專利名稱：一種衛(wèi)星通信天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種用于衛(wèi)星通訊的碟狀天線結(jié)構(gòu)技術(shù)，尤其適合于C或Ku波段的衛(wèi)星通訊領(lǐng)域。
目前國(guó)內(nèi)外在C或Ku波段的衛(wèi)星通訊領(lǐng)域廣泛采用的是方位－俯仰結(jié)構(gòu)的拋物面天線，這種天線的調(diào)節(jié)原理比較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)比較緊湊，但是，它存在著許多缺點(diǎn)，如為了調(diào)節(jié)反射面的方位和俯仰角，需要使整個(gè)反射面的重力集中作用在中心支柱上從而使反射面后部的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；中心支柱受力集中，抗側(cè)風(fēng)力臂小，從而引起小口徑天線抗風(fēng)能力差，大口徑天線對(duì)地基要求較高，天線位置不能進(jìn)行移動(dòng)或搬遷等缺點(diǎn)；天線指向不同位置的衛(wèi)星，饋源角也需要不斷調(diào)整；對(duì)于小口徑的C波段電視單收或Ku波段通訊天線來(lái)說(shuō)，方位－俯仰結(jié)構(gòu)的天線不利于在樓房的陽(yáng)臺(tái)或墻壁上架設(shè)，且使用時(shí)改變天線指向非常麻煩。
針對(duì)以上缺點(diǎn)，近年來(lái)已經(jīng)有人提出一些改進(jìn)，如申請(qǐng)?zhí)枮?1214241.3以及90200278.3的實(shí)用新型專利等，但是它們結(jié)構(gòu)或是過(guò)于簡(jiǎn)單，不易實(shí)現(xiàn)方向調(diào)節(jié)，或是仍不便于樓房安裝。
本實(shí)用新型改進(jìn)的目的是簡(jiǎn)化反射面背面的結(jié)構(gòu)，避免應(yīng)力集中，增加天線抗風(fēng)能力；降低天線對(duì)地基的要求，便于天線的移動(dòng)或搬遷，同時(shí)降低對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求，以降低電動(dòng)型天線的成本，方便天線特別是口徑較小的天線在樓房條件下的安裝。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了以下天線結(jié)構(gòu)天線主要部分由饋源、反射面、底座及三根連接桿組成。反射面背面和底座上各有三個(gè)連接頭，都呈三角形分布，反射面背面有一個(gè)連接頭與底座上對(duì)應(yīng)的一個(gè)連接頭通過(guò)萬(wàn)向節(jié)連接；三根連接桿包括兩根長(zhǎng)度可伸縮變化的連接桿(稱為伸縮連接桿)和一根不可伸縮的連接桿(稱為中間連接桿)。它們是這樣連接的兩根伸縮連接桿兩端都有連接頭，分別將反射面背部的兩個(gè)連接頭和底座上與他們對(duì)應(yīng)的兩個(gè)連接頭通過(guò)萬(wàn)向節(jié)聯(lián)接起來(lái)，這四個(gè)萬(wàn)向節(jié)構(gòu)成了一個(gè)空間四邊形，上面兩個(gè)頂點(diǎn)為反射面與伸縮連接桿的聯(lián)結(jié)，下面兩個(gè)為底座與伸縮連接桿的聯(lián)結(jié)；中間連接桿將上述四個(gè)萬(wàn)向節(jié)中一上一下呈對(duì)角分布的兩個(gè)連接起來(lái)。這樣，考慮到反射面背部三個(gè)連接頭之間是剛性聯(lián)結(jié)，底座上三個(gè)連接頭之間也是剛性聯(lián)結(jié)，那么，在支撐結(jié)構(gòu)中就出現(xiàn)了兩個(gè)空間四面體結(jié)構(gòu)它們的底面分別為底座所在的平面和反射面背部所在的平面，頂點(diǎn)分別為中間連接桿的上下兩個(gè)連接點(diǎn)，二者有一個(gè)公共平面——由底座一個(gè)邊、反射面背部一個(gè)邊、中間連接桿構(gòu)成。而對(duì)于空間四面體，只要各棱長(zhǎng)度被固定，棱與棱之間連接角度也就被固定了，這就充分保證了天線結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性。兩個(gè)四面體有一個(gè)公共面，且一個(gè)四面體的底面(底座)被固定，改變伸縮連接桿的長(zhǎng)度，也就改變了四面體的空間結(jié)構(gòu)，就會(huì)引起另一個(gè)四面體的底面——反射面的空間位置及方向的變化。調(diào)節(jié)天線時(shí)，同時(shí)增加兩根伸縮連接桿的長(zhǎng)度，天線的仰角降低，反之則仰角增加，增加一根伸縮連接桿的長(zhǎng)度，同時(shí)減小另外一根的長(zhǎng)度，則可改變天線的方位角。附

