CN104205488B - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种在能够垂直旋转及水平旋转的天线装置中、将波导管有效率地配置的结构的天线装置。天线装置(1)具备天线部(10)、垂直旋转部(35)和旋转接头(34)。天线部(10)能够垂直旋转及水平旋转，向外部放射电波。垂直旋转部(35)配置为，使长度方向沿着垂直旋转轴线、并且长度方向与水平旋转轴线正交。旋转接头(34)连结在垂直旋转部(35)上。此外，天线装置(1)具有经过旋转接头(34)及垂直旋转部(35)的内部连接到天线部(10)的波导路径。

Description

天线装置
技术领域
本发明涉及能够垂直旋转及水平旋转的天线装置。
背景技术
以往，在气象雷达等具备的天线装置中，已知有为了将天线的开口面等朝向观测对象而能够进行使天线的仰角变化的垂直旋转、和使天线的方位角变化的水平旋转的结构。此外，例如在进行卫星通信的情况下，已知有为了将天线的开口面等朝向卫星的方向而能够进行上述垂直旋转及水平旋转的结构。
专利文献1公开了能够进行垂直旋转及水平旋转的天线装置(天线指向装置)。该天线装置具备支承天线等的基台。并且，作为水平旋转的动力源的方位伺服马达配置在该基台之上。此外，作为垂直旋转的动力源的仰角伺服马达配置在天线的背侧(放射面的相反侧)。
专利文献2是使用由垂直偏振波及水平偏振波构成的电波的天线装置(天线供电装置)。该天线装置中，生成电波的部分和将电波放射的部分(天线)通过旋转接头(旋转结合器)连接。
专利文献3是使用由垂直偏振波及水平偏振波构成的电波的天线装置。该天线装置在天线的边缘部附近(距中心较远的部分)具备两个旋转接头。去，垂直偏振波用的波导管及水平偏振波用的波导管配设为，分别经由该旋转接头到达天线的中心部。
通过该结构，由于天线的垂直旋转的旋转轴穿过天线的内部，所以能够抑制进行垂直旋转的情况下的天线的动作区域。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开平7－249920号公报
专利文献2：特许第3058007号公报
专利文献3：特许第4011511号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，专利文献1的天线装置由于仰角伺服马达配置在天线的附近，所以天线的尺寸变大。此外，为了对仰角伺服马达供给电力，需要在天线的周围配设电线。并且，电线的配设需要即使在天线旋转的情况下、该电线也不缠绕。
此外，波导管的配设也需要在天线的旋转时不与其他部件干涉。关于这一点，专利文献1及专利文献2的天线装置没有具体地公开波导管的配设。
专利文献3的天线装置仅停留在公开了波导管的配设，关于支承波导管的部件没有具体地记载。特别是，该天线装置由于波导管的长度较长、弯折的部位也较多，所以传输损失也变大。此外，为了支承这样的波导管，还需要复杂的支承机构，可以想到天线也变得大型。
进而，在专利文献3中，关于将进行水平旋转及垂直旋转的马达怎样配置没有公开。在如专利文献1那样在天线的背侧配置马达的情况下，发生与专利文献1同样的课题。
本发明是鉴于以上的情况而做出的，其目的是提供一种在能够垂直旋转及水平旋转的天线装置中、将波导管有效率地配置的结构的天线装置。此外，本发明的目的是提供一种即使是狭小的空间也能够进行设置及动作的小型的天线装置。
解决课题的手段及效果
本发明要解决的课题是以上那样的，说明接着用来解决的手段和其效果。
根据本发明的技术方案，提供以下的结构的天线装置。即，该天线装置具备天线部、垂直旋转部和旋转接头。上述天线部能够进行使仰角变化的垂直旋转及使方位角变化的水平旋转，向外部放射电波。上述垂直旋转部配置为，使得长度方向沿着上述垂直旋转的旋转轴线、并且长度方向与上述水平旋转的旋转轴线正交。上述旋转接头连结在上述垂直旋转部上。此外，天线装置具有经由上述旋转接头的内部及上述垂直旋转部的内部连接到上述天线部的波导路径。
