一种用于电磁波实验的天线支架的制作方法

本实用新型涉及电磁波实验技术领域，尤其涉及一种用于电磁波实验的天线支架。

背景技术：

“电磁场与电磁波”是高等学校电子信息类和电气信息类专业本科必修的一门技术基础课。随着当今电子信息技术发展对电磁波知识持续增长的需求，在“电磁场与电磁波”课程教学中，电磁波教学急迫地需要通过知识点展现充分，知识教育和能力培养针对性强，电磁波特性体现具体、形象、直观的简便实验教学方式和手段，来加强和辅助电磁波知识重点和难点的教学，以利提升教学效果。而天线支架是电磁场与电磁波实验中必不可少的辅助设备，主要用于高等院校及科研单位进行电磁波实验时安装、固定天线。现有技术的天线支架一般为一根支撑杆上固定可转动调节的弧弦状度盘，度盘上刻有角度，在度盘的背面安装天线，通过度盘转动调节天线的上下俯仰的位置，通过支撑杆的转动调节天线的左右方位的摆动，利用支撑杆在底座内的上下移动实现高度调节。

但现有技术的天线支架存在一定缺陷，首先天线的安装位置不在转动的中心点，使得天线度盘转动时会使天线中心偏离原来的位置。在极化实验中，会带来实验结果不准确的情况；其次，天线姿态的调整，需要两个旋转的部位联动才能实现；高度调整也会影响方位准确性，故该天线支架不能利用单个调整机构独立地进行方位、俯仰、轴向（滚转）或者高度的调节。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的，不仅提高了实验的准确性，而且能够实现单个调整机构直接调节对应的天线姿态，调整灵活方便。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种用于电磁波实验的天线支架，包括天线安装板、轴向旋转架、轴向架旋钮、上支撑架以及下支撑架；所述上支撑架包括第一端和第二端，所述第一端固定连接有支撑柱，所述支撑柱可活动地插装在所述下支撑架内，所述第二端设有贯通的横向轴承座；所述轴向旋转架包括两根结构相同且相互平行的固定杆以及带有轴向杆的支架座；两根所述固定杆分别相对固定在所述支架座的两端，所述轴向杆固定设置在所述支架座的中部，所述固定杆与所述轴向杆分别位于所述支架座的两侧；所述轴向杆穿设在所述横向轴承座内且穿出所述横向轴承座的一端与所述轴向架旋钮相连，所述天线安装板可360度旋转地卡装在两根所述固定杆之间且位于所述固定杆远离所述支架座的一端；所述天线安装板包括板体，所述板体两侧对称设置有第一圆盘，所述第一圆盘的外侧设有第一转动轴，所述第一转动轴与所述第一圆盘共中心轴，所述第一转动轴嵌装在所述固定杆内，所述板体与所述第一转动轴成偏心结构。

优选地，所述第一转动轴的轴心之间连线的中点位于所述支撑柱的中心轴线上。

优选地，所述支撑柱的侧面设有限位槽，所述限位槽的长度小于所述支撑柱的长度，所述下支撑架靠近所述上支撑架的一端的侧面设有限位螺钉，所述限位螺钉可拆卸地旋接在所述限位槽内。

优选地，所述下支撑架远离所述上支撑架的一端设有方位调节轴，所述方位调节轴可拆卸地插装在与所述天线支架配套使用的滑块内，所述滑块可前后滑动地搭载在实验平台的水平滑轨上；所述滑块的上表面设有具有360度刻度的方位度盘，所述下支撑架的侧边固定安装有方位指针，所述方位指针平行于所述方位度盘并位于所述方位度盘的正上方。

优选地，所述横向轴承座内具有摩擦力表层，用以防止由于天线重力作用导致轴向旋转架自动偏转造成误差；所述轴向架旋钮的外表面设有360度的角度刻度，所述横向轴承座外表面的正上方设有标识线，用以对准轴向旋转架外表面上的角度刻度，借此读取轴向旋转架旋转的具体角度；在所述轴向旋转架水平时，所述轴向架旋钮上的指针指示为0度。