圖1即為天線背面結(jié)構(gòu)圖。
由于上述的連接關(guān)節(jié)所連接的兩個(gè)部件不是只在一個(gè)平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以本實(shí)用新型所用的各連接關(guān)節(jié)都是萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)的；如圖2所示，被連接所兩個(gè)部件各有一個(gè)連接頭，每個(gè)連接頭上都有一對(duì)連接孔，連接頭之間為十字軸，兩個(gè)連接頭各繞一個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。至于所涉及到的連接三個(gè)連接頭的萬(wàn)向節(jié)(如圖1連接中間連接桿6、活動(dòng)連接桿4、反射面1的萬(wàn)向節(jié)7以及連接中間連接桿6、活動(dòng)連接桿5、底座3的萬(wàn)向節(jié)10)，它的結(jié)構(gòu)與此類似伸縮連接桿和中間連接桿的連接頭繞十字軸的同一個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，天線(或底座)的連接頭繞十字軸的另外一個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖3所示。為保證天線調(diào)節(jié)靈活，中間連接桿6兩端的兩個(gè)連接頭中至少有一個(gè)可以繞該連接桿6的軸心轉(zhuǎn)動(dòng)；為保證制作和安裝方便，上述各個(gè)連接頭可做成帶連接孔的兩部分，然后通過(guò)螺栓將其結(jié)合而成(如圖4所示)。
為達(dá)到變化長(zhǎng)度的目的，伸縮連接桿可有多種結(jié)構(gòu)，圖5所示就是其中一種，它由帶外螺紋的螺桿和與其對(duì)應(yīng)的帶內(nèi)螺紋的套筒組成，在螺桿和套筒連接端的另外一端分別都設(shè)有連接頭，以便通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與其他部件進(jìn)行聯(lián)結(jié)；而為了達(dá)到伸縮的目的，在螺桿或套筒兩者中有一個(gè)是可以轉(zhuǎn)動(dòng)的，即螺桿(或套筒)與連接頭之間的連接是可轉(zhuǎn)動(dòng)的。
為方便天線使用和提高自動(dòng)化程度，可將上述天線設(shè)計(jì)成電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，只需將上述兩根伸縮連接桿替換成小功率的電動(dòng)機(jī)構(gòu)即可，如蝸輪－絲杠結(jié)構(gòu)升降機(jī)等。由于本實(shí)用新型設(shè)計(jì)將天線重量和風(fēng)載荷等力分解由三個(gè)支撐點(diǎn)較均勻地承擔(dān)，而對(duì)于方位－俯仰結(jié)構(gòu)天線，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)動(dòng)天線時(shí)需要在受力集中的方位軸和俯仰軸處，對(duì)絲杠、蝸輪、電機(jī)等要求較高，所以本實(shí)用新型天線對(duì)驅(qū)動(dòng)部分的要求大大降低，為降低成本，可以利用膠輪摩擦傳動(dòng)以帶動(dòng)套筒旋轉(zhuǎn)，絲杠也可以工程塑料為材料，從而得以降低整個(gè)天線的成本。
