一种微波天线宽频柔性天线罩的制作方法

文档序号:15544356发布日期:2018-09-28 20:28阅读:228来源:国知局

本实用新型涉及一种微波天线的天线罩,具体地说是一种微波天线用的适应宽频带需求的柔性天线罩。



背景技术:

在现有的点对点通信系统中,微波天线是该系统中不可或缺的一部分,近年来,随着全球微波天线行业的不断发展,天线性能需要越来越高,对微波天线的用户体验和生产的通用性,都提出了更高要求。

天线罩作为微波天线的重要组成部分,其安装在天线外部,是保护微波天线系统免受外部环境影响的结构物,设置天线罩的目的主要有以下几个方面:

1.利用天线罩建立起一个封闭的区域,以保护微波天线系统,使其免于受到风雨、冰雪、沙尘和太阳辐等外界自然因素的影响,从而保持微波天线电气性能的稳定、可靠,同时减轻微波天线系统因受风吹、日照等自然环境因素造成的磨损、腐蚀和老化,以延长微波天线的使用寿命。

2.天线罩对天线外部轮廓形状的影响可以改善微波天线系统的风力载荷特性,以降低风力载荷对天线系统的破坏风险,同时可保持必要的机械强度,减小常规安装及意外冲击带来的破坏风险。

微波天线的天线罩一般设置在天线抛物面的远端(敞开端),天线罩的四周固定在天线周围的围挡上。天线罩作为微波天线前面的障碍物,必然会对天线的微波辐射产生吸收和反射作用,在一定程度上影响天线的电气性能。因而,要获得高性能的天线,要求天线罩在电气性能上具有良好的电磁波穿透特性,较小的天线插入损耗,机械性能上具有足够的强度和耐久性,能经受外部恶劣环境的作用。

天线罩通常采用介电常数和损耗角正切低、机械强度高的材料制造,例如玻璃钢、泡沫、环氧树脂、高分子聚合物等。在结构上,天线罩通常采用具有凹/凸面的均质单壁结构、夹层结构、空间骨架结构等。而在制造方法上,通常采用热成型的方法,使天线罩呈不同的形状。

现有微波天线产品的传统天线罩,通常采用特种工程塑料(ABS)等刚性材料以热压成型的方式形成凹或凸的锥角结构,以获得较宽的辐射特性。这种特种工程塑料(ABS)等刚性材质的天线罩具有较高的机械强度,但是重量、体积一般都比较大,而且透波性能并不是太理想。

在电气上,为了使天线罩的反射最小,提高增益,降低插损数值,通常需要按工作波长设计天线罩均匀单壁壁厚或夹层结构的夹芯厚度,通常采用对应半波长介质厚度,以使天线罩获得较好透波性能。

然而,微波天线覆盖多个频段,这种依据波长设计的天线罩一种厚度规格无法适应多个频段,如果按照工作波长设计天线罩的厚度,必然会造成不同频段的微波天线需采用不同厚度规格的天线罩。不同频段的天线罩规格上的差异性导致其不能通用,不仅会导致生产成本过高,例如需要多条生产线、多个模具等,而且会增大生产或装配过程中错混料的风险。

而且,对于个别低频微波天线,若采用半波长介质厚度,必然会因为厚度上的影响造成天线重量的极度增加,这样势必对用户带来不佳的体验。

另外,通过热成型工艺使天线罩形成凹或凸一定角度表面形状,这种方式的加工成本也比较高,不利于生产企业降低经营成本。



技术实现要素:

本实用新型所要解决的技术问是克服上述缺陷,提供一种不需根据天线的工作波长确定厚度,重量轻、天线插入损耗小,透波性能好,能够满足多频段通用的微波天线柔性天线罩。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种微波天线宽频柔性天线罩,其四周固定在围绕天线设置的围挡上,并与天线的反射面相对,所述的天线罩具有包含屏蔽吸波丝的复合纤维纺织结构层,在天线罩朝向天线反射面的一面设有用于连接牵引机构的拉紧元件,所述牵引机构连接在围挡的内壁上,并经由拉紧元件将能够使天线罩变形成凹面的牵引力作用于天线罩。

