專利名稱：自動伸縮式高增益天線的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種電磁波發(fā)射或者接收天線，尤其指一種自動伸縮式天線。
背景技術(shù)：
天線是無線電發(fā)射和接收不可缺少的設備，在廣播電視、無線電通信等領域有廣泛的應用。天線增益的高低對信號的發(fā)射和接收質(zhì)量具有極為重要的作用。發(fā)射和接收天線具有互易性，也就是說接收天線的理論和方法對于發(fā)射天線也是適用的。國防工業(yè)出版社1983年6月出版的《常用電視接收天線》一書的第二章VHF電視接收天線中就詳細闡述了半波振子天線和多單元天線的原理和結(jié)構(gòu)(請參見第23-35頁，該書作者俱新德谷深遠)?，F(xiàn)有技術(shù)中的天線，天線的振子長度都是不能自動收縮或擴張的，但是一個特定頻率無線電信號對應于天線振子一個最佳長度(接近半波長)，這就是說，固定長度的天線振子不能兼顧多個頻道的最佳增益，而在現(xiàn)實中，天線尤其是接收天線往往要一付天線接收許多頻率的信號，比如電視接收天線，這就使得天線只對一個頻道增益高而對其他所有頻道增益低，大大降低了電視接收的效果。目前市場上流行的電視接收天線，就是一個固定長度的天線振子同時接收多個頻道電視信號，所以天線的增益低，就是增加了天線放大器，總增益雖然提高了，但是由于天線振子本身輸出的信號太弱，放大器本身的噪聲往往把欲接收的弱電視信號所淹沒，對于遠程電視臺的弱信號接收效果還是不好。因此天線振子本身的增益至關(guān)重要并且是天線放大器所無法取代的；如果要用多個天線組合使用進行多頻道的接收，天線的架設和安裝又很復雜，并且頻道混合器將帶來較大的衰減，并且成本也很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是提供一種天線的振子可以自動伸縮的、對各種頻道增益都高、經(jīng)濟實用的自動伸縮式高增益天線。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明將振子支架固定在主梁上，振子支架上安裝有固定振子，固定振子套合有伸縮式活動振子和壓力式彈簧，壓力式彈簧的一端與活動式振子相連，另一端固定，活動式振子還與牽引繩相連，牽引繩的另一端與固定的電動式牽引器相連接。電動式牽引器由微型電機和蝸桿、蝸板組合而成，其中蝸桿和蝸板在蝸板的中間區(qū)域用絲扣寬松式套合。其中電動式牽引器既可以固定在天線的主梁上，又可以固定在天線的立桿上。牽引繩運動方向的改變是通過滑輪來實現(xiàn)的。為了防止微型電機轉(zhuǎn)到一定程度，使蝸桿旋到蝸板的最左端而相互卡住，蝸板的兩端內(nèi)部各有一個沒有螺扣的園柱形區(qū)域，這個沒有螺扣區(qū)域的直徑比有螺扣的區(qū)域的直徑粗一些。為了避免蝸桿和蝸板相互分離的現(xiàn)象發(fā)生，天線的主梁上安裝有緊固件，緊固件上面安裝有彈簧。也可以用電子的方式達到上述目的，這時要取消沒有螺扣的區(qū)域，并要將電動式牽引器的微型電機再加一個換向遙控電路，換向遙控電路的過載指示電路，繼電器電路，開關(guān)電路之間是相互串聯(lián)的，雙刀雙擲開關(guān)的左右兩組端子分別交叉相聯(lián)接。為了保證蝸板更好地在蝸桿和主梁上移動，蝸板的兩端頭和天線的主梁可采取寬松式套合的結(jié)構(gòu)。
由于本發(fā)明的天線振子是由電動式牽引器和彈簧共同驅(qū)動的伸縮振子組成，通過控制電動式牽引器，結(jié)合觀察信號的接收質(zhì)量，可以很方便的調(diào)節(jié)伸縮振子的長度，使接收效果最佳，并且不同的頻道對應不同的長度，使欲接收的各個頻道都達到最高的增益，提高了信號的接收質(zhì)量；如果本發(fā)明應用于發(fā)射天線，可以用一付天線高增益的發(fā)射多個頻道信號。本發(fā)明解決了多頻道接收或發(fā)射與高增益的矛盾，同時大幅度降低了多頻道接收或發(fā)射天線系統(tǒng)的成本，并且使用和調(diào)節(jié)非常方便。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步的詳細闡述附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是本發(fā)明的電動式牽引器結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3是本發(fā)明的一種換向遙控電路；附圖4是本發(fā)明的另一種電動式牽引器結(jié)構(gòu)示意圖；具體實施方式