由此，垂直旋转轴线与水平旋转轴线交叉，并且在交叉部位或其附近形成波导路径。因而，当使天线部垂直旋转或水平旋转时能够尽量防止波导路径变化。因此，能够使波导路径的布局变简单。因而，波导管等的支承结构也变简单，能够抑制天线装置的尺寸。
在上述天线装置中，优选的是，上述旋转接头的内部及上述垂直旋转部的内部的上述波导路径包括沿着上述垂直旋转的旋转轴线而形成的部分。
由此，沿着垂直旋转轴线形成波导路径，所以能够更可靠地防止垂直旋转时的波导路径的变化。
在上述天线装置中，优选的是，成对具备支承上述垂直旋转部的支承柱；上述波导路径包括经过两个上述支承柱之间连接到上述旋转接头的部分。
由此，由于不使波导路径怎么迂回就可以，所以能够实现波导管变短那样的布局。
在上述天线装置中，优选的是具备以下的结构。即，该天线装置具备沿着上述垂直旋转的旋转轴线而配置、传递用来使上述天线部垂直旋转的动力的传递轴部；上述传递轴部通过成对的固定部件固定在上述天线部上。
由此，能够将马达产生的动力经由传递轴部向天线部传递。因而，能够实现将马达安装到天线部以外的结构。
在上述天线装置中，当将上述传递轴部与上述固定部件的连结部位称作动力传递部位时，上述波导路径包括在两个上述动力传递部位之间连接到上述旋转接头的部分。
由此，由于不使波导路径怎么迂回就可以，所以能够实现波导管变短那样的布局。
在上述天线装置中，优选的是具备以下的结构。即，该天线装置具备在臂状的部件的一端安装着配重的平衡物部。上述固定部件将上述平衡物部的另一端和上述天线部固定。
由此，平衡物部需要与天线部的垂直旋转一起旋转，所以通过在该平衡物部上安装固定部件，能够实现合理的布局。
在上述天线装置中，优选的是具备以下的结构。即，该天线装置具备旋转支承台、垂直旋转马达和水平旋转马达。上述旋转支承台至少支承上述天线部及上述垂直旋转部，在上述水平旋转时与上述天线部及上述垂直旋转部一体地旋转。上述垂直旋转马达配置在上述旋转支承台的下方，是上述垂直旋转用的马达。上述水平旋转马达配置在上述旋转支承台的下方，是上述水平旋转用的马达。
由此，能够将比较有重量的两个马达配置在天线装置的下部，所以能够使天线装置的重心变低，使稳定性提高。
在上述天线装置中，优选的是具备以下的结构。即，该天线装置具备沿着上述水平旋转的旋转轴线而配置、与上述旋转支承台一体地旋转的水平旋转部。传递上述水平旋转马达的动力的齿轮与上述水平旋转部一体地旋转而安装。传递上述垂直旋转马达的动力的齿轮经由轴承安装在上述水平旋转部上。
由此，能够将传递齿轮汇集地配置并独立地进行垂直旋转和水平旋转。
在上述天线装置中，优选的是具备以下的结构。即，该天线装置具备控制上述垂直旋转马达及上述水平旋转马达的马达控制部。上述马达控制部控制上述垂直旋转马达及上述水平旋转马达，以使得在上述垂直旋转时不进行上述水平旋转、或在上述水平旋转时不进行上述垂直旋转。
由此，能够将仰角和方位角独立地调整，所以能够使调整作业变容易。
在上述天线装置中，优选的是，为了观测气象状况而使用。
由此，能够通过气象用的天线装置发挥本发明的效果。
附图说明
图1是表示有关本发明的一实施方式的天线装置的立体图。
图2是表示天线部朝向正上方时的天线装置的主视图。
图3是表示动力传递部的构造的概略剖视图。
图4是表示垂直旋转部的附近的状况的部分剖视图。
图5是表示有关其他实施方式的天线装置的立体图。
图6是有关其他实施方式的天线装置的主视图。
图7是表示波导路径的另一例的部分剖视图。
具体实施方式
接着，参照附图说明本发明的实施方式。图1是天线装置1的立体图。图2是天线装置1的主视图。图3是表示动力传递部的构造的概略剖视图。图4是表示垂直旋转部的附近的状况的部分剖视图。另外，在以下的说明中，在称作“旋转轴线”的情况下表示将旋转轴延长了的假想直线，在称作“旋转部”或“轴部”等的情况下表示作为旋转轴的部件。
天线装置1与图略的电波生成部(磁控管等)或控制部等一起构成雷达装置。天线装置1例如为了气象观测而使用，但也可以用于其他用途(卫星通信等)。此外，电波生成部生成的电波经过波导管及各零件的内部被从天线部10向外部放射。以下，将该电波经过的路径统称作“波导路径”。
