一種板狀天線折疊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙嘉輝

（廣東僑華科技有限公司，廣東 廣州 510006）

1 板狀天線概述

板狀天線的使用狀態(tài)體積會(huì)比較大，市場(chǎng)上現(xiàn)有的板狀天線不具備折疊收納功能，因此無(wú)論在生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸還是銷售方面，板狀天線都會(huì)比較占用空間。不僅浪費(fèi)生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售的倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)，而且增加了包裝成本和運(yùn)輸成本。由于此產(chǎn)品體積較大，消費(fèi)者不方便攜帶。針對(duì)現(xiàn)有板狀天線存在的收納體積大的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種可以折疊的結(jié)構(gòu)。

2 板狀天線簡(jiǎn)介

天線對(duì)空間不同方向具有不同的輻射或接收能力，這就是天線的方向性。根據(jù)方向性的不同，天線有全向和定向兩種。

板狀天線屬于定向天線，板狀天線是移動(dòng)通信系統(tǒng)天線的一種，主要用于室外信號(hào)覆蓋。無(wú)論是GSM還是TV，板狀天線是用得最為普遍的一類極為重要的通信天線。這種天線的優(yōu)點(diǎn)是：增益高、扇形區(qū)方向圖好、后瓣小、垂直面方向圖俯角控制方便、密封性能可靠且使用壽命長(zhǎng)。本文所介紹的是其中一款比較常見(jiàn)的民用板狀天線，如圖1所示。

圖1 民用板狀天線示意

3 板狀天線結(jié)構(gòu)分析

板狀天線主要分為兩大部分，第一部分為上端振子部分，第二部分為下端反射網(wǎng)部分。兩部分通過(guò)五金或者塑料結(jié)構(gòu)以額定的距離進(jìn)行固定連接。振子部分的結(jié)構(gòu)是：用4對(duì)鋁叉進(jìn)行信號(hào)接收，通過(guò)鋁叉下面接觸固定的兩根鋁棒進(jìn)行信號(hào)傳輸，將接收到的信號(hào)傳輸?shù)秸褡雍兄羞M(jìn)行信號(hào)處理及輸出。

市場(chǎng)上現(xiàn)有的板狀天線結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，天線從正常使用狀態(tài)切換到折疊收納狀態(tài)主要是靠平移縮減振子部分和反射網(wǎng)之間的高度來(lái)實(shí)現(xiàn)天線的折疊。雖然這種方法也可以達(dá)到縮小天線包裝體積的目的，但是效果不是十分理想，折疊起來(lái)的包裝體積依然很大。因?yàn)榘b長(zhǎng)寬尺寸基本沒(méi)有變，只是產(chǎn)品的包裝高度減少了，所以算下來(lái)包裝體積也沒(méi)有省下很多。

3.1 設(shè)計(jì)構(gòu)想

通過(guò)對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有的板狀天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究，要做出一個(gè)比較創(chuàng)新的天線結(jié)構(gòu)，就必須放棄延用傳統(tǒng)靠上下兩部分的平移縮小天線包裝高度的做法，取而代之的是將整個(gè)天線的兩大部分（振子和反射網(wǎng)）獨(dú)立出來(lái)進(jìn)行思考，不僅要從天線的高度上進(jìn)行改進(jìn)，也要從最耗體積的天線長(zhǎng)度上進(jìn)行改進(jìn)。

經(jīng)過(guò)認(rèn)真思考，設(shè)計(jì)者決定將整個(gè)天線上下兩部分分離開(kāi)，做成一個(gè)可以簡(jiǎn)單安裝的上下分離結(jié)構(gòu)，天線上下兩個(gè)部分分離以后，可以將其看成兩個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品，即使上下分離出來(lái)，上下兩個(gè)部分長(zhǎng)度依然很長(zhǎng)，所以考慮到將它們截成兩段，這樣可以縮小體積。

3.2 新折疊結(jié)構(gòu)介紹

3.2.1 振子部分

如圖2所示，主體材料由ABS工程塑料注塑成型，主體做成可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，中間使用一根螺桿作為旋轉(zhuǎn)中心，實(shí)現(xiàn)主體的旋轉(zhuǎn)折疊功能。調(diào)節(jié)螺桿另外一端碟母的松緊度來(lái)調(diào)整天線主體的展開(kāi)角度以及鎖緊功能。4組鋁叉使用螺釘固定在天線塑料主體上。鋁叉下面通過(guò)接觸的兩跟鋁條進(jìn)行饋電并與塑料主體中間的電路板聯(lián)通起來(lái)。

3.2.2 反射網(wǎng)部分

反射網(wǎng)本身是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，不會(huì)涉及很復(fù)雜的導(dǎo)電原理，所以在設(shè)計(jì)上比較簡(jiǎn)單。如圖3所示，將反射網(wǎng)從中間截?cái)啵骄殖蓛啥危虚g斷開(kāi)位置使用一對(duì)五金配件將分離的兩端接駁起來(lái)，用螺釘和碟母進(jìn)行緊固[1]。在中間截?cái)嗍且驗(yàn)樵谡郫B收納狀態(tài)下體積是最省的。將接駁的一對(duì)五金件卸下，就可以將反射網(wǎng)分離出來(lái)[2]。

圖2 振子部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖3 反射網(wǎng)設(shè)計(jì)

3.2.3 天線的支撐連接

如圖4所示，設(shè)計(jì)一對(duì)卡扣結(jié)構(gòu)，將中間的支撐桿兩端做成卡扣配件，振子部分和反射網(wǎng)部分相應(yīng)的位置做成反扣，在正常安裝使用的狀態(tài)時(shí)，連接桿通過(guò)兩端的卡扣對(duì)上下兩個(gè)部分進(jìn)行連接固定。折疊狀態(tài)下卡扣配件可拆卸下來(lái)。卡扣的連接是可逆的，可以滿足多次拆裝需求。

圖4 天線的支撐連接

3.2.4 天線折疊結(jié)構(gòu)的使用狀態(tài)和折疊效果

天線折疊結(jié)構(gòu)的使用狀態(tài)和折疊效果如圖5—6所示。

圖5 使用狀態(tài)

圖6 折疊效果

3.3 包裝體積對(duì)比

經(jīng)過(guò)實(shí)物測(cè)量，改進(jìn)前的板狀天線包裝長(zhǎng)、寬、高為800 mm×470 mm×70 mm，體積約為0.027 m3，改進(jìn)后的板狀天線折疊狀態(tài)下包裝長(zhǎng)、寬、高為411 mm×532 mm×80 mm，體積約為0.017 m3，改進(jìn)后的板狀天線包裝體積比改進(jìn)前包裝體積省了37%。由以上數(shù)據(jù)可以看出，新的折疊結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中確實(shí)起到了縮小體積的作用，改良后的結(jié)構(gòu)包裝尺寸也更加適合商城貨架擺放以及消費(fèi)者購(gòu)物攜帶。

4 結(jié)語(yǔ)

科技的進(jìn)步離不開(kāi)創(chuàng)新，天線的發(fā)展和改進(jìn)離不開(kāi)創(chuàng)新，要用創(chuàng)新的思維設(shè)計(jì)新的天線結(jié)構(gòu)，用創(chuàng)新的思維提升人們的生活質(zhì)量。所以在平時(shí)的設(shè)計(jì)中，我們必須做到以新穎的方法解決問(wèn)題，突破常規(guī)思維的界限，以超常規(guī)甚至反常規(guī)的方法和視角去思考問(wèn)題，提出與眾不同的解決方案，從而產(chǎn)生新穎的、獨(dú)到的、有社會(huì)效益的思維成果。