對(duì)于這種衛(wèi)星通訊天線來(lái)說(shuō)，只要底座位置固定，每一對(duì)伸縮連接桿的長(zhǎng)度便對(duì)應(yīng)了一個(gè)空間指向，同樣，每個(gè)衛(wèi)星的位置也就對(duì)應(yīng)著一對(duì)伸縮連接桿的長(zhǎng)度。本實(shí)用新型天線的調(diào)節(jié)也是比較簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)好一對(duì)連接桿的長(zhǎng)度，使天線對(duì)準(zhǔn)所需的衛(wèi)星，記錄下這一組長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，以后每次需要對(duì)準(zhǔn)這顆衛(wèi)星時(shí)，只要將這一對(duì)連接桿長(zhǎng)度調(diào)整到原來(lái)數(shù)據(jù)即可。所以，為了方便使用者調(diào)節(jié)天線指向，本實(shí)用新型天線還應(yīng)設(shè)有指示伸縮桿長(zhǎng)度的裝置，對(duì)于手動(dòng)天線來(lái)說(shuō)，可以在螺桿(或套筒)上安裝可指示長(zhǎng)度的標(biāo)尺，對(duì)于電動(dòng)天線來(lái)說(shuō)，可以在驅(qū)動(dòng)部分安裝簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)動(dòng)位置傳感器(如多圈電阻等)，然后用顯示裝置將其顯示出來(lái)。配合適當(dāng)?shù)奈⑻幚砥鳌⒋鎯?chǔ)器、控制電路，很容易將本實(shí)用新型天線變?yōu)槎嘈俏蛔詣?dòng)搜索天線。
對(duì)于口徑較小的衛(wèi)星通信天線，如C－波段衛(wèi)星電視單收或Ku波段雙向通訊天線，往往要求在樓房上或陽(yáng)臺(tái)上等有限的空間內(nèi)安裝，為達(dá)到這一目的，可將本實(shí)用新型天線的底座做成懸掛式結(jié)構(gòu)，如圖6所示，三角形底座直接與反射面連接的那個(gè)端點(diǎn)上固定有直角的鉤形結(jié)構(gòu)，通過(guò)鎖緊螺拴可將懸掛桿牢固地固定在陽(yáng)臺(tái)邊緣或窗臺(tái)上，這樣，天線底座及天線將被鉤形結(jié)構(gòu)及懸掛桿固定在陽(yáng)臺(tái)或窗戶外側(cè)，天線其他部分結(jié)構(gòu)與前述相同。懸掛式天線總的安裝結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示。
本實(shí)用新型天線的優(yōu)點(diǎn)在于它將天線的重量及風(fēng)荷分配給三個(gè)支撐點(diǎn)承擔(dān)，改變兩個(gè)支撐桿的長(zhǎng)度，就可以改變天線指向；簡(jiǎn)化了天線反射面背部支撐體結(jié)構(gòu)，避免了應(yīng)力集中，增加了天線抗風(fēng)力矩，取消了中心支柱，降低了天線對(duì)地基的要求，便于天線的移動(dòng)和搬遷；不同于方位－俯仰天線，它的饋源的極化角不會(huì)隨天線指向變化而變化；沒(méi)有中心支柱，降低了天線高度，也增強(qiáng)了抗風(fēng)能力；同時(shí)由于沒(méi)有受力集中點(diǎn)，對(duì)于電動(dòng)天線來(lái)說(shuō)，降低了對(duì)于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求，從而使電動(dòng)小天線成本降低，并且適合于樓房安裝。
對(duì)于口徑較大的天線來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型天線反射面背面加強(qiáng)結(jié)構(gòu)對(duì)天線反射面起支撐加強(qiáng)作用，可提高反射面強(qiáng)度，防止其變形。常用的方位－俯仰結(jié)構(gòu)天線，要求將所有的重量作用點(diǎn)集中在天線背面靠中間位置，同時(shí)還要考慮風(fēng)荷的因素，所以造成了背面加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的龐大、復(fù)雜；而在本實(shí)用新型中反射面的重量及所受風(fēng)力由三點(diǎn)共同承擔(dān)，且三點(diǎn)可根據(jù)需要而均勻分布在反射面背面，宜于保證反射面不變形，這就大大降低了對(duì)背面加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的要求，因而可節(jié)省大量金屬材料，同時(shí)也減輕了天線的自身重量。對(duì)于小天線來(lái)說(shuō)，背面加強(qiáng)結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化為反射面背面邊緣的一個(gè)圓環(huán)。
