一种小型测控锥柱螺旋天线及安装方法与流程

1.本发明设计涉及天线设备领域，具体地，涉及一种小型测控锥柱螺旋天线及安装方法。


背景技术：

2.微波通信是以微波作为载体的通信系统，在微波系统中天线用以完成导行波到辐射波的转换。螺旋天线具有优良的圆极化辐射性能以及强大的波束赋性能力，被广泛运用在星载微波通信系统中。
3.锥柱螺旋天线一般运用在s频段，频率较低，螺旋天线相对偏大，各零部件装配较为方便。运用在x频段的锥柱螺旋天线，其工作频率较高，螺旋天线相对较小，特别是内导体和外导体尺寸比较小，导致各零部件连接组装难以完成。传统骨架一般采用玻璃钢材料加工成型，重量较大、加工成本较高、周期长且成品介电常数一致性差；目前玻璃纤维/尼龙混合粉末3d打印成形的骨架虽然介电常数一致性较好，但熔点低，运用环境比较局限；一体化设计的外导体多用黄铜制成，重量大，发射成本高；内导体和匹配套分开设计导致天线调试时间较长。针对当前的宇航发射形势，需要设计一种能运用在x频段场合且重量轻、成形快、调试便捷、可靠性高的小型锥柱螺旋天线。
4.为解决上述问题，本发明提供一种小型测控锥柱螺旋天线及安装方法。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术问题，本发明提供一种小型测控锥柱螺旋天线安装方法。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种小型测控锥柱螺旋天线，包括骨架、螺旋线、导体和连接装置；
8.所述骨架外表面设有用于所述螺旋线安装的螺旋槽，所述骨架内设有第一放置腔，且所述第一放置腔与所述骨架顶部设有第一开口，所述第一放置腔与所述骨架的底部设有第二开口；
9.所述导体包括外导体和内导体，所述外导体包括铜柱和底板，所述铜柱设置于所述第一放置腔内，所述铜柱内设有内导体轴向放置的第二放置腔，所述铜柱底部设有第一连接部，所述底座上设有与第一连接部相配合的第二连接部，所述底板上设有与所述第二放置腔连通的第一通孔，所述底板与所述骨架通过紧固件固定，所述内导体设置于所述第二放置腔内，所述内导体与所述外导体电性连接；
10.所述螺旋线设置于所述螺旋槽内，所述螺旋线的一端设置于所述骨架底部，另一端缠绕所述外导体后固定于所述骨架的顶部；
11.所述连接装置安装于所述底板上，用于限定所述内导体的轴向运动。
12.本技术方案中，铜柱的第一连接部与底板的第二连接部相配合使得铜柱与底板组成稳定的外导体结构，在实际的使用过程中便于本发明螺旋天线的安装；底板与骨架通过紧固件固定连接限制外导体的移动，保持螺旋天线的稳定性能；螺旋线设置于骨架上的螺
旋槽内，且螺旋线的一端固定于骨架上，另一端固定于铜柱上，内导体与外导体的电性连接，使得螺旋天线能够进行工作，连接装置与底板固定连接，能够限定内导体的轴向移动，保持螺旋天线的精准性和稳定性。
13.在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案，所述外导体顶部设有限位部，所述限位部包括设置于所述外导体顶部的限位块，所述限位块上设有用于所述螺旋线穿过的穿孔。
14.本技术方案中，限位部能够限定铜柱穿入第一安装腔内，限位部能够阻挡铜柱的进一步伸入，加快了螺旋天线的安装效率。
15.在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案，所述限位块包括对称设置于所述外导体顶部第一限位块和第二限位块，所述穿孔包括第一穿孔和第二穿孔，所述第一穿孔位于所述第一限位孔上，所述第一穿孔的两端开口分别位于所述第一限位块相邻的两外表面上，所述第二穿孔位于所述第二限位块上，所述第二穿孔的两端开口分别位于所述第二限位块相邻的两外表面上。
16.本技术方案中，限位部的一种具体结构，限位块包括第一限位块和第二限位块，便于拿取铜柱，使得铜柱与底板的固定连接；第一限位块上设有第一穿孔与第二限位块上的第二穿孔减少铜柱安装过程中的转动角度，加快螺旋天线的安装效率。
