率，并进一步输入紧急关机S1、制动控制S2、离合控制S3、门节点S4等执行命令后，控制系统开始比较预设的角度和实际的角度，然后控制系统计算需要调整的角度并发送必要的控制命令给变频器A5进而驱动电机A6，这些命令可以保证天线通过最短路径到达预设的角度。
[0036]本发明提供的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，是针对H面组阵短波对数立体阵列天线这一新型天线系统所设置的配套的转动系统，通过所设置的翻转机构与回转机构实现了本发明的天线能够水平360°，全角度仰角的调整，从而使所述天线能够在调整角度后具有最佳的信号传接性能，最大限度的发挥本发明的H面组阵短波对数立体阵列天线的性能，具有极佳的应用前景。
[0037]应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，所述天线包括支撑架，架设在所述支撑架上的数个按预定夹角角度排列，呈扇形分布的对数周期天线单元，其特征在于，所述支撑架架设在一竖立的塔桅上，所述转动系统包括翻转机构和回转机构，所述翻转机构设置在所述塔桅顶端与所述支撑架活动连接，用于调整所述天线的仰角，所述回转机构设置在所述塔桅底端，通过带动所述塔桅旋转实现所述天线的水平转动。
2.根据权利要求1所述的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，其特征在于，所述翻转机构包括竖直设置在所述塔桅顶端的U型架、设置在所述U型架中间的插销、套设在所述插销上与所述支撑架固定连接的连接架，通过所述连接架围绕所述插销的转动实现所述支撑架仰角的调整。
3.根据权利要求1所述的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，其特征在于，所述连接架固定设置在所述支撑架的重心位置。
4.根据权利要求1所述的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，其特征在于，所述连接架包括两平行设置的长杆和位于所述长杆两端，横设在两长杆中间的两短杆，所述长杆中部设置有用于套设在所述插销上的通孔。
5.根据权利要求1所述的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，其特征在于，所述回转机构包括套设在所述塔桅底端的固定立柱，所述固定立柱与所述塔桅活动连接。
6.根据权利要求5所述的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，其特征在于，所述固定立柱底端设置在用于为所述天线提供固定强度的砼基础上。
7.根据权利要求1所述的H面组阵短波对数立体阵列天线的转动系统，其特征在于，所述翻转机构和回转机构通过转动控制装置控制，所述转动控制装置包括数据处理和控制信号输出的处理器、电机、用于进行过载保护的滑动离合器、用于实现所述天线静止定位的制动器、用于发送转动角度指令的角度编码器，所述电机、滑动离合器、制动器、角度编码器分别与所述处理器电性连接。
【文档编号】H01Q3/08GK103515707SQ201310453698
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】崔立成, 张少林 申请人:深圳市顶一精密五金有限公司