一种用于阵列化天线单元装卸定位的快锁结构、天线单元及安装基座的制作方法

本发明涉及阵列化天线技术，具体涉及一种可以快速安装和拆卸天线单元的结构和安装结构。

背景技术：

高频段的阵列化天线系统中，时常面临着密集且矩阵化布置多个天线单元的情况。这类系统的结构设计方案往往受几个方面的约束：一方面，为提高单个天线单元的增益性能，每个天线单元都需要足够大尺寸的有效口径，即天线单元尺寸大；另一方面，受波束合成半波长限制或系统设计指标限制，相邻天线单元之间的间距较小，使得天线单元布置相当密集。理想设计条件下，相邻天线单元之间的间隙甚至不足一毫米。

目前，阵列化天线系统通常的安装结构如图1a、图1b所示，都是在天线单元的根部或腰部，设置法兰和螺孔，采用螺钉与螺纹连接的形式，逐个将天线单元安装在一块基板上，这种安装方式的好处是可以通过螺钉定位各个天线单元的极化方向（或安装角度）。而缺点是，密集布置的天线单元之间的拆装维护空间极小，安装和维护工具不容易到达，维修不便利。比如，当阵列化天线系统中间区域的某个天线单元需要拆卸更换时，往往需要从边缘处开始将天线单元逐一拆卸开来，直至维护工具可到达待更换的天线单元的紧固螺钉，恢复安装则逆向开展上述操作，使得拆装维护效率低下。设计用于天线单元快速拆卸安装的快锁结构有着现实的需求。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于阵列化天线单元装卸定位的快锁结构。

本发明中的快锁结构包括天线单元与安装基座，所述天线单元包括天线本体与设置于天线本体上的卡钉；所述卡钉至少为两个；

所述安装基座包括安装板，安装板上设置有若干通孔，每个通孔处设置有一个卡座；所述卡座上对应于所述卡钉的位置设置有弧形开口槽，弧形开口槽数量与卡钉数量相同，在每个弧形开口槽的底部设置有限位槽口；

在所述卡座内还放置有弹簧；为一种压缩螺旋弹簧；弹簧的压缩工作行程，大于卡座上部弧形开口槽到限位槽口的轴向距离；

所述天线单元的底部穿过卡座、通孔，天线单元上的卡钉通过弧形开口槽旋卡接于限位槽口内。

进一步，所述天线本体从上到下为辐射口径段、穿透段及接口段；所述穿透段内放置有天线收/发组件。

进一步，天线本体外套接有圆柱弧面，卡钉固定于所述圆柱弧面上，圆柱弧面与天线本体的外表面固定连接。

进一步，所述安装基座还包括锁紧螺套；

所述的卡座为中空的筒状结构，在圆筒结构内表面设置有一个环形凸脊，该环形凸脊的内直径小于弹簧的外直径；圆筒结构底部的内表面设置内螺纹；圆筒结构外表面设置有法兰，法兰至筒状结构底部的高度不高于安装板上通孔的高度；

锁紧螺套为一个中空的圆筒凸台结构，圆筒凸台结构的外表面设置外螺纹，所述外螺纹与卡座的圆筒结构底部的内螺纹相配合；圆筒凸台结构的上部的内直径小于弹簧内直径，；圆筒凸台结构的下部法兰直径大于安装板上通孔的直径；

卡座的底部穿过安装板上的通孔，弹簧放置于卡座内环形凸脊下方，锁紧螺套与卡座底部螺纹锁紧，卡座外表面的法兰抵靠在安装板上。

进一步，安装基座还包括卡环，所述卡环的外直径小于卡座的内直径并且大于卡座中环形凸脊的内直径；卡环顶部还设有一个圆环顶面，圆环顶面的内直径小于所述弹簧的内直径；卡环的内直径大于所述弹簧的外径；

所述卡环位于卡座内环形凸脊的下方，卡环的圆环顶面的上表面与所述环形凸脊抵靠，弹簧放置于卡座内且弹簧的顶面与卡环的圆环顶面的下表面抵靠，弹簧处于压缩形变状态。

进一步，所述卡座的法兰具有两处相对称的切边，所述安装板的通孔周围设置有凹槽，所述凹槽的形状与所述法兰的形状相适应。

本发明还提供了一种天线单元，所述天线单元包括天线本体；天线本体外套接有圆柱弧面，所述圆柱弧面上固定有卡钉，圆柱弧面与天线本体的外表面固定连接，所述卡钉数量至少为两个。