17.在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案，所述第一限位块/所述第二限位块上设有若干导柱，每一所述导柱通过连接片与所述内导体的顶部相连接。
18.本技术方案中，第一限位块/第二限位块上设有若干导柱，每一导柱通过连接片与铜柱电性连接在一起。
19.在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案，所述螺旋槽底底端所在的所述骨架上设有用于固定螺旋线一端的第一定位孔，所述骨架的顶部设有用于固定铜柱的第二定位孔。
20.本技术方案中，骨架上设有第一定位孔和第二定位孔，第一定位孔用于固定螺旋线的一端，第二定位孔用于固定铜柱，提高铜柱与骨架相对位置的稳定性。
21.在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案，所述铜柱外表面上设有外凸缘，所述外凸缘上设有定位销孔，定位销穿过骨架伸入定位销孔用于限定铜柱与骨架支架的相对位置。
22.本技术方案中，铜柱的外表面设有外凸缘，外凸缘上设有定位销孔，用于配合第一定位孔/第二限位孔，外凸缘上的定位销孔，避免销钉穿过第一定位孔/第二定位孔伸入铜柱内，破坏铜柱结构，影响螺旋天线整体的稳定性。
23.在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案，所述内导体与所述外导体之间设有撑圈，所述内导体与所述撑圈为一体结构。
24.本技术方案中，内导体与撑圈一体结构，便于内导体安装于铜柱的第二安装腔内，避免螺旋线性能调试，提高螺旋天线的安装效率。
25.在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案，所述连接装置包括插座、插针和介质环，所述插座通过螺栓固定于所述底板上，所述插针一端设有与内导体固定连接的限位部，所述介质环安装于所述插座内，所述介质环设有限定所述限位部轴向移动的限位腔。
26.本技术方案中，连接装置的一种具体结构，插针的限位部与内导体固定连接，介质环的限位腔包裹于限位部外表面上，限定插针限位部的轴向移动，从而限定内导体的轴线移动，插座包裹于介质环的外表面，限定介质环的移动，插座固定连接底板上，内导体的轴线移动被限定，使得螺旋天线测控数据的精准性得到保证。
27.在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案，所述插针包括连接部和连接部，所述限位部的外周直径大于所述连接部的外周直径，所述限位部上设有用于与所述内导体固定的固定槽。
28.本技术方案中，插针上限位部与连接部的结构，限位部的外周直径大于连接部的外周直径。
29.在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案，所述第一连接部为连接螺纹，所述第二连接部为与连接螺纹相对应的螺纹孔。
30.本技术方案中，第一连接部连接螺纹，第二连接部为螺纹孔，用于实现铜柱与底板的固定连接，固定结构简单，固定便捷，固定形成的外导体能够保持稳定的工作状态。
31.在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案，所述骨架采用聚酰亚胺材料加工成形。
32.本技术方案中，聚酰亚胺材料生产的骨架质量轻，且介电常数稳定，熔点高能够适应于恶劣的空间环境。
33.一种小型测控锥柱螺旋天线的安装方法，包括如下步骤：
34.步骤s1：铜柱通过骨架顶部的第一开口穿入到第一放置腔内，并从骨架底部的第二开口穿出，直至限位块与骨架顶部相接触，然后铜柱底部的第一连接部与底板的第二连接部相配合，使得铜柱与底板固定连接组成外导体；
35.步骤s2：转动底板使铜柱上定位销孔与骨架上第二定位孔对准，再将底板与骨架底部固定连接；
36.步骤s3：固定在骨架底部，螺旋线的另一端沿螺旋槽向上缠绕，并从螺旋槽顶端进入到限位块的一端面进入到穿孔内，从限位块另一端穿出折弯并进行固定；
37.步骤s4：将内导体放置于第二放置腔内，限位块上的每一导柱通过连接片与内导体顶部固定在一起，内导体的底部伸出底板；