进一步的,所述天线罩的四周设有与其连接为一体的加强连接层。

进一步的,一个断面为L形的压紧圈倒扣在围挡的上端,将天线罩的四周挤压固定在围挡上。

进一步的,所述天线罩的四周翻折包覆在围挡的上端,天线罩四周边缘从压紧圈与围挡之间的缝隙伸出,在天线罩的该伸出部位上固定有用于限制其从压紧圈与围挡之间缝隙通过的固定片。

进一步的,所述围挡的上端设有向下翻折的翻边,压紧圈通过螺钉或拉钉固定在该翻边上。

进一步的,所述的牵引机构为从拉紧元件上设置的穿孔中穿过的牵引线,该牵引线的两端分别连接在围挡的内侧壁上。

进一步的,所述的拉紧元件为固定在天线罩中心的连接片,该连接片上设有沿天线罩直径方向延伸的穿孔。

进一步的,所述牵引线的端部连接至预紧螺钉,该预紧螺钉的一端穿过围挡内侧壁上设置的一个固定部件上的连接孔,并在预紧螺钉穿出端上的突出部与该固定部件之间套设有预紧弹簧。

进一步的,在另外一种实施方案中,所述牵引线的端部穿过围挡内侧壁一个固定部件上的连接孔,其穿出端向后折叠,并通过金属套管与牵引线未穿过连接孔的部分固定连接。

进一步的,所述牵引线的端部连接至固定螺钉,该固定螺钉穿过围挡内侧壁一个固定部件上的连接孔,并由螺母固定。

本实用新型的有益效果是:所述的天线罩具有包含屏蔽吸波丝的复合纤维纺织结构层,复合纤维纺织结构层为天线罩中起到增加强度和承担受力作用的主要结构材料。由于纺织纤维强度较高,使制成的天线罩也具有较高的强度,耐用性较好。与一般的纤维布不同,本实用新型在构成复合纤维纺织结构层的纺织纤维中混合有屏蔽吸波材料制成的屏蔽吸波丝。该屏蔽吸波丝具有一定屏蔽和吸收电磁波的作用,与纺织纤维复合制成复合纤维纺织结构层。此结构可有效改善天线罩的电性能,降低天线插入损耗,提高其透波性能。

这种结构的天线罩透波性好,不必依据天线工作波长选择天线罩的厚度。采用一种统一厚度的天线罩即可在多个频段均获得较低的天线插入损耗,能够满足多频段微波天线使用,在比较宽的频率范围内,实现了天线罩的通用性,克服了传统ABS等材质天线罩不同频段而具有差异性的缺点。

该天线罩的材质是柔性的,与刚性材料相比不需要太大的厚度即可具有较高的强度,因而其厚度可以比较薄,重量也较轻。与一般的柔性天线罩相比,本实用新型的天线罩以高分子聚合物为天线罩外层,复合纤维纺织结构层中复合屏蔽吸波丝,其电性能和透波性比一般的柔性天线罩布也要高。

本实用新型的柔性天线罩依靠牵引机构的牵引力内凹形成凹面,一方面可减小电磁波的回波损耗,另一方面可依靠牵引机构的牵引力使天线罩绷紧,牵引机构还起到固定的作用,以限制天线罩在风力作用下的振动,可减缓由于天线罩反复形变而造成的疲劳损耗,延长天线罩的使用寿命。