圖1為天線背面結(jié)構(gòu)圖圖2為連接兩個(gè)部件的萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)圖圖3為連接三個(gè)部件的萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)圖圖4為拼裝的萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)圖圖5為一種伸縮桿剖面圖圖6為懸掛式天線底座部分結(jié)構(gòu)圖圖7為懸掛式天線安裝結(jié)構(gòu)示意圖圖1為本實(shí)用新型天線的背面結(jié)構(gòu)，它由反射面1、反射面加強(qiáng)結(jié)構(gòu)2、底座3及三根連接桿4、5、6組成。7、8、9、10、11為五個(gè)連接關(guān)節(jié)，反射面背面有一個(gè)連接頭與底座上對(duì)應(yīng)的一個(gè)連接頭通過(guò)萬(wàn)向節(jié)11連接；三根連接桿中連接桿4、5為伸縮連接桿；連接桿6中間連接桿，長(zhǎng)度不可變化，但其兩端連接頭與連接桿軸線所成的角度可變化。兩根伸縮連接桿4、5兩端都有連接頭，分別將反射面背部的兩個(gè)連接頭和底座上與他們對(duì)應(yīng)的底座上的兩個(gè)連接頭通過(guò)萬(wàn)向節(jié)7、8、9、10聯(lián)接起來(lái)，這四個(gè)萬(wàn)向節(jié)構(gòu)成了一個(gè)空間四邊形，上面兩個(gè)頂點(diǎn)7、8為反射面與伸縮連接桿的聯(lián)結(jié)，下面兩個(gè)為底座與伸縮連接桿的聯(lián)結(jié)；中間連接桿6將上述四個(gè)萬(wàn)向節(jié)中一上一下呈對(duì)角分布的兩個(gè)7、10連接起來(lái)，這樣，考慮到反射面背部三個(gè)連接頭之間是剛性聯(lián)結(jié)，底座上三個(gè)連接頭之間也是剛性聯(lián)結(jié)，那么，在支撐結(jié)構(gòu)中就出現(xiàn)了兩個(gè)空間四面體結(jié)構(gòu)，即7、9、10、11和7、8、10、11保證了天線結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。改變伸縮連接桿4、5的長(zhǎng)度，也就改變了兩個(gè)空間四面體的空間結(jié)構(gòu)，下面一個(gè)四面體的底面9、10、11已經(jīng)被固定，從而引起另一個(gè)四面體的底面——7、8、11也就是反射面的方向變化。在本天線調(diào)節(jié)時(shí)，同時(shí)增加兩根伸縮連接桿4、5的長(zhǎng)度，天線的仰角降低，反之則仰角增加，增加一根伸縮連接桿4的長(zhǎng)度，同時(shí)減小另外一根伸縮連接桿5的長(zhǎng)度，則可使天線的方位角向右旋轉(zhuǎn)，反之則可使之向左旋轉(zhuǎn)。
圖2為連接兩個(gè)部件的萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中12、13為被連接物體的兩個(gè)連接頭，分別可繞十字軸14的兩個(gè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，圖1中的萬(wàn)向節(jié)8、9就是這種結(jié)構(gòu)。
圖3為連接三個(gè)部件的萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中15、16、17為三個(gè)被連接物體的連接頭，分別可繞十字軸的轉(zhuǎn)軸18、19轉(zhuǎn)動(dòng)，圖1中的萬(wàn)向節(jié)7、10就是這種結(jié)構(gòu)。
圖4為通過(guò)螺栓拚接起來(lái)的萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)，它由帶孔的兩部分20、21通過(guò)螺拴22聯(lián)結(jié)而成，這種結(jié)構(gòu)在實(shí)際工藝中便于制造和安裝。
圖5為一種伸縮桿剖面圖，有內(nèi)螺紋的套筒24和有外螺紋的絲杠25分別帶有連接頭23和26，套筒的旋轉(zhuǎn)可以引起總長(zhǎng)度的變化。
圖6為懸掛式天線底座部分結(jié)構(gòu)圖。天線底座3通過(guò)鉤形結(jié)構(gòu)27被鎖緊螺拴28固定在建筑物墻壁29上。
圖7為懸掛式天線安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的伸縮連接桿4、5可以采用微型電動(dòng)伸縮機(jī)構(gòu)以方便調(diào)節(jié)指向。