优选地，所述第一圆盘为刻有360度刻度的俯仰角度刻度盘，所述固定杆与所述第一圆盘连接的一端设有刻度指针，所述刻度指针的延伸方向与所述固定杆的延伸方向相同，所述刻度指针指示在所述第一圆盘上；所述第一转动轴的外侧设有第一凸盘，所述第一凸盘位于所述第一圆盘上，所述第一凸盘的直径小于所述第一圆盘的直径半径，所述第一凸盘位于所述第一圆盘与所述固定杆之间。

优选地，所述上支撑架为弧形支架或者直角形支架，所述上支撑架包括位于下方的平直段，所述平直段与所述轴向旋转架平行，所述轴向旋转架与所述平直段之间的距离大于所述固定杆的长度。

优选地，所述固定杆从与所述支架座连接的一端到所述固定杆与所述第一转动轴连接的一端逐渐变窄和变薄。

优选地，所述轴向旋转架为单边结构，所述单边结构包括第二支架座、第二轴向杆以及一根第二固定杆，所述一根第二固定杆与所述第二轴向杆分别位于所述第二支架座的两侧，所述第二轴向杆固定设置在所述第二支架座的中部，所述一根第二固定杆固定安装在所述第二支架座的一侧边，所述一根第二固定杆远离所述第二支架座的一端设有第二固定孔，所述第一转动轴可旋转的穿设在所述第二固定孔内，并通过俯仰旋钮固定。

优选地，所述天线支架还包括环形天线专用安装板，所述环形天线专用安装板包括安装板本体，所述安装板本体的两侧设有第二圆盘，所述第二圆盘为刻有360度刻度的俯仰角度刻度盘，所述第二圆盘的外侧设有第二转动轴，所述第二转动轴位于所述第二圆盘的圆心处，所述安装板本体与所述第二转动轴成偏心结构；所述第二转动轴外侧设有第二凸盘，所述第二凸盘的直径小于所述第二圆盘的直径，在所述环形天线专用安装板安装在所述固定杆之间时，所述第二凸盘位于所述固定杆与所述第二圆盘之间；所述安装板本体包括第第一段和第二段，所述第一段的中部开设有第一滑槽，所述第二段上开设有两个相同的第二滑槽，所述第一滑槽内可滑动地嵌装有固定卡扣，所述第一滑槽与所述第二滑槽长度相同，且所述第一滑槽以及所述第二滑槽与所述第二转动轴之间的连线的距离相同；所述第一滑槽侧边设有第一刻度，所述第二滑槽侧边设有第二刻度，所述第一刻度与所述第二刻度以所述第二转动轴之间的连线为对称轴对称。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：天线支架采用绝缘材料，保证天线振子与外部绝缘；通过天线安装板上下旋转能实现天线的俯仰调节；通过旋转调节轴向架旋钮，带动轴向旋转架旋转，实现天线的轴向旋转即滚转；通过下支撑架在底部滑块上的左右旋转实现天线的方位调节；通过支撑柱在下支撑架内的上下抽动调节，能够实现天线的高度调节，使天线调节到适当高度，进而得到精确的实验数据；通过以上结构的设置，能够实现天线多方位多维的调节，从而得到不同的实验数据，且在以上可调节的参数中任意一个参数调节均不与其他参数联动，也不会导致其他参数的改变；天线安装板采用独特的偏心设计，保证在天线振子安装后天线振子轴线的延长线与第一转动轴的轴心的连线垂直相交，从而实现轴向旋转时天线振子的中心始终在第一转动轴连线的中心位置；上支撑架与轴向旋转架构成弓形结构，使支撑柱的轴心延长线过天线安装板的第一转动轴的轴心连线，保证天线无论是方位调节旋转，还是轴向调节旋转，亦或是方位调节旋转，天线的中心始终不偏移。