38.步骤s5：内导体的底部插入插针内，将两份内介质环合并包裹在插针外表面，使得插针的限位部位于内介质环的固定槽内；
39.步骤s6：将插座套设于内介质环的外表面，限定内介质环的运动，并将插座固定于底板上。
40.本技术方案中，螺旋天线的安装方法安装简单，安装效率高，调试方便，螺旋天线的稳定性能高，获取测控数据的精准性。
41.在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案，所述步骤s3中螺旋线与骨架的固定方式为锡焊固定，螺旋线与限位块的固定方式为锡焊固定。
42.本技术方案中，螺旋线与骨架和螺旋线与限位块通过锡焊固定，能够在小体积上的螺旋天线上进行连接固定。
43.在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案，所述步骤s4中所述连接片与所述导柱的固定方式为锡焊固定，所述连接片与所述内导体的固定方式为锡焊固定。
44.本技术方案中，连接片与导柱之间为锡焊固定，保持连接的稳定性同时保持电性连接，连接片与内导体通过锡焊固定连接，保持连接的稳定性同时保持电性连接。
45.与现有技术相比，本发明提出的技术方案具有如下的有益效果：
46.本发明提供的小型测控螺旋天线，外导体分为铜柱和底座两个零件设计，铜柱采用黄铜棒加工，底板采用铝合金加工，不仅保证了螺旋线电性能稳定，而且降低了螺旋线自身重量，节约加工成本，缩短加工周期。
47.本发明提供的螺旋天线，骨架采用聚酰亚胺材料加工成形，相对于传统的玻璃钢骨架，其介电常数一致性好，且重量较轻；相对于玻璃纤维/尼龙混合粉末3d打印成形的骨架，其熔点高，可运用在更加恶劣的空间环境；骨架介电常数一致性好，内导体和撑圈采用一体化设计成形，大大降低了天线调试所需时间。
附图说明
48.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
49.图1为本发明的一种小型测控锥柱螺旋天线的整体结构立体图示意图；
50.图2为本发明的一种小型测控锥柱螺旋天线剖视图立体图示意图；
51.图3为本发明的一种小型测控锥柱螺旋天线剖视图平面图示意图；
52.图4为本发明的一种小型测控锥柱螺旋天线铜柱立体图示意图；
53.图5为本发明的一种小型测控锥柱螺旋天线的铜柱局部放大图示意图；
54.图6为本发明的一种小型测控锥柱螺旋天线外导体立体图示意图；
55.图7为本发明的一种小型测控锥柱螺旋天线内导体立体图示意图；
56.图8为本发明的一种小型测控锥柱螺旋天线骨架立体图示意图；
57.图9为本发明的一种小型测控锥柱螺旋天线介质环剖视图示意图。
58.图中：1、骨架；11、第一放置腔；12、第一定位孔；13、螺旋槽；14、第二定位孔；2、螺旋线；3、铜柱；31、第一限位块；311、第一穿孔；32、第二限位块；321、第二穿孔；33、第二放置腔；34、导柱；35、外凸缘；351、定位销孔；36、第一连接部；4、底板；5、内导体；51、撑圈；61、插针；611、限位部；6111、固定槽；612、连接部；62、介质环；621、限位腔；63、插座。
具体实施方式
59.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
60.为了更好的说明本发明，下方结合附图1-9本发明进行详细的描述。
61.实施例一
62.参见图1和图6所示，一种小型测控锥柱螺旋天线，其特征在于，包括骨架1、螺旋线2、导体和连接装置；骨架1外表面设有用于螺旋线2安装的螺旋槽13，骨架1内设有第一放置腔11，且第一放置腔11与骨架1顶部设有第一开口，第一放置腔11与骨架1的底部设有第二开口；导体包括外导体和内导体5，外导体包括铜柱3和底板4，铜柱3设置于第一放置腔11
内，铜柱3内设有内导体5轴向放置的第二放置腔33，铜柱3底部设有第一连接部36，底座上设有与第一连接部36相配合的第二连接部612，底板4上设有与第二放置腔33连通的第一通孔，底板4与骨架1通过紧固件固定，内导体5设置于第二放置腔33内，内导体5与外导体电性连接；螺旋线2设置于螺旋槽13内，螺旋线2的一端设置于骨架1底部，另一端缠绕外导体后固定于骨架1的顶部；连接装置安装于底板4上，用于限定内导体5的轴向运动。需要说明的是，本实施例中的骨架为锥形结构。