天线装置1如图1等所示，具备支承台50。该支承台50具备脚部、和固定在脚部上的支承板。在该支承台50的支承板的附近，如图3所示，配置有垂直旋转用马达41、水平旋转用马达43和水平旋转部45。
水平旋转用马达43产生使天线部10水平旋转(使方位角变化的方向的旋转)的动力。此外，水平旋转用马达43具备马达轴43a。该马达轴43a的旋转经由传递齿轮44a、44b被向水平旋转部45传递。另外，垂直旋转用马达41及水平旋转用马达43的旋转受马达控制部60控制。
水平旋转部45是将天线部10水平旋转时的旋转轴。此外，水平旋转部45如图3所示，通过固定部件46固定在旋转支承台30上。通过该结构，通过使水平旋转用马达43旋转，能够使旋转支承台30旋转。
此外，在水平旋转部45的内部，形成有两种(垂直偏振波用及水平偏振波用)的波导路径。这些波导路径通过图略的旋转接头与配置在旋转支承台30侧的波导路径(详细地讲，波导管连接部32内的波导路径)连接。通过该结构，即使是使旋转支承台30水平旋转的情况，内部的波导路径也不旋转。因而，能够在维持波导路径彼此的连接的状态下进行水平旋转。
垂直旋转用马达41产生将天线部10垂直旋转(使仰角变化的方向的旋转)的动力。此外，垂直旋转用马达41具备马达轴41a。该马达轴41a的旋转被传递齿轮42a～42f传递。
具体而言，传递齿轮42a以与马达轴41a一体旋转的方式安装。传递齿轮42b与传递齿轮42a啮合，并通过螺钉51及连结部件52与传递齿轮42c一体地旋转。此外，传递齿轮42c通过轴承53安装在水平旋转部45上。
通过该结构，能够使水平旋转部45和传递齿轮42b、42c独立旋转。因而，能够将水平旋转用的传递齿轮和垂直旋转用的传递齿轮同轴地配置，并独立地进行水平旋转和垂直旋转。
传递齿轮42c配置为与传递齿轮42d啮合。该传递齿轮42d固定在将旋转支承台30上下贯通而设置的齿轮轴上。在该齿轮轴的上端，固定着传递齿轮42e。传递齿轮42e、42f是锥齿轮，以旋转轴正交的方式配置。此外，该传递齿轮42f固定在传递轴部33上。通过以上的结构，通过使垂直旋转用马达41旋转，能够使传递轴部33旋转。
此外，马达控制部60控制垂直旋转用马达41及水平旋转用马达43，以使得在垂直旋转时不进行水平旋转、或在水平旋转时不进行垂直旋转。由此，能够容易地进行仰角及方位角的调整。例如，在不进行垂直旋转而仅进行水平旋转的情况下，使各个马达同步旋转。关于马达的同步控制，有以往以来的周知的脉冲控制等。此外，通过自如地控制各个马达，能够容易且自如地进行仰角及方位角的调整。
在旋转支承台30上，如图2所示，安装着支承柱31和波导管连接部32。在波导管连接部32上，连接着用来传送上述垂直偏振波及水平偏振波的波导管21、22。
支承柱31在其上部可旋转地支承着上述传递轴部33。此外，传递轴部33通过在垂直旋转用马达41的动力下旋转，与旋转接头34、垂直旋转部35、平衡物部36及天线部10一起一体地旋转。以下，对各部件进行说明。
旋转接头34成对设置，如图4所示，分别与波导管21、22连接。此外，波导路径经过旋转接头34的内部。旋转接头34是即使在该旋转接头34旋转的情况下、内部的波导路径的位置也不变化的结构。因而，能够在维持着与波导管21、22的连接的状态下进行垂直旋转。
垂直旋转部35是长条状的部件，其长度方向与垂直旋转轴线一致并与水平旋转轴线正交。此外，波导路径在经由上述旋转接头34之后，经过垂直旋转部35的内部。并且，波导路径在向下方弯曲为直角后，经过波导管23、24。该波导管23、24分别与波导管25连接。另外，该波导管25沿着水平旋转部45的旋转轴线而连接在天线部10上。
这样，在本实施方式中，在垂直旋转部35内，垂直旋转轴线与水平旋转轴线交叉，并且在交叉部位或其附近形成波导路径。因而，在使天线部10旋转时能够尽量防止波导路径变化。进而，在本实施方式中，该垂直旋转部35及波导管21～24配置在两个支承柱31之间、并且两个平衡物部36之间。因而，能够使波导路径及波导管的布局变得简单且合理。