附图说明

图1为本实用新型的一种用于电磁波实验的天线支架的整体结构示意图。

图2为本实用新型的一种用于电磁波实验的天线支架的天线安装板结构示意图。

图3为本实用新型的一种用于电磁波实验的天线支架的轴向旋转架的结构示意图。

图4为本实用新型的一种用于电磁波实验的天线支架的下支撑架与支撑柱组合的结构示意图。

图5为本实用新型的一种用于电磁波实验的天线支架的直角形的上支撑架的结构示意图。

图6为本实用新型的一种用于电磁波实验的天线支架的轴向旋转架的单边结构的结构示意图。

图7为本实用新型的一种用于电磁波实验的天线支架的环形天线安装板的结构示意图。

具体实施方式

为使对本实用新型的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请结合参照图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，本实用新型一实施例的一种用于电磁波实验的天线支架，包括天线安装板1、轴向旋转架2、轴向架旋钮3、上支撑架4以及下支撑架5；上支撑架4包括第一端41和第二端42，第一端41固定连接有支撑柱43，支撑柱43为轴对称结构，支撑柱43垂直连接在第一端41的下方，下支撑架5的上表面开设有安装孔51，安装孔51的深度大于支撑柱43的长度，支撑柱43可活动地插装在下支撑架5的安装孔51内，保证支撑柱43可以上下抽动，进而调节天线或天线振子在竖直方向的高度，找到天线或天线振子信号最强的位置；第二端42设有贯通的横向轴承座44，横向轴承座44垂直于第二端42并设置在第二端42的上方，即横向轴承座44水平设置；如图1和图3所示，轴向旋转架2包括两根结构相同且相互平行的固定杆21以及带有轴向杆23的支架座22；两根固定杆21分别相对固定在支架座22的两端，轴向杆23固定设置在支架座22的中部，固定杆21与轴向杆23分别位于支架座22的两侧；轴向旋转架2为轴对称结构，且对称轴为轴向杆23的中心轴的延长线；轴向杆23穿设在横向轴承座44内且穿出横向轴承座44的一端与轴向架旋钮3相连，天线安装板1可360度旋转地卡装在两根固定杆21之间且位于固定杆21远离支架座22的一端；两根固定杆21之间的原始距离小于等于天线安装板1的宽度，保证天线安装板1嵌装后不易脱落和转动；在天线安装板1安装时，将固定杆21向两边掰开，进而将第一转动轴13嵌装在固定杆21之间，固定杆21具有一定的变形和复位性能，能够实现天线安装板1的安装和拆卸；两根固定杆21远离支架座22的一端相对的一侧均设有内凹的固定槽24，两跟固定杆21上的固定槽24的中心之间的连线与支架座22平行且均垂直于两根固定杆21，天线安装板1的第一转动轴13安装在固定槽24内。如图2所示，天线安装板1包括板体11，板体11两侧对称设置有第一圆盘12，第一圆盘12的外侧设有第一转动轴13，第一转动轴13与第一圆盘12共中心轴，即第一转动轴13的轴心与第一圆盘12的圆心重合，第一转动轴13嵌装在固定杆21内侧的固定槽24内，板体11与第一转动轴13成偏心结构，偏心距如图2中的h所示，即板体11远离并平行于第一转动轴13的轴心之间的连线，且板体11与第一转动轴13的轴心之间的连线的的距离为h，第一转动轴13的轴心14连线与板体11之间的空间用以安装电路板垫板15（包括检波板或灯光板），电路板垫板15上安装对称的天线或天线振子16，安装后天线振子16延长线与第一转动轴13的轴心14的连线相交，从而使得天线或天线振子16的信号中心位于天线安装板1的中心位置，即第一转动轴13的轴心14连线的中点处，保证天线在俯仰调节、方位调节、轴向调节以及前后调节时天线的中心不变，保证实验的效果。

使用时，将天线或者天线振子16安装在天线安装板1上，然后将天线安装板1卡装在固定杆21之间，天线安装板1俯仰转动带动天线或天线振子16转动，从而实现天线的俯仰调节；旋转轴向架旋钮3能够带动轴向旋转架2旋转，利用传动原理，轴向旋转架2带动天线安装板1以及天线或者天线振子16轴向旋转；利用下支撑架5在滑块6上的旋转，实现天线或者天线振子16的方位旋转；利用上支撑架4在下支撑架5内的上下调节，来调节天线或者天线振子16的高度，调节到天线或者天线振子16的中心与实验用发射天线的中心在一条水平线上位置，具体参照外接试验设备上的信号强度来判断高度调节的位置，直至信号最强的时候停止调节；利用滑块6在滑轨上的滑动，实现天线或者天线振子16与发射天线之间距离的横向调节，滑轨通常采用双轨支撑，能够保证横向调节的稳定性。天线支架整体均采用绝缘材料制成，且轴向旋转架2、上支撑架4等均是一体成型结构，结构稳定性高。