63.实际的使用过程中，铜柱3的第一连接部36与底板4的第二连接部612相配合使得铜柱3与底板4组成稳定的外导体结构，在实际的使用过程中便于本发明螺旋天线的安装；底板4与骨架1通过紧固件固定连接限制外导体的移动，保持螺旋天线的稳定性能；螺旋线2设置于骨架1上的螺旋槽13内，且螺旋线2的一端固定于骨架1上，另一端固定于铜柱3上，内导体5与外导体的电性连接，使得螺旋天线能够进行工作，连接装置与底板4固定连接，能够限定内导体5的轴向移动，保持螺旋天线的精准性和稳定性。值得一说的是，本发明提供的小型测控螺旋天线，外导体分为铜柱和底座两个零件设计，铜柱采用黄铜棒加工，底板采用铝合金加工，不仅保证了螺旋线电性能稳定，而且降低了螺旋线自身重量，节约加工成本，缩短加工周期。
64.参见图2-4所示，本实施例的具体示例，外导体顶部设有限位部611，限位部611包括设置于外导体顶部的限位块，限位块上设有用于螺旋线2穿过的穿孔。实际使用中，限位部611能够限定铜柱3穿入第一安装腔内，限位部611能够阻挡铜柱3的进一步伸入，加快了螺旋天线的安装效率。参见图3所示，本实施例中限位块包括对称设置于外导体顶部第一限位块31和第二限位块32，穿孔包括第一穿孔311和第二穿孔321，第一穿孔311位于第一限位孔上，第一穿孔311的两端开口分别位于第一限位块31相邻的两外表面上，第二穿孔321位于第二限位块32上，第二穿孔321的两端开口分别位于第二限位块32相邻的两外表面上。限位块包括第一限位块31和第二限位块32，便于拿取铜柱3，使得铜柱3与底板4的固定连接；第一限位块31上设有第一穿孔311与第二限位块32上的第二穿孔321减少铜柱3安装过程中的转动角度，加快螺旋天线的安装效率。
65.参见图1-4所示，第一限位块31/第二限位块32上设有若干导柱，每一导柱通过连接片与内导体5的顶部相连接。实际使用过程中，第一限位块31/第二限位块32上设有若干导柱，每一导柱通过连接片与铜柱3电性连接在一起。参见图4-5所示，本实施例中的导柱的个数为三根，与之相配合的连接片的个数为三片。在其它实施例中不限定导柱的分布位置。
66.参见图8所示，本实施例的具体示例，螺旋槽13底底端所在的骨架1上设有用于固定螺旋线2一端的第一定位孔12，骨架1的顶部设有用于固定铜柱3的第二定位孔14。实际使用过程中，骨架1上设有第一定位孔12和第二定位孔14，第一定位孔12用于固定螺旋线2的一端，第二定位孔14用于固定铜柱3，提高铜柱3与骨架1相对位置的稳定性。参见图4-5所示，本实施例的具体示例，铜柱3外表面上设有外凸缘35，外凸缘35上设有定位销孔，定位销穿过骨架1伸入定位销孔用于限定铜柱3与骨架1支架的相对位置。实际使用过程中，铜柱3的外表面设有外凸缘35，外凸缘35上设有定位销孔，用于配合第一定位孔12/第二限位孔，外凸缘35上的定位销孔，避免销钉穿过第一定位孔12/第二定位孔14伸入铜柱3内，破坏铜柱3结构，影响螺旋螺旋线整体的稳定性。
67.参见图7所示，本实施例的具体示例，本实施例中内导体5与外导体之间设有撑圈
51，内导体5与撑圈51为一体结构。内导体5与撑圈51一体结构，便于内导体5安装于铜柱3的第二安装腔内，避免螺旋线2性能调试，提高螺旋天线的安装效率。
68.参见图2和3所示，连接装置包括插座63、插针61和介质环62，插座63通过螺栓固定于底板4上，插针61一端设有与内导体5固定连接的限位部611，介质环62安装于插座63内，介质环62设有限定限位部611轴向移动的限位腔。实际使用过程中，插针61的限位部611与内导体5固定连接，介质环62的限位腔包裹于限位部611外表面上，限定插针61限位部611的轴向移动，从而限定内导体5的轴线移动，插座63包裹于介质环62的外表面，限定介质环62的移动，插座63固定连接底板4上，内导体5的轴线移动被限定，使得螺旋天线测控数据的精准性得到保证。
