CN108155482A - 一种高精度反射面天线组合面板的结构及其调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度反射面天线组合面板的结构及其调整方法属于高精度天线制备工艺领域，包括由高精度反射面和天线背架组成的天线主体,天线主体通过作为一级调整的粗调整盘进行关联式预调整，预调整后通过作为二级调整的精调螺杆进行二级调整，一级调整的粗调整盘可实现面板调整点上部N块面板(扩展到整个反射面天线结构，N=1‑6)位姿的联动调整,整体机构具有结构简单、调整效率高，重量轻、加工成本低、可靠性高等特点，特别适用于天线口径大于18米、工作频段在Ka频段以上各种形式的反射面天线。

Description

一种高精度反射面天线组合面板的结构及其调整方法
技术领域
本发明属于高精度天线装置设备领域，涉及反射面天线领域中一种高精度反射面天线组合面板的结构及其调整方法，尤其适用于大口径、小曲率、工作频率在Ka频段以上的反射面天线且用作高精度反射面调整装置的制造及调整技术。
背景技术
随着深空探测、卫星通信技术的长足进步，天线在其中发挥了举足轻重的作用。天线主要是通过特定大小的反射面来发射和接收信号。相关技术对天线工作频率的需求越来越高，进而对反射面天线型面精度的要求也越来越高。高效率组合面板调整装置的调节方法决定了反射面天线的型面精度及效率，对天线性能的影响尤为重要，特别适用于天线口径大于18米、工作频段在Ka频段以上各种形式的反射面天线。
传统大型天线的面板调整组件的连接方法，是在每块反射面单元的角部与天线背架之间分别用多组螺杆、垫圈、螺母等标准件进行刚性连接，主要存在以下不足：
1、只有单级调整，效率极低；
2、不能较好的协调组合面板组件的联动、高精度调整；
3、刚性连接标准件的对中性较差。
发明内容
本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种高精度反射面天线组合面板的结构及其调整方法，并且本发明方法制造的反射面天线组合面板调整装置不仅适用于大口径、高精度小曲率的反射面单元，而且具有结构简单、调整效率高，重量轻、加工成本低、可靠性高等特点。
为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
提供了一种高精度反射面天线组合面板的结构，包括用于支撑高精度反射面天线的背架，位于背架上连接有多个面板组件，多个面板组件组成高精度反射面,其特征在于：在天线背架上设置有多个用于调整面板组件位姿的多级调整单元，每个面板组件与相邻面板组件都共用一个多级调整单元；
所述的多级调整单元包括作为基准的粗调整盘,粗调整盘与背架相连,粗调整盘相对高精度反射面的位姿可变,位于粗调整盘上与面板组件一一对应的开有多个长条孔,每个长条孔内都活动连接有一精调螺杆, 精调螺杆与面板组件一一对应的固定连接。
进一步的，位于高精度反射面上用于与副面刚性连接的区域为连接区,所述的连接区外侧的区域为外围区,位于连接区外围的面板组件都通过用于调整面板组件平行度的偏转调整单元连接至背架, 位于外围区的面板组件通过用于调整面板组件轴向偏移量的位移调整单元相连接至天线背架.
一种高精度反射面天线组合面板的结构及其调整方法，包括以下步骤：
S1: 设计制造位移调整单元： 所述的位移调整单元包括位移粗调螺杆, 位移粗调整盘，和位移精调螺杆，所述的粗调螺杆螺连至背架上，位移粗调整盘螺连在粗调螺杆上，位移粗调整盘上与面板组件一一对应的开有多个长条孔,每个长条孔内都活动连接有一位移精调螺杆, 位移精调螺杆与面板组件一一对应的固定连接.