该天线罩具有较高的通用性,在全频范围内具有较好、稳定的电气性能,且极大降低了天线的重量,降低天线的生产成本。

附图说明

图1是本实用新型微波天线及柔性天线罩的剖视图。

图2是本实用新型天线罩的示意图。

图3是本实用新型天线罩侧面的部分剖视图。

图4是天线罩在围挡上固定方式的示意图。

图5是图1中A区域的局部放大图。

图6是图1中B区域的局部放大图。

图7是牵引线固定方式的另一实施例示意图。

图8是图1中C区域的局部放大图。

图9是天线围挡另一实施方式的示意图。

图10是本实用新型天线罩与现有技术中的ABS天线罩的插入损耗对比曲线。

图中标记:1、天线罩,1-1、加强连接层,2、拉紧元件,2-1、穿孔,3、压紧圈,4、围挡,4-1、翻边,4-2、螺钉或拉钉,5、固定部件,5-1、螺钉或拉钉,6、反射面,7、固定片,7-1、铆钉,8、背圈,9、馈源,10、预紧螺钉,10-1、突出部,11、牵引机构,12、预紧弹簧,13、金属套管,14、固定螺钉,15、螺母。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的说明。下面实施例所列出的具体内容不限于权利要求记载的技术方案要解决的技术问题所必须的技术特征。同时,所述列举是实施例仅仅是本实用新型的一部分,而不是全部实施例。

本实用新型中微波天线采用的天线罩1在形式上是一种类似于布的柔性材料,该柔性材料的天线罩1铺展设置在天线的正面,并与天线的反射面6相对,天线罩的四周固定在围绕天线反射面设置的一圈围挡4上。由于天线罩材料是柔性的,通过牵拉等外力作用可变形为所需的凹面形状。

本实用新型的天线罩为柔性的多层复合结构,其具有包含屏蔽吸波丝的复合纤维纺织结构层。复合纤维纺织结构层为天线罩中起到增加强度和承担受力作用的主要结构材料,其主要由纺织纤维(如聚氯乙烯纤维等)通过纺织工艺制成。由于聚氯乙烯纤维等纺织纤维的强度较高,使制成的天线罩也具有较高的强度,耐用性较好。

与一般的纤维布不同,本实用新型在构成复合纤维纺织结构层的纺织纤维中混合有屏蔽吸波材料制成的屏蔽吸波丝。该屏蔽吸波丝具有一定屏蔽和吸收电磁波的作用,与纺织纤维复合制成复合纤维纺织结构层,能够有效改善材料的电性能。利用该复合纤维纺织结构层与高分子聚合物外层复合制成天线罩可使天线获得较低的插入损耗和较好的透波性能。

所述的屏蔽吸波丝采用现有技术中的屏蔽吸波材料制成,如采用炭黑纤维、涂覆有金属微粉的纺织纤维、碳化硅纤维等,由于材料较多,本文逐一不再列举。该屏蔽吸波丝纤维材料的具体制备方法和复合纤维纺织结构层的具体纺织方法可参照现有技术,不再详细说明。

本实用新型天线罩复合纤维纺织结构层上,还可以设置高分子聚合物外层,由高分子聚合物外层和复合纤维纺织结构层复合构成天线罩材料。其中,高分子聚合物外层主要由高分子聚合物涂层材料(如聚氯乙烯,聚丙烯,聚酰胺等)在复合纤维纺织结构层上通过热熔、涂抹等工艺形成涂层,然后固化形成。

本实用新型天线罩的高分子聚合物外层和复合纤维纺织结构层还可以包含一些在具体生产工艺中根据需要添加的助剂成分,例如一些起到粘合作用的成分,或者改善防紫外线性能的成分等。当根据生产需要加入有这些成分时,该助剂成分也应该视为高分子聚合物外层或复合纤维纺织结构层的一部分。

由于以上所述的由高分子聚合物外层和复合纤维纺织结构层复合构成的天线罩材料强度高、电性能优良、透波性能好,用其制作的天线罩厚度可以比较薄,整体厚度可以设置为0.8mm或更薄的厚度。因此,这种天线罩的重量非常轻,可以减轻天线的整体重量。该柔性天线罩在6G-26G频段中差损较小,可满足宽频通用性,且具有质量轻,价格低的特点。