如附圖1所示，天線的主梁5上面用螺絲固定了天線振子支架4，天線振子支架4上用螺絲緊固有固定振子2，固定振子2內(nèi)部套合有稍細的活動振子1，活動振子1的內(nèi)端與彈簧3(它是一個壓力式彈簧)的左端相連接，彈簧3的右端固定?；顒诱褡?的右端還連接有牽引繩6的一端，牽引繩6的另一端與電動式牽引器的蝸板7相連接。微型電機9的轉(zhuǎn)軸與蝸桿8相互連結(jié)，微型電機9固定在主梁5上。這樣當微型電機9轉(zhuǎn)動時，蝸板7就沿著轉(zhuǎn)軸方向做直線運動，改變微型電機的的轉(zhuǎn)動方向，就可以改變蝸板7的運動方向。當蝸板7向下運動時，通過牽引繩6并經(jīng)過滑輪10拉動活動振子1向內(nèi)收縮(此時要克服彈簧3的壓力)；當蝸板7向上運動時，在彈簧3的彈力作用下，使活動振子1向外側(cè)(左側(cè))移動?？梢娭灰刂莆⑿碗姍C的轉(zhuǎn)動，就可以方便地自動改變天線振子的總長度，從而高效接收特定頻率的電磁波的信號。
本發(fā)明附圖1的左側(cè)和右側(cè)是對稱的，故振子的右側(cè)的不再敘述。左側(cè)和右側(cè)的振子組合成一副半波振子。
附圖2是電動式牽引器的結(jié)構(gòu)示意圖。蝸桿8既可以旋入咬合在蝸板7的帶螺扣的槽孔內(nèi)(蝸桿和蝸板用螺扣套合，類似于螺絲和螺母之間的套合)，也可以旋出帶螺扣的區(qū)域14而進入蝸板兩頭的沒有螺扣的區(qū)域13內(nèi)。沒有螺扣的區(qū)域13的空間為圓柱形并且其直徑比帶螺扣的區(qū)域14(也是圓柱形)略粗一些。這樣做的目的，就是為了防止微型電機轉(zhuǎn)到一定程度，使蝸桿8旋到蝸板7的最左端而相互卡死。其防止相互卡死的動作過程如下當蝸桿8逆時針轉(zhuǎn)動時(在紙面上從左向右看去)，蝸板從左向右移動，當蝸桿8的絲錐部分(比沒有絲錐的那一段粗一些)完全進入沒有螺扣的區(qū)域13內(nèi)時，螺桿8只能空轉(zhuǎn)，此時蝸板7不再移動；如果讓微型電機反轉(zhuǎn)，在牽引繩6的拉力作用下，蝸桿8的絲錐部分再次旋進入蝸板7的的帶螺扣的區(qū)域14，此時蝸板7由右向左移動(天線振子伸長)。當蝸桿8的絲錐部分開始進入(或者還沒有進入)沒有螺扣的區(qū)域15內(nèi)時，彈簧12就接觸到了的蝸板7右端頭16，從而對蝸板7有個向右的推力，以提供使蝸桿8再次順利地從蝸板7的右端旋進入的壓彈力，同時也避免了蝸桿8和蝸板7相互分離的現(xiàn)象發(fā)生。當蝸桿8的絲錐部分完全進入沒有螺扣的區(qū)域15內(nèi)時，螺桿8又只能空轉(zhuǎn)，此時蝸板7又不再移動；如果此時讓微型電機正轉(zhuǎn)，在彈簧12的作用下，蝸桿8再次從蝸板7的右端旋進入。因此只要控制微型電機的運轉(zhuǎn)情況(正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)以及運轉(zhuǎn)時間的長短)，就可以控制蝸板7的運動方向和距離，進而自動調(diào)節(jié)天線振子的伸縮量，并且微型電機不管運轉(zhuǎn)時間有多么長，都不會發(fā)生蝸桿和蝸板相互卡死的現(xiàn)象發(fā)生。應該注意的是，彈簧12是安裝在緊固件11上的，而緊固件11又固定在主梁5上。為了保證蝸板7更好地在蝸桿8上移動，可以將蝸板7的右端頭16、左端頭17做成空心的矩形或者圓形(比主梁5直徑稍粗)寬松式套合在主梁5上(此時的主梁也應該相應的變?yōu)樾螤钆c之相吻合的矩型或圓形)。另外，蝸桿和蝸板在蝸板的中間區(qū)域用絲扣套合時一定要寬松式套合，以便于兩者的相互運動。