在另一实施例中，固定杆21与天线安装板1应用另一种连接方式。即第一转动轴13固定设置在固定杆21远离支架座22的一端，且两根固定杆21上的第一转动轴13的中轴线相互重合，用以固定第一转动轴13的内凹的固定槽相应设置在第一圆盘12的圆心处，安装时，先将天线安装板1一侧的固定槽24套装在相邻的第一转动轴13上，然后将固定杆21向外侧掰开一定距离，将天线安装板1另一侧的固定槽24套装在相邻的另一个第一转动轴13上。

优选地，第一转动轴13的轴心14之间连线的中点位于支撑柱43的中心轴线上，即第一转动轴13的轴心14之间连线的中点位于支撑柱43的正上方，轴向旋转架2水平设置，与支撑柱43的延长线垂直，从而能够保证，其他参数调节时，天线或者天线振子16的中心始终在支撑柱43的中心轴线上，保证天线或者天线振子16中心不偏移。

如图1和图4所示，优选地，支撑柱43的侧面设有限位槽431，限位槽431的长度小于支撑柱43的长度，下支撑架5靠近上支撑架4的一端的侧面设有限位螺钉54，限位螺钉54可拆卸地旋接在限位槽431内。限位槽431的设置，能够使得限位螺钉54旋进在支撑柱43内，在限位螺钉54松动时，能够使支撑柱43上下抽动调节高度，寻找天线或天线振子16的信号最强的实验点，高度确定后再将限位螺钉54锁紧，固定天线支架的高度。另外，限位槽431的设置，能够让限位螺钉54穿插在限位槽431内，使支撑柱43与下支撑架5实现固定和联动，避免支撑柱43在下支撑架5内转动，而导致天线或天线振子16方位角度出现误差，影响实验效果。限位槽431的外侧设有高度刻度，能够显示具体调节的高度数值。在一实施例中，支撑柱43为圆柱形或者棱柱形，与其配合的安装孔51的孔径仅稍大于支撑柱43的外径，能满足支撑柱43安装在安装孔51里即可；圆柱形结构的支撑柱43，与其配合的安装孔51同为圆柱形孔，此时通过限位槽431与限位螺钉54相互配合，能够限制支撑柱智能上下插拔而不能左右转动；棱柱形的支撑柱43，与其配合的安装孔也为棱柱形孔，此时进通过限位螺钉54既能实现限制支撑柱仅能上下插拔。

优选地，下支撑架5远离上支撑架4的一端设有方位调节轴52，方位调节轴52可拆卸地插装在与天线支架配套使用的滑块6内，滑块6可前后滑动地搭载在实验平台的水平滑轨上；滑块6的上表面设有具有360度刻度的方位度盘7，下支撑架5的侧边固定安装有方位指针53，方位指针53平行于方位度盘7并位于方位度盘7的正上方。在实验时，以方位调节轴52为轴旋转下支撑架5，利用方位指针53在方位度盘7上的指示，可以明确知道方位调节的角度；而在下支撑架5旋转时带动整个天线支架旋转，从而带动天线或者天线振子16实现方位旋转，进而实现天线或者天线振子16单纯的方位调节。