本实用新型的天线罩由于是柔性的,不需要如刚性天线罩那样采用热成型的方式制造。本实用新型将天线罩1装配在围挡4上之后,采用牵拉的方式使其形成凹面。具体可采用如下结构方式来实现。

如图所示,在所述天线罩1朝向天线反射面6的一面设置一个或多个拉紧元件2,该拉紧元件2与设置在天线罩1与反射面6之间的牵引机构11相连接。牵引机构11一方面牵拉天线罩1,另一方面连接在围挡4的内壁上。牵引机构11经由拉紧元件2将牵引力作用于天线罩1上,使天线罩1在牵引力作用下变形成凹面,以此减小电磁波的回波损耗。

所述的牵引机构11可采用牵引线、拉杆等,具体采用哪种形式可根据实际需要确定。在图1所示的实施例中采用的是牵引线形式的牵引机构,这种形式装配的灵活性较好,结构较为简单、轻便。本实用新型优选采用一条牵引线,该牵引线穿过拉紧元件2上设置的穿孔,然后将牵引线的两端分别连接在围挡4的内侧壁上。由于牵引线在拉紧元件2的穿孔内是可滑动的,因而在经由牵引线两端向下牵拉天线罩时,通过牵引线在穿孔内的滑动自动调整穿孔两侧牵引线的长度,使穿孔两侧牵引线的牵引力完全相同,从而保持天线罩受力均衡。

图1、图2和图8示出了一种适用于牵引线的拉紧元件2。该拉紧元件2主体为一个固定在天线罩1中心的连接片,该连接片采用胶合、热合、缝制等方式平铺固定连接在天线罩上。在连接片上设有一个穿孔2-1,该穿孔沿天线罩直径方向延伸,使其具有一个比较长的轴向长度。牵引线从该穿孔2-1穿过后两端连接至围挡4的内侧壁上两个相对的固定部位上,在向下牵拉拉紧元件2和天线罩时具有一个较大的作用力范围,施加的作用力更为均匀。

根据需要,拉紧元件2也可以采用连接拉环、挂钩等形式。

如以上所述,本实用新型采用向下牵拉天线罩的方式使其变形为向内的凹面,以此减小电磁波的回波损耗。为此,需要将天线罩的四周边缘牢固、稳定的固定在四周围挡4上,从而使其在牵引机构的拉力作用下不至于滑动。

为了增加天线罩周边的抗拉强度,可以如图2所示在天线罩1的四周设有与其连接为一体的加强连接层1-1。该加强连接层1-1可以是由天线罩周边向中心折叠形成的,也可以采用与天线罩相同的材料在其周边叠加一层形成双层结构。通过该附加有加强连接层1-1的周边与围挡4上端固定连接,以增加连接的可靠性。

图4示出了天线罩周边的一种固定方式,该固定方式采用一个断面为L形的压紧圈3,该压紧圈3的尺寸与围挡4形成的圆筒上端尺寸相适应。压紧圈3倒扣在围挡4的上端,其中,L形的一边与围挡4的上端面相平,另一边贴近围挡4的外侧面。将天线罩的四周边缘延伸铺展在围挡4的上端后,将压紧圈3装配到位,用螺钉或拉钉4-2将压紧圈3与围挡4固定连接,利用压紧圈3将事先铺展至围挡4上端的天线罩周边挤压固定在围挡4上,以实现天线罩的铺展固定。

更为优选的,如图4所示实施例,天线罩1的整体尺寸大于围挡4形成的圆筒的上端尺寸,使天线罩1的四周铺展延伸至围挡4上端后可进一步向下翻折包覆在围挡4的上端。天线罩1翻折后的四周边缘贴着围挡4的外侧向下延伸,并从压紧圈3与围挡4之间的缝隙伸出。在天线罩1的该伸出部位上设有固定片7,固定片7通过铆钉7-1与天线罩1周边固定为一体。该固定片7的尺寸要大于压紧圈3与围挡4之间的缝隙。装配好后,压紧圈3可以卡住固定片7,限制天线罩1的四周边缘从缝隙通过。

