一种调整螺旋天线直径的装置、方法及螺旋天线制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种调整螺旋天线直径的装置、方法及螺旋天线，该装置包括螺旋支架、转轴、撑杆，转轴的轴线与螺旋支架的轴线重合，撑杆包括固定结构、滑环、撑杆本体和撑杆穿线环，转轴周向上设有若干个凸起板，固定结构固定在凸起板上，滑环卡在螺旋支架上，可沿螺旋支架滑动，用于形成螺旋天线的导线穿过每个撑杆上的撑杆穿线环，转轴步进电机、引线收放步进电机均与控制电路连接。本发明专利技术螺旋天线设置在撑杆上，随着转轴步进电机旋转，螺旋天线直径会发生变化，同时引线收放步进电机旋转可实现软导线的收放，从而实现了螺旋天线直径的自动调整，解决了现有螺旋天线工作模式单一的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及天线研究领域，特别涉及一种调整螺旋天线直径的装置、方法及螺旋天线。
技术介绍
螺旋天线是天线的一种，可以收发空间中旋转的偏振电磁信号。这种天线通常用在卫星通讯的地面站中，由金属导线或金属管绕制成螺旋形，用非平衡馈线，比如同轴电缆馈电，同轴线内导体与螺旋线的一端相接，外导体与地板相接。螺旋天线通常是由多个螺旋部分和一个反射器组成。反射器呈圆形或方形。螺旋部分的半径在八分之一到四分之一波长之间。天线的最小尺度取决于所采用的低频信号频率大小，天线的辐射模式与天线的直径相关。因此，对于无线网络协调器上的螺旋天线，要完成对所管理的无线终端节点的无线信号数据传输，保持信号场强均满足要求，就需要对螺旋天线的直径进行适应性的调整，实现螺旋天线辐射模式的改变。参见图1(a)、(b)、螺旋天线主要包括如下几个关键参数：螺旋天线的直径D、螺旋天线的周长C、螺距S、螺距角α、一圈的长度L、圈数N、轴长A、螺旋导线直径d。上述参数之间存在以下关系：C=πD;S=C·tgαL=C2+S2;A=NS;]]>若S→0(α＝0°)，螺旋天线蜕化成环天线；若D→0(α＝90°)，螺旋天线蜕化成线天线。螺旋天线根据D/λ值范围的不同，分为三种辐射模式：1.法向模式：D/λ＜0.18，其最大辐射方向为垂直于螺旋天线的轴线。2.轴向模式：0.25≤D/λ≤0.46，其最大辐射方向为螺旋天线的轴线。3.圆锥形模式：D/λ>0.5，其最大辐射方向为沿螺旋天线的轴线以锐角旋转的圆。在对无线网协调器螺旋天线设计时，需要通过螺旋天线能对下属所有无线终端节点进行数据的发送和接收。由于各个无线终端节点所处的位置不同，使协调器接收到的无线信号场强不同，有的地方高，有的地方低。现有无线协调器的螺旋天线多为固定的法向模式，对天线轴向和偏轴向方向的无线终端节点收发信号最弱，因此导致无线网络协调器无法与此方向的无线终端节点连接，影响无线网的数据传输。针对上述问题，研究一种可工作于多种辐射模式，使得无线网的协调器螺旋天线可对所管理的下属所有无线终端节点均能进行数据传输的螺旋天线具有重要应用价值。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种调整螺旋天线直径的装置，该装置可以随机改变螺旋天线的直径，从而改变螺旋天线的辐射模式，使螺旋天线可以在法向模式、轴向模式、圆锥形模式下任意转换，解决了现有螺旋天线工作模式单一的问题。本专利技术的另一目的在于提供一种基于上述装置的调整螺旋天线直径的方法，该方法通过控制两个电机的转动来控制螺旋天线导线的收放，进而改变螺旋天线的直径和辐射模式，实现了根据无线网络协调器接收到的信号场强的不同自动改变螺旋天线的辐射方向，提高发射和接收信号的场强。本专利技术的另一目的在于提供一种包括上述装置的螺旋天线，该天线直径可调，从而可根据无线网络协调器接收到的信号场强的不同实时调整天线的辐射方向，提高接收信号的场强。