平衡物部36由臂状部件36a和安装在该臂状部件36a的前端上的配重36b构成。臂状部件36a的上侧(配重36b的相反侧)通过固定部件37固定在天线部10(详细地讲是后述的主反射镜11)的背面上。因而，通过传递轴部33旋转，天线部10也一起旋转。
通过该结构，配重36b如图1所示那样，在垂直旋转时，夹着传递轴部33位于天线部10的相反侧。这样，平衡物部36作为天线部10的垂直旋转时的平衡物发挥功能(减小旋转所需要的力)。
这里，如果将固定部件37与臂状部件36a的连接部位(将传递轴部33的动力向天线部10传递的部位)称作动力传递部位(图2)，则在本实施方式中，还在两个动力传递部位之间，波导管21、22连接在旋转接头34上。
接着，对天线部10进行说明。天线部10如图1所示，具备主反射镜11、副反射镜12和副反射镜支承部13。
上述波导管25配置在副反射镜支承部13内。在上述波导管25中传送的电波以从该波导管25的开口部扩散的方式被放射。
副反射镜支承部13是将波导管25覆盖而安装的圆筒状的部件。副反射镜支承部13支承着副反射镜12。此外，副反射镜支承部13中的至少上侧(副反射镜12侧)由电波的透过率较高的材料构成。
副反射镜12以面对波导管25的开口部的方式配置。副反射镜12由电波的反射率较高的材料构成。副反射镜12将从波导管25的开口部放射的电波朝向主反射镜11反射。
主反射镜11以面对副反射镜支承部13的方式配置。主反射镜11与副反射镜12同样，由电波的反射率较高的材料构成。主反射镜11的表面为抛物曲面。主反射镜11将从副反射镜12放射的电波反射。由此，能够朝向外部放射平面波。
主反射镜11放射的电波被雨或云等反射。天线装置1通过在上述电波的路径中反向流动，能够接收该反射波。并且，通过将该反射波用雷达装置的控制部等解析，能够求出水滴的位置、大小及密度等。
如以上说明，天线装置1具备天线部10、垂直旋转部35和旋转接头34。天线部10能够垂直旋转及水平旋转，向外部放射电波。垂直旋转部35以长度方向沿着垂直旋转轴线且长度方向与水平旋转轴线正交的方式配置。旋转接头34连结在垂直旋转部35上。此外，天线装置1具有经过旋转接头34及垂直旋转部35的内部连接到天线部10的波导路径。
由此，垂直旋转轴线与水平旋转轴线交叉，并且在交叉部位或其附近形成波导路径。因而，当使天线部垂直旋转或水平旋转时能够尽量防止波导路径变化。因而，能够使波导路径变简单(不从水平旋转轴较大地偏离)。因而，波导管21、22仅通过连接到旋转接头34上就被充分地支承，所以支承结构变简单，能够抑制天线装置1的尺寸。
接着，说明其他实施方式。图5是表示有关本实施方式的天线装置1的立体图。图6是该天线装置1的主视图。另外，在本实施方式的说明中，对于与上述实施方式相同或类似的部件在图中赋予相同的标号，有省略说明的情况。
在上述实施方式中，由于将垂直偏振波及水平偏振波向外部放射，所以形成了两种波导路径。相对于此，在本实施方式中，波导路径仅形成了1种。因此，在本实施方式中，作为天线部10，不是抛物面天线，而采用插槽阵列天线。
本实施方式的天线部10具备放射用波导部15。放射用波导部15由相对置的两片平板和将它们连结的部分构成。此外，在该平板上形成有插槽16，能够从该插槽16向外部放射电波。
本实施方式的天线装置1与上述实施方式同样，能够使天线部10在垂直方向及水平方向上旋转。该支承机构及动力传递机构是与上述实施方式大致相同的结构。作为不同点，可以举出本实施方式由于波导路径是1种所以是仅具备1个旋转接头34的结构这一点、以及波导路径变得更简单这一点。此外，由于旋转的部分的重量较轻，所以不具有平衡物部，进而，旋转支承台30和支承柱31通过将一片金属板弯折而构成。
以上说明了本发明的优选的实施方式，但上述结构例如可以如以下这样变更。