如图2所示,固定片7均匀的分布在天线罩1的圆周边缘,通过压紧圈3对天线罩1周边的固定片7的卡位和推压,一方面可在装配时利用压紧圈3推压固定片,以便于铺展天线罩,另一方面可利用压紧圈3对固定片7限位防止天线罩的径向滑移。

图4所示的实施例还示出了天线围挡4的一种更优的实施方式,在围挡4的上端设有向下翻折的翻边4-1,该翻边4-1使围挡4上端面的尺寸增大,可增大天线罩1与围挡4的接触面积,更利于将天线罩1周边夹紧固定在压紧圈3与围挡4之间。

翻边4-1增大的围挡上端面面积也并与压紧圈3的固定,在装配好压紧圈3后,通过螺钉或拉钉4-2将压紧圈3、天线罩1和围挡4的翻边4-1预紧连接在一起。

图5、图6和图7分别示出了将牵引机构11(例如牵引线)连接在围挡4内侧壁上的几种具体实施方式。

如图5所述,牵引机构11为牵引线的形式,通过预紧螺钉10连接至围挡4内侧壁。具体结构为,牵引线的端部穿过预紧螺钉10一端的孔并固定。该预紧螺钉10一端穿过围挡4内侧壁一个固定部件5上设置的连接孔(图中未示出),预紧螺钉10在该连接孔内是可活动的。

在图5所示实施例中,固定部件5采用一个由螺钉或拉钉5-1固定在围挡4内侧壁上的角钢形成。该角钢两个相互垂直的板面中的一个贴在围挡4内侧壁上,并由螺钉或拉钉5-1固定。角钢的另一个板面垂直于围挡4的内侧壁,并且在该板面上开设有连接孔。预紧螺钉10上端连接牵引线,下端从该连接孔中穿过。在预紧螺钉10穿出连接孔的部分上套设有一个预紧弹簧12。预紧螺钉10穿过连接孔的穿出端上拧有一个螺母,由该螺母形成一个固定在预紧螺钉10上的突出部10-1。当然,该突出部10-1也可以采用其它方式来形成,例如在预紧螺钉10上焊接一个突出部件。

该预紧弹簧12是一个压缩弹簧,其夹在该突出部10-1与固定部件5之间。由于固定部件5是固定在围挡4内侧壁上的,预紧弹簧12的弹性力向下经由突出部10-1施加在预紧螺钉10上,进而对固定在预紧螺钉10上端的牵引线施加向下的弹性的预紧力。该实施例是一种弹性预紧的连接形式,通过预紧弹簧12和预紧螺钉10的弹性预紧力,可以始终保持天线罩1的绷紧铺展,而不会随着使用时间延长而变得松弛。因此,可以防止由于天线罩1的松弛而导致在风力作用下振动幅度增大,进而减缓由于天线罩反复形变而造成的疲劳损耗,延长天线罩的使用寿命。

由于本实用新型上述实施例所采用的牵引线形式的牵引机构11是穿过拉紧元件2的穿孔,并且可在穿孔内活动的。这种弹性预紧的连接形式可以如图1所示仅用于牵引线一端的连接,而牵引线的另一端采用其它固定连接的形式。也可以在牵引线两端同时采用预紧螺钉10和预紧弹簧12的预紧连接方式。

图6所示的实施例是一种牵引线的固定连接形式。在该实施例中,围挡4的内侧壁上同样设置有一个固定部件5,该固定部件5可以按照图5所示实施例那样采用一个通过螺钉或拉钉5-1固定在围挡4内侧壁上的角钢形成。在该角钢垂直于围挡4内侧壁的板面上同样开设有连接孔,该连接孔可以是螺纹孔或光孔。牵引线连接至一个固定螺钉14,如图所示,牵引线的端部穿过固定螺钉14上端的孔并固定。固定螺钉14的下端穿过固定部件5上的连接孔并由螺母固定。