實(shí)施例1.8米C－波段衛(wèi)星電視單收站天線，采用一次成型鋁板反射面，背部外邊緣加固，采用微型電動(dòng)絲杠－蝸輪升降機(jī)作為伸縮桿，直流電機(jī)功率60W，絲杠升力15Kg，配合控制電路，可存儲(chǔ)記憶10個(gè)星位。
對(duì)比于方位－俯仰等其他類型的天線，本實(shí)用新型天線存在的缺點(diǎn)是方位角以及俯仰角可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)角度相對(duì)較小，主要是由于受萬(wàn)向節(jié)不能大角度旋轉(zhuǎn)影響，但是，我國(guó)通信或廣播衛(wèi)星的軌道位置，絕大部分在東徑85～130度之間，這一范圍反映在我國(guó)大部分地區(qū)的天線的方位角在120～235度，仰角在20～60度之間，一般不會(huì)在天線的轉(zhuǎn)動(dòng)“死角”以內(nèi)，而且，上述缺點(diǎn)可通過(guò)設(shè)計(jì)時(shí)合理安排伸縮桿和轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的位置、安裝時(shí)合理選擇底座基準(zhǔn)方向來(lái)加以解決。
權(quán)利要求1.一種衛(wèi)星通訊天線，其特征在于天線主要部分由饋源、反射面1、底座3、三根連接桿4、5、6組成，底座3上呈三角形設(shè)有三個(gè)連接頭，天線反射面背面也呈三角形地安裝有三個(gè)連接頭，反射面上一個(gè)連接頭與底座上的一個(gè)連接頭構(gòu)成活動(dòng)連接11，反射面上另外兩個(gè)連接頭分別與兩根可伸縮變化長(zhǎng)度的連接桿4、5上端構(gòu)成活動(dòng)連接7、8，這兩根連接桿的下端分別和底座上的另外兩個(gè)連接頭構(gòu)成活動(dòng)連接9、10，第三根連接桿6的上端以及一根可伸縮的連接桿4的上端共同與反射面背面上的連接頭構(gòu)成活動(dòng)連接7，下端以及另一根可伸縮的連接桿5的下端共同與底座上的連接頭構(gòu)成連接10，反射面及底座與連接桿之間所有的連接都是通過(guò)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的活動(dòng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種衛(wèi)星通訊天線，其特征在于所述的每一個(gè)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)都由兩個(gè)或三個(gè)帶孔的連接頭和一個(gè)十字軸組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種衛(wèi)星通訊天線，其特征在于所述的每個(gè)連接頭由帶孔的兩部分20、21通過(guò)螺拴22聯(lián)結(jié)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種衛(wèi)星通訊天線，其特征在于所述的兩根可伸縮變化長(zhǎng)度的連接桿4、5由有外螺紋的絲杠25和有內(nèi)螺紋的套筒24構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一種所述的衛(wèi)星通訊天線，其特征在于所述的天線底座為懸掛式結(jié)構(gòu)，天線底座通過(guò)直角鉤形結(jié)構(gòu)27和鎖緊螺栓28與陽(yáng)臺(tái)或窗戶墻壁29連接。
專利摘要一種衛(wèi)星通訊天線，利用天線反射面背部三個(gè)支撐點(diǎn)和三根支撐桿及天線底座，在天線的支撐結(jié)構(gòu)中形成了兩個(gè)四面體結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)支撐桿的長(zhǎng)度，改變兩個(gè)四面體的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到調(diào)節(jié)指向的目的。
文檔編號(hào)H01Q19/10GK2205993SQ9424639
公開(kāi)日1995年8月23日 申請(qǐng)日期1994年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月2日
發(fā)明者劉金堯 申請(qǐng)人:劉金堯