进一步，所述天线本体从上到下为辐射口径段、穿透段及接口段；所述穿透段内放置有天线收/发组件。

本发明还提供了一种用于阵列化天线单元装卸定位的安装基座，所述安装基座包括安装板、卡座、弹簧及锁紧螺套；所述安装板上设置有若干通孔，每个通孔处设置有一个卡座；

所述的卡座为中空的筒状结构，在筒状结构上部设置有弧形开口槽，弧形开口槽数量至少为2，在每个弧形开口槽的底部设置有限位槽口；

在圆筒结构内表面设置有一个环形凸脊，该环形凸脊的内直径小于弹簧的内直径；圆筒结构底部的内表面设置内螺纹；圆筒结构外表面设置有法兰，法兰至筒状结构底部的高度不高于安装板上通孔的高度；

锁紧螺套为一个中空的圆筒凸台结构，圆筒凸台结构的外表面设置外螺纹，所述外螺纹与圆筒结构底部的内螺纹相配合；圆筒凸台结构的上部的内直径小于弹簧内直径；圆筒凸台结构的下部法兰直径大于安装板上通孔的直径；

卡座的底部穿过安装板上的通孔，弹簧放置于卡座内环形凸脊下方，锁紧螺套与卡座底部螺纹锁紧，卡座外表面的法兰抵靠在安装板上。

进一步，还包括卡环，所述卡环的外直径小于卡座的内直径并且大于卡座中环形凸脊的内直径；卡环顶部还设有一个圆环顶面，圆环顶面的内直径小于所述弹簧的内直径；卡环的内直径大于所述弹簧的外直径；

所述卡环位于卡座内环形凸脊的下方，卡环的圆环顶面的上表面与所述环形凸脊抵靠，弹簧放置于卡座内且弹簧的顶面与卡环的圆环顶面的下表面抵靠。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、使得密集阵列化布置的天线单元具备快锁、快卸功能；快锁结构组成简便、可加工性强、经济实用。

2、所述的天线单元可以设计为天线辐射口径和收/发通道一体的单元体，提高整个系统的快速装卸与维修效率。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1a、图1b是现有技术中阵列化天线系统的安装结构。

图2a为本发明的结构示意图。

图2b为本发明剖视图。

图3为本发明中天线单元与安装底座的安装示意图。

图4为本发明中天线单元的结构示意图。

图5为本发明中安装板的结构示意图。

图6为本发明中卡座的的结构示意图。

图7为本发明中卡环的结构示意图。

图8为本发明中锁紧螺套的结构示意图。

图9为本发明阵列化运用的示意图。

图中标记：卡座10、锁紧螺套11、安装板12、弹簧13、卡环14、天线单元15；

弧形开口槽101、限位槽口102、环形凸脊103、法兰104、切边105、卡座底部106、内螺纹107；

锁紧螺套的环形顶面111、圆筒结构112、外螺纹113、六角法兰114；

圆形通孔121，圆形凹槽122、圆形凹槽的两个直棱边123；

圆环顶面141、薄壁圆筒142；

卡钉151、筒状结构152、穿透段153、接口段154、辐射口径段155、梯度面156。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明的快锁结构包括天线单元与安装基座，所述天线单元包括天线本体与设置于天线本体上的卡钉；所述卡钉至少为两个。

所述安装基座包括安装板，安装板上设置有若干通孔，每个通孔处设置有一个卡座；所述卡座上对应于所述卡钉的位置设置有弧形开口槽，弧形开口槽数量与卡钉数量相同，在每个弧形开口槽的底部设置有限位槽口；

在所述卡座内还放置有弹簧，弹簧为压缩螺旋弹簧；

所述天线单元的底部穿过卡座、通孔，旋转并按压天线单元使其上的卡钉沿着弧形开口槽滑到底部的限位槽口内，从开天线单元，天线单元受卡座内弹簧的弹力作用稳定的卡接于安装基座上。

图2a、b示出了本发明一个具体实施例，包括卡座10、锁紧螺套11、安装板12、弹簧13、卡环14、天线单元15。在另一实施例中可以不需要卡环14。

参见图2b、图3，通过天线单元15推动弹簧13实现安装导入，通过弹簧13的形变弹力实现对天线单元15的顶撑，通过卡钉151和限位槽口102的配合来实现定位，设计弹簧13的形变弹力，以保证天线单元15在自身重力和一般机械振动下卡钉151不脱出限位槽口102。

接下来分别介绍本实施例各部分的结构及配合关系。

如图4，本实施例中的天线单元15，天线本体的外壳体结构包括辐射口径段155、穿透段153及接口段154。其中辐射口径段155，具体而言，包括但不限于水平极化、垂直极化、圆极化的喇叭天线或平面螺旋天线，其形状可以是方锥形、圆锥形、多边锥形等，辐射口径段155暴露在卡座10外。穿透段153及接口154为穿过卡座10的部分。