本發(fā)明的防止蝸桿8旋到蝸板7的最左端而相互卡死及避免蝸桿8旋到蝸板7的最右端時蝸桿8和蝸板7相互分離的方法也可以用其他的方法解決。附圖4就是本發(fā)明的另一種電動式牽引器結(jié)構(gòu)示意圖。此情況下取消了沒有螺扣的區(qū)域并將該區(qū)域制造的和帶螺扣的區(qū)域14完全一樣，右側(cè)沒有螺扣的區(qū)域也照此辦并且右端頭16的右側(cè)用螺絲固定一個中間開孔的檔板18(為了防止蝸桿8和蝸板7相互分離)，該孔的大小以直徑比蝸桿8的無螺扣區(qū)域略粗為好，當蝸桿8旋入蝸板7后再把檔板18固定上就可。這種方案應去掉圖2中的緊固件11和彈簧12。使用這種方案時，當蝸桿8旋到蝸板7的兩端頭時阻力都會變得很大，電機的電流也變大。如果外加一個電流變大就改變供電極性的電子電路，則就會使此情況下的電機反轉(zhuǎn)，問題就解決了。但這種方案必須用直流微型電機。
附圖3就是本發(fā)明的一種換向遙控電路，電源輸入端X和電源輸入端Y接微型電機所需的低壓直流電源，發(fā)光二極管D1和發(fā)光二極管D2反向并聯(lián)再與限流電阻R2串聯(lián)后，與取樣電阻R1并聯(lián)組成電機過載指示電路。繼電器J的線圈與分流電阻R3并聯(lián)再與繼電器J的常通開關(guān)KJ串聯(lián)。按鈕開關(guān)K為常斷的。雙刀雙擲開關(guān)KB的中心端的兩個端子與電機的兩個端子相互連接。雙刀雙擲開關(guān)KB的左右兩組端子分別交叉相聯(lián)接。這樣當雙刀雙擲開關(guān)KB撥向左側(cè)或者右側(cè)時就可以改變提供給直流微型電機的電源極性，從而改變微型電機的轉(zhuǎn)向。調(diào)節(jié)限流電阻R2可以改變發(fā)光二極管的亮度，調(diào)節(jié)電阻R1可以選擇發(fā)光二極管的過載發(fā)光顯示的起始過載電流值。對于不同的微型電機，電阻R1阻值是不同的，可以通過試驗來選擇電阻R1阻值的大小，要以微型電機受阻停轉(zhuǎn)后正好發(fā)光二極管發(fā)光為宜。還應該通過試驗調(diào)節(jié)分流電阻R3的阻值大小，要以微型電機受阻停轉(zhuǎn)時繼電器能吸合、微型電機正常運轉(zhuǎn)時不吸合為準。整個動作過程是這樣的按下按鈕開關(guān)K，假設雙刀雙擲開關(guān)KB打在右位，微型電機9正向轉(zhuǎn)動。當蝸桿的絲錐部分頂在在蝸板的兩端時，微型電機因受阻停轉(zhuǎn)而電流變大，這時發(fā)光二極管其中的一個亮，同時繼電器吸合而使繼電器的常通觸點KJ斷開，微型電機9因斷電而停轉(zhuǎn)，并且發(fā)光二級管停止發(fā)光；與此同時繼電器J因斷電而復位，其常通觸點KJ又接通而導致電源又接通發(fā)光二級管又發(fā)光，如此反復下去，并且只要不松開按鈕開關(guān)K，繼電器的觸點KJ就交替的接通和斷開，使發(fā)光二極管間歇地閃光，這可提示用戶此現(xiàn)象為電機轉(zhuǎn)到頭了，應該將雙刀雙擲開關(guān)KB撥向另一側(cè)(左側(cè))，這時微型電機就可以反轉(zhuǎn)，又可以繼續(xù)天線振子的伸縮了。其中的雙刀雙擲開關(guān)可以用普通的小型雙刀雙擲鈕子撥動開關(guān)，繼電器J可以用普通的小型低壓繼電器，按鈕開關(guān)K也用小型的，電阻R1、R2、R3要根據(jù)繼電器J和微型電機9通過試驗來確定其阻值。在附圖3中，除微型電機9以外，其他所有元器件都可以安裝在一個小塑料盒內(nèi)作為伸縮天線的遙控器使用。
本發(fā)明附圖1的左側(cè)和右側(cè)是對稱的，故振子的右側(cè)的不再敘述。左側(cè)和右側(cè)的振子組合成一副半波振子。
本發(fā)明的微型電機可以用現(xiàn)在市場上流行的直流或者交流的天線轉(zhuǎn)向電機進行改裝，主要是取消電機的轉(zhuǎn)角不能超過360度的限制(去掉電機殼上的限制轉(zhuǎn)角擋頭就可以)，并且轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速最好提高一些。直流微型電機要比交流電機用起來更方便。蝸桿8、蝸板7、主梁5可以用ABS工程塑料制成。固定振子2和活動振子1可以用圓鋁管，但是固定振子2要稍厚一些。