将垂直旋转用马达41及水平旋转用马达43的驱动用齿轮传递，但也可以做成将其一部分用带和滑轮传递的结构。
构成天线装置1的各部件的形状是任意的，可以适当变更。此外，只要满足本申请的结构，可以将各部件的配置变更或省略。例如，上述实施方式的波导管23、24不是必须的构成要素，通过形成图7所示那样的波导路径而能够省略。在图7中，表示了垂直旋转部35的内部的波导路径直接(不经由其他波导管)连接到波导管25的状况。但这样从垂直旋转部35的内部直接连接到波导管25的结构在波导路径是1种的情况下也能够实现。
在水平偏振波的波导路径和垂直偏振波的波导路径间发生路径差的情况下，可以配设波导管以将路径差消除、或进行用来消除路径差的影响的运算。
标号说明
1 天线装置
10 天线部
21～25 波导管
33 旋转传递轴
34 旋转接头
35 垂直旋转部
36 平衡物部
37 固定部件
41 垂直旋转用马达
43 水平旋转用马达
45 水平旋转部

Claims (9)

1.一种天线装置，其特征在于，
具备：
天线部，能够进行使仰角变化的垂直旋转及使方位角变化的水平旋转，向外部放射电波；
垂直旋转部，配置为，使长度方向沿着上述垂直旋转的旋转轴线、并且长度方向与上述水平旋转的旋转轴线正交；以及
旋转接头，连结在上述垂直旋转部上；
具有经由上述旋转接头的内部及上述垂直旋转部的内部连接到上述天线部的波导路径，
垂直旋转轴线与水平旋转轴线交叉，并且在交叉部位或其附近形成波导路径，
成对具备支承上述垂直旋转部的支承柱；
上述波导路径包括经过两个上述支承柱之间连接到上述旋转接头的部分。
2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
上述旋转接头的内部及上述垂直旋转部的内部的上述波导路径包括沿着上述垂直旋转的旋转轴线而形成的部分。
3.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，
具备沿着上述垂直旋转的旋转轴线而配置、传递用来使上述天线部垂直旋转的动力的传递轴部；
上述传递轴部通过成对的固定部件固定在上述天线部上。
4.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于，
当将上述传递轴部与上述固定部件的连结部位称作动力传递部位时，
上述波导路径包括在两个上述动力传递部位之间连接到上述旋转接头的部分。
5.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于，
具备在臂状的部件的一端安装着配重的平衡物部；
上述固定部件将上述平衡物部的另一端和上述天线部固定。
6.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，具备：
旋转支承台，至少支承上述天线部及上述垂直旋转部，在上述水平旋转时与上述天线部及上述垂直旋转部一体地旋转；
垂直旋转马达，配置在上述旋转支承台的下方，是上述垂直旋转用的马达；
水平旋转马达，配置在上述旋转支承台的下方，是上述水平旋转用的马达。
7.如权利要求6所述的天线装置，其特征在于，
具备沿着上述水平旋转的旋转轴线而配置、与上述旋转支承台一体地旋转的水平旋转部；
传递上述水平旋转马达的动力的齿轮被安装为与上述水平旋转部一体地旋转；
传递上述垂直旋转马达的动力的齿轮经由轴承安装在上述水平旋转部上。
8.如权利要求7所述的天线装置，其特征在于，
具备控制上述垂直旋转马达及上述水平旋转马达的马达控制部；
上述马达控制部控制上述垂直旋转马达及上述水平旋转马达，以使得在上述垂直旋转时不进行上述水平旋转、或在上述水平旋转时不进行上述垂直旋转。
9.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，
该天线装置为了观测气象状况而使用。
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