穿透段153内部可安装收/发组件等功能模块，则天线辐射口面与收/发组件将组成一体化天线单元，该一体化天线单元整体同步的具备了快锁、快卸的能力，进而整个阵列化天线系统的维修装卸效率得到提高。

接口段154用于提供天线单元与后续电路的接口。

如图4所示，在天线本体外套接有快锁段，本实施例中快锁段为一段圆柱弧面152，圆柱弧面152上设置有两个圆柱凸台即卡钉151。圆柱弧面152与天线本体外表面固定连接，如粘接或焊接。圆柱弧面152与穿透段153有一定的梯度，梯度面156起推压卡环14或弹簧13（在不需要卡环的实施例中）的作用。

如图6所示，卡座10为一个中空的薄壁圆筒状结构，其上部设置有中心对称的两处弧形开口槽101，在弧形开口槽101的底部设置有限位槽口102。弧形开口槽101和限位槽口102提供了天线单元卡钉151的工作路径。

在薄壁圆筒结构内表面设置有一个环形凸脊103，该环形凸脊103用于卡环14或弹簧13的限位，限制卡环14从卡座上部脱离出来。更具体的，该环形凸脊103的内直径小于卡环14或弹簧13的内直径，大于所述圆柱弧面152的外直径，也就是说卡环14或弹簧13的顶面未被环形凸脊103全部覆盖，以便承接前述圆柱弧面152的梯度面156。

圆筒结构底部的内表面设置内螺纹107；圆筒结构外表面设置有法兰104，法兰104的高度不高于圆筒结构内表面的内螺纹107顶部的高度。

在又一实施例中，法兰104被切出两处对称的切边105。相应的，安装板12的通孔处设置有凹槽，如图5，凹槽122、123的形状与法兰104的形状相配合，完成安装后法兰104是镶嵌于凹槽122、123内，凹槽定位了天线单元15的圆周方位，进而在设计需要时即可定位天线单元极化方向。对于全极化天线则无需设置凹槽。

参见图8，锁紧螺套11为一个中空的圆筒凸台结构，圆筒结构112外壁面设置外螺纹113，外螺纹113与内螺纹107配合。锁紧螺套底部为六角法兰114。通过操作六角法兰114，完成锁紧螺套11与卡座10的旋紧安装。在其他实施例中，圆筒结构112顶部还设置有环形顶面111，以便更好的抵靠弹簧13的底面。

如图7，卡环14，为一个中空薄壁圆筒结构，薄壁圆筒142的内直径大于弹簧13的外直径，薄壁圆筒142的直径小于卡座10的内直径，并且大于卡座10中环形凸脊103的内直径。在一个更优选的实施例中，卡环14的顶部有一个圆环顶面141，圆环顶面141下表面与弹簧13顶部接触，限制弹簧13弹性变形同时也借此面传递对弹簧的压缩力。

本实施例工作原理：

1）预安装：在安装板12上，设置有密级排布的若干个通孔121。在安装板12的一侧，安装有卡座10，卡座内安装有卡环14和弹簧13。在安装板12的另一侧，锁紧螺套11与卡座10螺旋锁紧，三者连为一体，并将卡环14和弹簧13封闭在卡座10的内部。若干个卡座10、卡环14、弹簧13、锁紧螺套11按照上述安装方案预先安装于安装板12，形成一个阵列化天线系统的安装基座20。

2）快锁安装：按图3所示的箭头方向，天线单元15推入安装基板20上的某个卡座10。天线单元15推动卡环14，压缩弹簧13，其卡钉151与卡座10圆柱面上的限位槽口102配合，弹簧13被压缩后提供一定形变弹力，顶住天线单元15的梯度面156，进而完成定位/定向和锁紧。

3）快速拆卸：推动天线单元15挤压卡环14、挤压弹簧13，使得卡钉151从限位槽口102中退出，在弹簧压缩后的反弹力的作用下，推动天线单元15及卡钉151，沿弧形开口槽101的运动路径自动带自旋的退出卡座10，完成快速卸下。运动路径与图3所示的箭头方向恰好相反。

实施效果：

本方案在一个60元规模的阵列化天线系统中，在天线单元辐射口径38.4mm、间距仅39mm的密集环境下，实现了各个天线单元的快锁安装和拆卸，完成了所有天线单元的极化方向定位和相互匹配。安装和拆卸维修时间缩短50%以上、效率得到提高。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。