一种板状天线折叠结构的设计与实现

赵嘉辉

（广东侨华科技有限公司，广东 广州 510006）

1 板状天线概述

板状天线的使用状态体积会比较大，市场上现有的板状天线不具备折叠收纳功能，因此无论在生产、包装、运输还是销售方面，板状天线都会比较占用空间。不仅浪费生产、运输、销售的仓库存储，而且增加了包装成本和运输成本。由于此产品体积较大，消费者不方便携带。针对现有板状天线存在的收纳体积大的问题，本文设计了一种可以折叠的结构。

2 板状天线简介

天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。根据方向性的不同，天线有全向和定向两种。

板状天线属于定向天线，板状天线是移动通信系统天线的一种，主要用于室外信号覆盖。无论是GSM还是TV，板状天线是用得最为普遍的一类极为重要的通信天线。这种天线的优点是：增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能可靠且使用寿命长。本文所介绍的是其中一款比较常见的民用板状天线，如图1所示。

图1 民用板状天线示意

3 板状天线结构分析

板状天线主要分为两大部分，第一部分为上端振子部分，第二部分为下端反射网部分。两部分通过五金或者塑料结构以额定的距离进行固定连接。振子部分的结构是：用4对铝叉进行信号接收，通过铝叉下面接触固定的两根铝棒进行信号传输，将接收到的信号传输到振子盒中进行信号处理及输出。

市场上现有的板状天线结构比较简单，天线从正常使用状态切换到折叠收纳状态主要是靠平移缩减振子部分和反射网之间的高度来实现天线的折叠。虽然这种方法也可以达到缩小天线包装体积的目的，但是效果不是十分理想，折叠起来的包装体积依然很大。因为包装长宽尺寸基本没有变，只是产品的包装高度减少了，所以算下来包装体积也没有省下很多。

3.1 设计构想

通过对市场上现有的板状天线结构进行分析研究，要做出一个比较创新的天线结构，就必须放弃延用传统靠上下两部分的平移缩小天线包装高度的做法，取而代之的是将整个天线的两大部分（振子和反射网）独立出来进行思考，不仅要从天线的高度上进行改进，也要从最耗体积的天线长度上进行改进。

经过认真思考，设计者决定将整个天线上下两部分分离开，做成一个可以简单安装的上下分离结构，天线上下两个部分分离以后，可以将其看成两个独立的产品，即使上下分离出来，上下两个部分长度依然很长，所以考虑到将它们截成两段，这样可以缩小体积。

3.2 新折叠结构介绍

3.2.1 振子部分

如图2所示，主体材料由ABS工程塑料注塑成型，主体做成可旋转结构，中间使用一根螺杆作为旋转中心，实现主体的旋转折叠功能。调节螺杆另外一端碟母的松紧度来调整天线主体的展开角度以及锁紧功能。4组铝叉使用螺钉固定在天线塑料主体上。铝叉下面通过接触的两跟铝条进行馈电并与塑料主体中间的电路板联通起来。

3.2.2 反射网部分

反射网本身是对称结构，不会涉及很复杂的导电原理，所以在设计上比较简单。如图3所示，将反射网从中间截断，平均分成两段，中间断开位置使用一对五金配件将分离的两端接驳起来，用螺钉和碟母进行紧固[1]。在中间截断是因为在折叠收纳状态下体积是最省的。将接驳的一对五金件卸下，就可以将反射网分离出来[2]。

图2 振子部分结构设计

图3 反射网设计

3.2.3 天线的支撑连接

如图4所示，设计一对卡扣结构，将中间的支撑杆两端做成卡扣配件，振子部分和反射网部分相应的位置做成反扣，在正常安装使用的状态时，连接杆通过两端的卡扣对上下两个部分进行连接固定。折叠状态下卡扣配件可拆卸下来。卡扣的连接是可逆的，可以满足多次拆装需求。

图4 天线的支撑连接

3.2.4 天线折叠结构的使用状态和折叠效果

天线折叠结构的使用状态和折叠效果如图5—6所示。

图5 使用状态

图6 折叠效果

3.3 包装体积对比

经过实物测量，改进前的板状天线包装长、宽、高为800 mm×470 mm×70 mm，体积约为0.027 m3，改进后的板状天线折叠状态下包装长、宽、高为411 mm×532 mm×80 mm，体积约为0.017 m3，改进后的板状天线包装体积比改进前包装体积省了37%。由以上数据可以看出，新的折叠结构在实际应用中确实起到了缩小体积的作用，改良后的结构包装尺寸也更加适合商城货架摆放以及消费者购物携带。

4 结语

科技的进步离不开创新，天线的发展和改进离不开创新，要用创新的思维设计新的天线结构，用创新的思维提升人们的生活质量。所以在平时的设计中，我们必须做到以新颖的方法解决问题，突破常规思维的界限，以超常规甚至反常规的方法和视角去思考问题，提出与众不同的解决方案，从而产生新颖的、独到的、有社会效益的思维成果。