本發(fā)明是天線的基本振子單元，如果要制成多單元定向高增益伸縮式天線，可以將引向器、反射器也制成自動伸縮式，各個伸縮式振子的基本結(jié)構(gòu)與本實施例相似，不同之處是需要將引向器、反射器的左右固定振子之間的內(nèi)側(cè)最近處用導體連接起來，這樣左右伸縮式振子就連成了一根可自動伸縮的引向器或反射器。這時的主梁5就變成了多單元定向天線的橫梁，此時可以用一個微型電機9帶動多個振子伸縮，只要在板子上多連接幾條牽引繩就是了。另外就是牽引繩的長短要與各付振子相對應，使得各個振子在同時伸縮時，不管各個振子伸縮在什么狀態(tài)，都應該滿足定向天線對各付振子的總長度要求。
微型電機9既可以固定在天線的主梁5上，也可以固定在天線的立桿上(廠家給的那一小段塑料的立桿)。本發(fā)明將天線的橫梁或天線的立桿統(tǒng)稱為支撐架。另外要注意通過滑輪改變牽引繩的牽引方向，以減小電機受到的阻力。
本發(fā)明在使用時，用戶可以在室內(nèi)很方便地按動電動式牽引器微型電機的電源開關(guān)(或遙控器上的按鈕開關(guān))，微型電機轉(zhuǎn)動后將帶動室外的伸縮式天線的振子緩慢的伸縮，當用戶觀察到接收的信號(比如電視圖像效果)最佳時，松開控制微型電機的電源按鈕開關(guān)就行了，調(diào)節(jié)非常方便，并且可以用一付天線進行多頻道高增益的接收，安裝和架設天線非常簡單。
根據(jù)天線的互易性理論，本發(fā)明適用于任何一種發(fā)射或接收天線，當用于發(fā)射天線時，可以有效地增加發(fā)射的電磁波的傳播距離；當用于接收天線時，可以有效地增加接收的電磁波的距離，提高接收效果，并且對于各個電磁波頻段普遍適用。
權(quán)利要求
1.一種自動伸縮式高增益天線，振子支架安裝在主梁上，振子支架上安裝有固定振子，其特征在于固定振子套合有活動振子和壓力式彈簧，壓力式彈簧的一端與活動式振子相連，另一端固定，活動式振子還與牽引繩的一端相連，牽引繩的另一端與電動式牽引器相連接，電動式牽引器固定在支撐架上。
2.按權(quán)利要求1所述的自動伸縮式高增益天線，其特征在于電動式牽引器由微型電機和蝸桿、蝸板組合而成，蝸桿和蝸板用螺扣寬松式套合。
3.按權(quán)利要求2所述的自動伸縮式高增益天線，其特征在于蝸板的兩端內(nèi)部各有一個沒有螺扣的圓柱形區(qū)域，沒有螺扣的圓柱形區(qū)域的直徑比有螺扣區(qū)域的直徑粗。
4.按權(quán)利要求1所述的自動伸縮式高增益天線，其特征在于主梁上安裝有緊固件，緊固件上面安裝有彈簧。
5.按權(quán)利要求1所述的自動伸縮式高增益天線，其特征在于電動式牽引器的微型電機與換向遙控電路相連接，換向遙控電路的過載指示電路，繼電器電路，開關(guān)電路之間是相互串聯(lián)的，雙刀雙擲開關(guān)的左右兩組端子分別交叉相聯(lián)接。
6.按權(quán)利要求1所述的自動伸縮式高增益天線，其特征在于蝸板的兩端頭和主梁是寬松式套合的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動伸縮式高增益天線，它主要由天線的主梁、振子支架、伸縮式振子、電動式牽引器組成。它可以很方便地通過控制電動機的轉(zhuǎn)動，自動調(diào)節(jié)天線振子的長度，使欲接收或發(fā)射的電磁波信號最強，解決了現(xiàn)有技術(shù)中天線的振子長度不能自動調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)而導致的發(fā)射和接收信號不佳的缺陷。本發(fā)明既可以應用于廣播和通信的發(fā)射天線，又可以應用于接收天線，尤其適用于民用電視接收天線，可以明顯改善遠程電視臺的接收質(zhì)量和收臺數(shù)量。
文檔編號H01Q1/12GK1776959SQ20051004534
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者趙杰 申請人:德州學院