天线角度自动调整装置的制作方法

本实用新型涉及一种天线角度自动调整装置。

背景技术：

按照ANSI(美国国家标准学会)63.4的标准，在2003版关于辐射测试的8.2.4章节里，要求必须知道测量天线的辐射波瓣图，以便测试大的EUT(被测产品)时，能够决定测量天线方位角所覆盖到的EUT的面积。

在更新的ANSI 63.4-2009标准中，相比旧版有了较大的修改。关于1GHz以上辐射骚扰的测试方法，第8.3.2.2章节，对1G～40G Hz辐射骚扰的最终测量，变成如下描述：距离EUT每个被确定是发射源的区域，将天线都要在(标准)指定的测试距离进行测量，并且在不同高度和方位角都要保持测量天线辐射的主波瓣指向EUT的各被测量区域，以得到最大辐射结果。天线必须严格在1-4米的高度范围移动。

在2014.6.13批准的最新版本ANSI 63.4中，其8.3.2.2章节1G至40GHz辐射骚扰最终测量，内容修改为：在每个有明显辐射的频率点，天线要持续瞄准(staying aimed at)EUT产生辐射的区域。最终测量时，天线高度必须(shall be)在1-4m。

目前，大部分实验室现在正在用的天线架，都是靠一个步进电机带动皮带，然后皮带拖动天线升降。但天线方向都是指向水平方向，不能随高度变化而调节天线指向。这样的天线架只能满足CISPR标准要求，不能满足ANSI标准的要求。

根据我们的了解，已经购置了新天线架以满足FCC标准新要求的实验室，都是使用中国台湾省某公司提供的方案。他们利用双天线塔前后塔升降速度不同来调整角度(如图1)，能够很好地达到标准要求。但天线塔须全部更新，旧天线塔也基本报废，而且因为有两个天线塔，背景多了一个电机的噪声，控制台及其软件也要更新。总体来说，更新成本较大，采购所需的时间也较长。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优 点。

本实用新型还有一个目的是提供一种天线角度自动调整装置。

为此，本实用新型提供的技术方案为：

一种天线角度自动调整装置，包括：

天线塔，其包括沿其纵轴方向设置在其一侧的第一皮带；

第二皮带，其沿所述天线塔的纵轴方向固定设置在所述天线塔另一侧，且平行于所述第一皮带；

第一齿轮，其垂直于所述天线塔的纵轴而设置于所述第二皮带上，且一端与所述第二皮带通过水平方向的第一螺纹配合，所述第一齿轮的另一端设置有竖直方向的第二螺纹；和

第二齿轮，其通过第二螺纹与所述第一齿轮配合，天线固定于所述第二齿轮上。

优选的是，所述的天线角度自动调整装置中，所述第二皮带与所述第一皮带的齿距相同。

优选的是，所述的天线角度自动调整装置，还包括：

天线固定块，其固定连接于所述第二齿轮上，所述天线固定壳具有天线固定孔，所述天线固定于所述天线固定孔中，以固定于所述第二齿轮上；

所述天线固定块和所述第一齿轮及第二齿轮构成升降移动架。

优选的是，所述的天线角度自动调整装置中，所述天线固定块还具有一齿轮连接孔，所述第二齿轮的一端固定于所述齿轮连接孔中。

优选的是，所述的天线角度自动调整装置中，所述第二齿轮为曲面齿轮。

优选的是，所述的天线角度自动调整装置中，所述天线塔还包括天线支撑杆，所述第一皮带和所述第二皮带分别位于所述天线支撑杆的一侧和另一侧。

优选的是，所述的天线角度自动调整装置中，所述天线塔还包括驱动机构，所述第一齿轮在所述驱动机构的驱动下沿所述第二皮带移动，且在所述第一齿轮发生竖直位移时，所述第二齿轮相对于所述第一齿轮发生水平位置。

本实用新型至少包括以下有益效果：

本实用新型在现有的绝缘天线塔上增加一套机械装置，使天线在升降时自动调节横轴的指示方向，达到标准的要求。

本实用新型尽量在现有的天线塔上加以改造，避免完全更换现有的天线升降塔及其控制系统，以尽量少的时间和成本达到标准要求。当然即使是新的天线塔，也可以采用本发明所采取的办法实现。大大节约资源和成本。

本实用新型用纯机械方法的原理实现改造，保留原来的天线塔，节省资源；成本只有采购新双塔天线架的1/10；

本实用新型改造时间短，调试简便，效果良好；原来需要通过代理商在中国台湾省特定的工厂订购，耗时至少3个月，而本发明的时间都是国内加工，可以就近找工厂加工，时间可以控制在1～2周。

本实用新型没有额外电信号的干扰，原来的控制器及其控制软件可以继续正常使用。节约资源成本。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为双天线塔结构示意图。