该实施例所述的固定连接形式可以配合图5所示的预紧螺钉连接的形式使用。如图1所示,在牵引线一端采用预紧螺钉10和预紧弹簧12预紧连接的情况下,另一端采用该实施例所示的固定连接方式。

图7所示的实施例给出了牵引线的另外一种固定连接形式。该实施例同样需要在围挡4内侧壁上设置一个固定部件5,形式可以采用以上图5或图6实施例所示的角钢,角钢垂直于围挡4内侧壁的板面上开设有连接孔。该连接孔是一个穿线孔,可以比图5或图6所示实施例中的连接孔小一些。所述牵引线的端部从该固定部件5上的连接孔穿过,并且牵引线穿出连接孔的部分(即牵引线的穿出端)向后折叠。由拉线器夹持该穿出端并预紧后,在牵引线向后折叠的折叠部分上套一个金属套管13并使其塑性变形压紧,将牵引线向后折叠的端部通过金属套管13与牵引线未穿过连接孔的部分固定连接,达到固定牵引线的作用。

该实施例所述的连接方式可用于牵引线两端的连接,或者仅用于连接牵引线一端,而另一端采用图5或图6所示的连接形式。

图9示出了天线的另一种实施方式,与图1所示的直围挡4的形式不同,该实施例中,围挡4是倾斜的,并且四周的高度可以不一致。以上实施例所示的天线罩的固定形式以及牵引线拉紧的形式也适用于该实施例的斜围挡。并且同样能够保持天线罩良好、稳定的铺展和固定。

图10示出了采用本实用新型天线罩的微波天线插入损耗随频率变化的曲线。该柔性天线罩在6G-26G的频率范围内插入损耗都较低,不大于0.3dB,而且插入损耗受频率影响不大,可满足宽频微波天线的通用性。

本实用新型的天线罩采用高分子聚合物外层和复合纤维纺织结构层复合构成,并在复合纤维纺织结构层中复合有屏蔽吸波丝,此结构可有效改善天线罩的电性能,降低天线插入损耗,提高其透波性能。本实用新型天线罩的天线插入损耗在较宽的频段范围都保持在一个比较稳定的低数值。与通常的天线罩相比,不会由于频段变化而导致天线插入损耗大幅升高,因而在比较宽的频率范围内具有较好的通用性。

这种结构的天线罩透波性好,不必依据天线工作波长选择天线罩的厚度。采用一种统一厚度的天线罩即可在多个频段均获得较低的天线插入损耗,能够满足多频段微波天线使用,在比较宽的频率范围内,实现了天线罩的通用性,克服了传统ABS等材质天线罩不同频段而具有差异性的缺点。

该天线罩的材质是柔性的,与刚性材料相比不需要太大的厚度即可具有较高的强度,因而其厚度可以比较薄,重量也较轻。与一般的柔性天线罩相比,本实用新型的天线罩以高分子聚合物为天线罩外层,复合纤维纺织结构层中复合屏蔽吸波丝,其电性能和透波性比一般的柔性天线罩布也要高。

本实用新型的柔性天线罩依靠牵引机构的牵引力内凹形成凹面,一方面可减小电磁波的回波损耗,另一方面可依靠牵引机构的牵引力使天线罩绷紧,牵引机构还起到固定的作用,以限制天线罩在风力作用下的振动,可减缓由于天线罩反复形变而造成的疲劳损耗,延长天线罩的使用寿命。

该天线罩具有较高的通用性,在全频范围内具有较好、稳定的电气性能,且极大降低了天线的重量,降低天线的生产成本。

以上对具体实施方式的说明只是用于帮助理解本实用新型的技术构思及其核心思想,尽管本文使用了特定的优选实施例对技术方案进行了描述和说明,但其不应理解为对本实用新型自身的限制。本领域技术人员在不脱离本实用新型技术构思的前提下,可对其在形式上和细节上做出各种变化。这些轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

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