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：一种调整螺旋天线直径的装置，包括螺旋支架、转轴、撑杆，所述转轴的轴线与螺旋支架的轴线重合，所述撑杆包括固定结构、滑环、撑杆本体和撑杆穿线环，所述转轴周向上设有若干个凸起板，所述固定结构固定在凸起板上，滑环卡在螺旋支架上，可沿螺旋支架滑动，所述用于形成螺旋天线的导线采用软导线，导线穿过每个撑杆上的撑杆穿线环，螺旋天线每一圈均分别由若干个撑杆支撑；所述转轴在转轴步进电机驱动下旋转；所述导线与非磁性引线连接，非磁性引线设置在收线转轮上，收线转轮由引线收放步进电机驱动旋转；所述转轴步进电机、引线收放步进电机均与控制电路连接。本专利技术螺旋天线设置在撑杆上，随着转轴步进电机旋转，螺旋天线直径会发生变化，同时引线收放步进电机旋转可实现软导线的收放，从而实现了螺旋天线直径的自动调整。优选的，所述转轴上沿周向方向上，每隔45度设置一凸块板，一周共设置八个凸块板。由于撑杆一端是固定在转轴的凸块板上，所以螺旋天线每圈由8个撑杆支撑，这样加上软导线自身的曲率，与现有技术中采用硬导线制作的螺旋天线相近，二者能够达到近乎相同的效果。更进一步的，所述撑杆中的固定结构包括一对夹爪，在夹爪内侧顶端设有一圆形凸块，所述转轴上每个凸块板上排列有对称的圆孔，所述圆形凸块固定在上述圆孔内。转轴和撑杆通过该结构实现固定，使得撑杆只能进行上下180度转动，左右不能移动，且该连接方式具有加工方便、拆卸简单的优点。优选的，所述装置外侧设有一介质罩，介质罩内部上端设有一用于固定转轴的滚珠轴承。介质罩可以保护内部结构并起到防尘的作用，滚珠轴承可以保证转轴只进行旋转动作。更进一步的，所述滚珠轴承采用陶瓷轴承。以减小对电磁波的遮挡。优选的，所述装置还包括一底座，所述底座包括底座盖板和底座盒，所述控制电路、转轴步进电机、引线收放步进电机均设置在座盖板和底座盒形成的密闭空间内。采用该底座可以保护电机的使用安全，尽量减少外界环境对装置的影响。更进一步的，所述底座采用金属材料制成，底座盒上开有对称的四个弧形孔，用于与介质罩上的卡扣连接。这种连接机构具有拆卸方便的优点，同时还起到螺旋天线反射器的作用。优选的，所述控制电路固定在底座盒内，通过防水接头与外部设备相连。优选的，所述装置中各个结构均采用塑料材料制成。从而可以减小材料对电磁波的衰减。一种基于上述装置的调整螺旋天线直径的方法，包括步骤：接收当前无线网络协调器接收机螺旋天线上收到的无线终端节点信号强度(RSSI)，将该信号强度与预设的接收门限进行比较，若大于接收门限，则螺旋天线不动作，否则启动转轴步进电机和引线收放步进电机，调整螺旋天线的直径；在调整过程中不断监测当前收到的无线终端节点信号强度，一旦当前收到的无线终端节点信号强度大于接收门限，则停止转轴步进电机和引线收放步进电机，完成调整。具体的，包括步骤：(1)设当前无线网络协调器对应管理Q个无线终端节点，读取当前第q个无线终端节点的信号强度；(2)判断当前无线终端节点的信号强度是否大于预设的接收门限，如果大于，则执行步骤(3)，否则执行步骤(4)；(3)记录当前螺旋天线直径以及当前无线终端节点数据，然后读取第q+1个无线终端节点的信号强度，重复步骤(2)，直到所有无线终端节点均被读取为止；(4)读取当前螺旋天线直径，设定要达到的螺旋天线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调整螺旋天线直径的装置，其特征在于，包括螺旋支架、转轴、撑杆，所述转轴的轴线与螺旋支架的轴线重合，所述撑杆包括固定结构、滑环、撑杆本体和撑杆穿线环，所述转轴周向上设有若干个凸起板，所述固定结构固定在凸起板上，滑环卡在螺旋支架上，可沿螺旋支架滑动，所述用于形成螺旋天线的导线采用软导线，导线穿过每个撑杆上的撑杆穿线环，螺旋天线每一圈均分别由若干个撑杆支撑；所述转轴在转轴步进电机驱动下旋转；所述导线与非磁性引线连接，非磁性引线设置在收线转轮上，收线转轮由引线收放步进电机驱动旋转；所述转轴步进电机、引线收放步进电机均与控制电路连接。