69.参见图2、3和图9所示，本实施例的具体示例，插针61包括连接部612和连接部612，限位部611的外周直径大于连接部612的外周直径，限位部611上设有用于与内导体5固定的固定槽6111。插针61上限位部611与连接部612的结构，限位部611的外周直径大于连接部612的外周直径。值得一说的是，在其它的实施例中，限位部611的外周直径小于连接部612的外周直径，介质环62内的限位腔包裹于限位部611的外表面，用于限定限位部611的轴向移动；此类能够限定插针61轴向移动的介质环62的结构均在本发明的保护范围之内。需要说明的是，在其它的实施例中内导体5底部外部面上设有限位凸起，固定槽6111内设有与限位凸起相配合的限位槽，内导体5伸入固定槽6111后限位凸起进入限位槽，提高内导体5与插针61固定连接的稳定性。此类用于内导体5与插针61固定连接的相关结构均在本发明的保护范围之内。
70.本实施例的具体示例，第一连接部36为连接螺纹，第二连接部612为与连接螺纹相对应的螺纹孔。第一连接部36连接螺纹，第二连接部612为螺纹孔，用于实现铜柱3与底板4的固定连接，固定结构简单，固定便捷，固定形成的外导体能够保持稳定的工作状态。值得一说的是，在其它的实施例中，第一连接部36与第二连接部612相互配合实现铜柱3与底板4固定连接的结构均在发明技术方案的保护范围之内。
71.本实施例中的骨架1采用聚酰亚胺材料加工成形。聚酰亚胺材料生产的骨架1质量轻，且介电常数稳定，熔点高能够适应于恶劣的空间环境。
72.实施例二
73.控锥柱螺旋天线的安装方法，包括如下步骤：
74.步骤s1：铜柱通过骨架顶部的第一开口穿入到第一放置腔11内，并从骨架1底部的第二开口穿出，直至限位块与骨架1顶部相接触，然后铜柱3底部的第一连接部36与底板4的第二连接部612相配合，使得铜柱3与底板4固定连接组成外导体。
75.步骤s2：转动底板使铜柱上定位销孔与骨架上第二定位孔对准，再将底板4与骨架1底部固定连接；参见图1所示，具体地，本发明的螺旋天线中骨架上的第二定位孔与铜柱外凸缘上的定位销孔对准，同时骨架顶端的螺旋槽与铜柱上限位块上的穿孔对准，在骨架底部的法兰上配打螺钉孔，螺钉穿过底板进入法兰上的螺钉孔内，将底板与骨架固定在一起，以便螺旋线端部顺利插入到铜柱限限位部的穿孔中。需要说明的是，本发明中底板与骨架的固定方式不限于本实施例中所提出的固定方式。
76.步骤s3：固定在骨架1底部，螺旋线2的另一端沿螺旋槽13向上缠绕，并从螺旋槽13顶端进入到限位块的一端面进入到穿孔内，从限位块另一端穿出折弯并进行固定；步骤s3
中螺旋线2与骨架1的固定方式为锡焊固定，螺旋线2与限位块的固定方式为锡焊固定。螺旋线2与骨架1和螺旋线2与限位块通过锡焊固定，能够在小体积上的螺旋天线上进行连接固定。
77.步骤s4：将内导体5放置于第二放置腔33内，限位块上的每一导柱34通过连接片与内导体5顶部固定在一起，内导体5的底部伸出底板4；步骤s4中连接片与导柱34的固定方式为锡焊固定，连接片与内导体5的固定方式为锡焊固定。连接片与导柱34之间为锡焊固定，保持连接的稳定性同时保持电性连接，连接片与内导体5通过锡焊固定连接，保持连接的稳定性同时保持电性连接。螺旋天线的安装方法安装简单，安装效率高，调试方便，螺旋天线的稳定性能高，获取测控数据的精准性。
78.步骤s5：内导体5的底部插入插针61内，将两份内介质环62合并包裹在插针61外表面，使得插针61的限位部611位于内介质环62的固定槽6111内；
79.步骤s6：将插座63套设于内介质环62的外表面，限定内介质环62的运动，并将插座63固定于底板4上。具体地，本步骤中内介质环分为左右两部分，与插针连接的过程中，是将左右两部分合并包裹于插针的外表面，且限位部位于限位腔内。
80.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，以及对于上述实施例一个或多个进行组合实施例，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改或组合，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。