优选地，横向轴承座44内具有摩擦力表层，用以防止由于天线重力作用导致轴向旋转架2自动偏转造成误差，轴向架旋钮3的外表面设有360度的角度刻度，横向轴承座44外表面的正上方设有标识线441，标识线411指向轴向架旋钮3，用以对轴向架旋钮3外表面上的角度刻度进行指示，借此读取轴向旋转架2旋转的具体角度；在轴向旋转架2水平时，轴向架旋钮3上的标识线指示为0度。在实验时，通过旋转轴向架旋钮3带动轴向旋转架2旋转，轴向旋转架2又带动天线安装板1旋转，天线或者天线振子16安装在天线安装板1上，从而实现天线或天线振子16的轴向旋转。借助横向轴承座44上的标识线441与轴向架旋钮3上的360度角度刻度，能清楚准确的调整天线或天线振子16旋转的角度，便于实验中对天线或者天线振子16各个角度时进行试验测试。另外，轴向杆23以及轴向架旋钮3上分别设有相互配合的锁紧销孔231，待轴向架旋钮3旋装在轴向杆23上后，对齐轴向架旋钮3和轴向杆23上的锁紧销孔231，插入锁紧销，从而将轴向架旋钮3与轴向杆23之间锁死，避免在转动时轴向架旋钮3与轴向杆23之间松动或产生相对的角度旋转。

优选地，第一圆盘12为刻有360度刻度的俯仰角度刻度盘，第一圆盘12与板体11平行的直径所在的点定位0刻度点，固定杆21与第一圆盘12连接的一端设有刻度指针25，刻度指针25的延伸方向与固定杆21的延伸方向相同，刻度指针25指示在第一圆盘12上；第一转动轴13的外侧设有第一凸盘17，第一凸盘17位于第一圆盘12上，第一凸盘17的直径小于第一圆盘12的直径半径，第一凸盘17位于第一圆盘12与固定杆21之间。第一圆盘12为俯仰角度刻度盘，能够实现天线在俯仰调节时确定调节的角度，利用刻度指针25，能够准确读取天线安装板1旋转的角度，便于实验结果的输出，且俯仰调节时，天线的中心不偏移；第一凸盘17的设置能够间隔固定杆21和第一圆盘12，使得固定杆21不与第一圆盘12相接处，能够保证第一圆盘12上的角度刻度不被磨损。

如图1和图5所示，优选地，上支撑架4为弧形支架或者直角形支架，上支撑架4包括位于下方的平直段45，平直段45与轴向旋转架2平行，轴向旋转架2与平直段45之间的距离大于固定杆21的长度。弧形或者直角形的上支撑架4，能为天线或者天线振子的360度旋转调节提供转动空间。本实用新型适用的天线振子的长度不长于固定杆21的长度，从而能保证天线振子的旋转性能不被天线支架自身结构影响。平直段45的设置用以延伸弧形的上支撑架4的长度，避免因弧形段的半径较小影响天线振子或者天线的旋转，且平直段45与轴向旋转架2平行，而支撑柱43的中心轴延长线垂直于轴向旋转架2，而天线安装架位于支撑柱43的正上方，从而能够保证在天线安装板1的转动轴的轴心落在支撑柱43的中心轴延长线上，使得不论天线安装板1轴向任意旋转，均能保证天线安装板1转动轴的轴心始终位于支撑柱43的中心轴延长线上。

如图1和图3所示，优选地，固定杆21从与支架座22连接的一端到固定杆21与第一转动轴13连接的一端逐渐变窄和变薄。此种结构的设计，一方面缩小了固定杆21端部的体积，避免固定杆21遮挡第一圆盘12或者第二圆盘上的角度刻度，便于实验人员清楚观察具体调节的角度，获得准确的实验数据；另一方面，前宽后窄，前厚后薄的设计，能保证固定杆21远离支架座22的一端具有良好的弯折和复位能力，便于第一天线安装板1或者环形天线专用安装板9的安装和拆卸。

如图6所示，优选地，轴向旋转架2为单边结构8，单边结构8包括第二支架座81、第二轴向杆82以及一根第二固定杆83，一根第二固定杆83与第二轴向杆82分别位于第二支架座81的两侧，第二轴向杆82固定设置在第二支架座81的中部，一根第二固定杆83固定安装在第二支架座81的一侧边，一根第二固定杆83远离第二支架座81的一端设有第二固定孔84，第一转动轴13可旋转的穿设在第二固定孔84内，并通过俯仰旋钮固定。第二轴向杆82上设有第二锁紧销孔85，便于第二轴向杆82与轴向架旋钮3的锁紧连接。采用一根第二固定杆83的设计，在保证第二固定杆83的支撑效果的同时，节省了天线支架的材料成本，且便于第一天线安装板1安装和旋转，且便于八木天线等天线安装后转动调节不受第二固定杆83影响。