【技术特征摘要】
1.一种调整螺旋天线直径的装置，其特征在于，包括螺旋支架、转轴、撑
杆，所述转轴的轴线与螺旋支架的轴线重合，所述撑杆包括固定结构、滑环、
撑杆本体和撑杆穿线环，所述转轴周向上设有若干个凸起板，所述固定结构固
定在凸起板上，滑环卡在螺旋支架上，可沿螺旋支架滑动，所述用于形成螺旋
天线的导线采用软导线，导线穿过每个撑杆上的撑杆穿线环，螺旋天线每一圈
均分别由若干个撑杆支撑；所述转轴在转轴步进电机驱动下旋转；所述导线与
非磁性引线连接，非磁性引线设置在收线转轮上，收线转轮由引线收放步进电
机驱动旋转；所述转轴步进电机、引线收放步进电机均与控制电路连接。
2.根据权利要求1所述的调整螺旋天线直径的装置，其特征在于，所述转
轴上沿周向方向上，每隔45度设置一凸块板，一周共设置八个凸块板。
3.根据权利要求2所述的调整螺旋天线直径的装置，其特征在于，所述撑
杆中的固定结构包括一对夹爪，在夹爪内侧顶端设有一圆形凸块，所述转轴上
每个凸块板上排列有对称的圆孔，所述圆形凸块固定在上述圆孔内。
4.根据权利要求1所述的调整螺旋天线直径的装置，其特征在于，所述装
置外侧设有一介质罩，介质罩内部上端设有一用于固定转轴的滚珠轴承；
所述装置还包括一底座，所述底座包括底座盖板和底座盒，所述控制电路、
转轴步进电机、引线收放步进电机均设置在座盖板和底座盒形成的密闭空间内。
5.根据权利要求4所述的调整螺旋天线直径的装置，其特征在于，
所述滚珠轴承采用陶瓷轴承；
所述底座采用金属材料制成，底座盒上开有对称的四个弧形孔，用于与介
质罩上的卡扣连接；
所述控制电路固定在底座盒内，通过防水接头与外部设备相连。
6.一种基于权利要求1-5任一项所述装置的调整螺旋天线直径的方法，其
特征在于，接收当前无线网络协调器接收机螺旋天线上收到的无线终端节点信
号强度，将该信号强度与预设的接收门限进行比较，若大于接收门限，则螺旋
天线不动作，否则启动转轴步进电机和引线收放步进电机，调整螺旋天线的直
径；在调整过程中不断监测当前收到的无线终端节点信号强度，一旦当前收到
的无线终端节点信号强度大于接收门限，则停止转轴步进电机和引线收放步进
电机，完成调整。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，包括步骤：
(1)设当前无线网络协调器对应管理Q个无线终端节点，读取当前第q个

\t无线终端节点的信号强度；
(2)判断当前无线终端节点的信号强度是否大于预设的接收门限，如果大
于，则执行步骤(3)，否则执行步骤(4)；
(3)记录当前螺旋天线直径以及当前无线终端节点数据，然后读取第q+1
个无线终端节点的信号强度，重复步骤(2)，直到所有无线终端节点均被读取
为止；
(4)读取当前螺旋天线直径，设定要达到的螺旋天线直径，根据要达到的
螺旋天线直径设置转轴步进电机的角速度和旋转角度以及计算出引线收放步进
电机的角速度和旋转角度；
(5)当前螺旋天线直径减小时，先启动转轴步进电机再启动引线收放步进
电机，当前螺旋天线直径增大时，先启动引线收放步进电机再启动转轴步进电
机，启动转轴步进电机，按照设置的角速度、旋转角度进行旋转；启动引线收
放步进电机，按照计算的角速度、旋转角度进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：董兵，
申请(专利权)人：广东轻工职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44