图2为本实用新型其中一个实施例中天线角度自动调整装置的结构示意图。

图3为本实用新型其中一个实施例中天线角度自动调整装置的侧视结构示意图。

图4为三角函数原理示意图。

图5为反正切函数的图像，在±π/4之间与线性的比较图。

图6为本实用新型其中一个实施例中第二齿轮的结构示意图。

图7为本实用新型其中一个实施例中天线固定块的结构示意图。

图8为本实用新型其中一个实施例中天线塔的结构示意图。

图9为本实用新型其中一个实施例中天线塔的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图2～9所示，本实用新型提供一种天线角度自动调整装置，包括：

天线塔，其包括沿其纵轴方向设置在其一侧的第一皮带；

第二皮带，其沿所述天线塔的纵轴方向固定设置在所述天线塔另一侧，且平行于所述第一皮带；

第一齿轮，其垂直于所述天线塔的纵轴而设置于所述第二皮带上，且一端与所述第二皮带通过水平方向的第一螺纹配合，所述第一齿轮的另一端设置有竖直方向的第二螺纹；和

第二齿轮，其通过第二螺纹与所述第一齿轮配合，天线固定于所述第二齿轮上。

在本实用新型的其中一个实施例中，作为优选，所述第二皮带与所述第一皮带的齿距相同。

在本实用新型的其中一个实施例中，作为优选，还包括：

天线固定块，其固定连接于所述第二齿轮上，所述天线固定壳具有天线固定孔，所述天线固定于所述天线固定孔中，以固定于所述第二齿轮上；

所述天线固定块和所述第一齿轮及第二齿轮构成升降移动架。

在本实用新型的其中一个实施例中，作为优选，所述天线固定块还具有一齿轮连接孔，所述第二齿轮的一端固定于所述齿轮连接孔中。

在本实用新型的其中一个实施例中，作为优选，所述第二齿轮为曲面齿轮。

在本实用新型的其中一个实施例中，作为优选，所述天线塔还包括天线支撑杆，所述第一皮带和所述第二皮带分别位于所述天线支撑杆的一侧和另一侧。

在本实用新型的其中一个实施例中，作为优选，所述天线塔还包括驱动机构，所述第一齿轮在所述驱动机构的驱动下沿所述第二皮带移动，且在所述第一齿轮发生竖直位移时，所述第二齿轮相对于所述第一齿轮发生水平位置。

设计原理

首先，在现有的绝缘天线塔(即天线支撑杆)上增加一条与原有皮带齿距一样的皮带)，皮带固定不动，然后经过两个齿轮传动，天线升降时，第一齿轮在第二皮带上滚动，再通过螺纹连接第二齿轮将垂直的移动变为横轴上的转动。通过调整齿轮距离，形状，可以使天线轴线方向完美的指向EUT。达到标准的要求。整个改装工作都是通过机械连接，不增加电器控制部分，不增加步进电机，不改变原有的控制方式。

计算齿轮及齿距

根据三角函数的原理(图4)，

∵tg(b)＝tg(a)＝L/3，

∴角度b＝arctan(L/3)

严格说齿轮外形应该是反正切函数的，但考虑到在45°以内，除了最顶点4m，相差在±2°以内(具体计算见下表)，角度变化与高度L的变化基本是线性的；再考虑到天线3dB带宽校验的不确定度以及辐射测试的不确定度，角度变化和高度变化，在可接受范围内可以视为是线性的(参考正切函数图像与红线的比较)。即：

第二齿轮可以设计为弧长与角度是线性关系的圆。

假设第二齿轮的半径是R(cm)，45°即π/4，弧长为R*π/4，也就是说3米高度变化时，第一齿轮必须让第二齿轮走的位移为S＝R*π/4(cm)。

假设第一齿轮的半径为r(cm)，天线高度变化3m距离，第一齿轮要转的圈数N＝300/(2*π*r，这样就可以计算出第一齿轮的螺纹齿距为：

S/N＝R*r*π²/600(cm/圈)＝R*r*π²/60(mm/圈)

以第一齿轮半径r＝20mm,第二齿轮半径为120mm为例，1～4m第一齿轮需要转23.87圈；需要让第二齿轮产生位移S＝94.25mm，螺纹距为94.25/23.87＝3.95mm/圈。

根据以上计算，我们很快用工程塑料做好了以上装置。经过简单调试，达到预期结果。

改进方案

如果还想要更精确一些也是可以轻松做到的。就如前面所说，将第二齿轮设计为反正切函数的曲面，曲面半径R与天线升降高度变化ΔL的关系为：

R＝弧长/arctg(ΔL/3)

这里，弧长就是第一齿轮要推动第二齿轮要走的位移，ΔL为0～3m。

假设R在1m高度，即ΔL为0时是100mm，那么曲面半径如下表，其中-5°和50°是留出来的余量，方便制作调试。

这里说明的模块数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的皮带和齿轮等的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。