如图7所示，优选地，天线支架还包括环形天线专用安装板9，环形天线专用安装板9包括安装板本体91，安装板本体91的两侧设有第二圆盘92，第二圆盘92为刻有360度刻度的俯仰角度刻度盘，第二圆盘92的外侧设有第二转动轴93，第二转动轴93位于第二圆盘92的圆心处，安装板本体91与第二转动轴93成偏心结构；第二转动轴93外侧设有第二凸盘，第二凸盘的直径小于第二圆盘92的直径，在环形天线专用安装板9安装在固定杆21之间时，第二凸盘位于固定杆21与第二圆盘92之间；安装板本体91包括第一段911和第二段912，第一段911的中部开设有第一滑槽913，第二段912上开设有两个相同的第二滑槽914，第一滑槽913内可滑动地嵌装有固定卡扣95，第一滑槽913与第二滑槽914长度相同，且第一滑槽913以及第二滑槽914与第二转动轴93之间的连线的距离相同；第一滑槽913侧边设有第一刻度915，第二滑槽914侧边设有第二刻度916，第一刻度915与第二刻度916以第二转动轴93之间的连线为对称轴对称。

环形天线专用安装板9的设计，使得天线支架可以用于环形天线94的测试，此处环形天线94通常包括圆形、方形、三角形等形状的天线。在正常使用测试时，在第二段912上安装电路板垫板15（检波板或灯光板）并利用紧固螺钉固定在第二滑槽914内，电路板垫板15可以通过旋松紧固螺钉调节在第二滑槽914内的位置，固定卡扣95可在第一滑槽913内任意调节位置，具体实验操作时，先将环形天线94闭合的一段卡装在固定卡扣95内，然后调节固定卡扣95在第一滑槽内的位置和环形天线94在固定卡扣95内的位置，使环形天线94的接口端位于电路板垫板15的上方，然后将环形天线94的接口端固定在电路板垫板15上，旋松固定电路板垫板15的紧固螺钉，同步调节滑动固定卡扣95以及电路板垫板15，参照第一刻度915和第二刻度916，当第一刻度915和第二刻度916数值相等后停止，并旋电路板垫板15的紧固螺钉，如此可进行环形天线94的实验操作，此时能保证环形天线94的中心位于第二转动轴93连线的中心，且随着环形天线94的俯仰调节或者轴向调节以及方位调节，其中心始终不变。用环形天线94进行实验时，环形天线专用安装板9可以俯仰旋转，但是由于固定杆21的横向支撑，导致环形天线在俯仰调节时不能旋转360度，但是其在轴向旋转时不受固定杆21影响，可任意旋转角度。

由上所述，本实用新型的一种用于电磁波实验的天线支架，天线支架采用绝缘材料，保证天线振子与外部绝缘，保证天线支架尽量小地反射、散射电磁波以减小电磁场分布的改变；通过天线安装板上下旋转能实现天线的俯仰调节；通过旋转调节轴向架旋钮，带动轴向旋转架旋转，实现天线的轴向旋转即滚转；通过下支撑架在底部滑块上的左右旋转实现天线的方位调节；通过支撑柱在下支撑架内的上下抽动调节，能够实现天线的高度调节，使天线调节到适当高度，进而得到精确的实验数据；通过以上结构的设置，能够实现天线多方位多维的调节，从而得到不同的实验数据，且在以上可调节的参数中任意一个参数调节均不与其他参数联动，也不会导致其他参数的改变；天线安装板采用独特的偏心设计，保证在天线振子安装后天线振子轴线的延长线与第一转动轴的轴心的连线垂直相交，从而实现轴向旋转时天线振子的中心始终在第一转动轴连线的中心位置；上支撑架与轴向旋转架构成弓形结构，使支撑柱的轴心延长线过天线安装板的第一转动轴的轴心连线，保证天线无论是方位调节旋转，还是轴向调节旋转，亦或是方位调节旋转，天线的中心始终不偏移。

本实用新型已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本实用新型的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本实用新型的范围。相反地，在不脱离本实用新型的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本实用新型的专利保护范围。