S2: 设计制造位移调整单元：所述的偏转调整单元包括定位座块，偏转粗调整盘，和偏移精调螺杆，所述的粗调螺杆螺连至背架上，偏转粗调整盘通过多个定位座块一一对应的与拉杆固定连接，偏转粗调整盘上与面板组件一一对应的开有多个长条孔,每个长条孔内都活动连接有一偏移精调螺杆, 偏移精调螺杆与面板组件一一对应的固定连接；每个精调螺杆通过上下两个锁紧普通螺母连接于面板组件上，精调螺杆与每个锁紧普通螺母之间都设置有球面垫圈与锥面垫圈。
S3: 设计制造天线背架及面板组件：在特定的工装支架上进行天线背架的组装，所述的背架由多个拉杆结合形成，拉杆的连接点为螺栓球。通过偏转调整单元和位移调整单元将面板组件依次安装到天线背架上，在各面板组件处贴靶标；安装完成后采用全站仪测量比较面板调整节点球心坐标与理论坐标的差值，直至满足安装要求；
S4:进行外围区型面精度的粗调：通过调整位移粗调螺杆进而调整多个面板的高度，使得位移粗调整盘的上表面与面板支座的下表面平行且每个面板支座与位移粗调整盘表面间距离相等,采用锁紧细牙螺母、锁紧细牙薄螺母分别将位移粗调整盘的高度固定；
S5: 进行连接区型面精度的粗调：分别旋转支撑定位座快的拉杆进而调整定位座块的位姿，保证偏转粗调整盘的上表面与相对应的面板支座的下表面平行且偏转粗调整盘与面板支座间距离相等，锁紧上述拉杆，最后通过标准件组合将偏转粗调整盘固定于定位座块上；
S6:进行外围区型面精度的精调：根据摄影测量结果通过调整位移精调螺杆相对于位移粗调整盘内长条孔的位置实现对应面板的周向调整，通过调整位移精调螺杆相对于面板支座的位置实现对应面板的径向调整，通过调整位移精调螺杆相对于位移粗调整盘的高度可实现对应面板的轴向调整；通过调整位移粗调整盘上下的球面垫圈、锥面垫圈、锁紧普通螺母将位移精调螺杆固定，球面垫圈与锥面垫圈的配合使用，消除了位移精调螺杆所受的弯曲，对中性好；
S7:进行连接区型面精度的精调：根据摄影测量结果通过调整偏移精调螺杆相对于偏转粗调整盘内长条孔的位置实现对应面板的周向调整，通过调整偏移精调螺杆相对于面板支座的位置实现对应面板的径向调整，通过调整偏移精调螺杆相对于偏转粗调整盘的高度可实现对应面板的轴向调整；通过偏转粗调整盘上下的球面垫圈、锥面垫圈、锁紧普通螺母将偏移精调螺杆固定；
采用上述技术方案，本发明产生的有益效果是：
1.本发明克服了大型天线反射体单元传统面板调整组件刚性连接方法的不足，采用了位移调整单元1和偏转调整单元可以快速确定了高精度反射面与天线背架的相对位置，位移调整单元1和偏转调整单元中的粗调组合盘可实现面板联动调整，通过一个面板调整点调节上部的N块面板(扩展到整个反射面天线结构，N＞1)位姿的联动调整，极大的提高了反射面精度的调整效率。
2.本发明通过设置位移精调螺杆和偏移精调螺杆及其与对应调整盘的配合实现了单块面板组件位姿的径向、周向及轴向调整，确定了单块面板组件的准确位置。其中精调螺杆上下两端的球面垫圈与锥面垫圈配合使用，消除了螺杆所受的弯曲，对中性好。
3.通过采用了高精度反射面天线组合面板的调整方法，该方法主要采用位移调整单元和偏转调整单元a进行面板组件型面精度二级调整的原理，位移调整单元包括位移粗调整盘b2、位移粗调螺杆组件；偏转调整单元a包括定位座块、偏移粗调螺杆组件，通过上述组件确定了面板组件与天线背架的相对位置，采用位移调整单元的位移精调螺杆组件及及偏转调整单元a的偏移精调螺杆组件可实现单块面板组件位姿的径向、周向及轴向调整，确定了面板组件的准确位置。其中位移粗调螺杆组件可实现面板调整点上部N块面板(扩展到整个反射面天线结构，N＞1)位姿的联动调整，经过粗调可以将多块面板单元进行联动调整，提高工作效率和工作精度，经过精调整可以将多块面板精准的定位至确切位置，精度高。
4.通过在位移/偏移精调螺杆上所设置的中球面垫圈与锥面垫圈的配合使用，可消除了小螺杆所受的弯曲，对中性好。
附图说明
图1是本发明具备位移调整单元、偏转调整单元的部分结构示意图。
图2是与图1相对称的部分结构示意图。
图3是图1中b处的位移调整单元轴视图。
图4是位移调整单元正视图。
图5是位移调整单元的半剖结构图。
图6位移/偏转粗调整盘与位移/偏移精调螺杆的结构示意图。
图7是偏转调整单元的轴视图。
图8是偏转调整单元的侧视结构示意图。
图9是偏转调整单元的半剖结构示意图。
图10是面板支座的俯视结构图。
附图标记说明：
偏转调整单元a、定位座块a1、偏转粗调整盘a2 、偏移精调螺杆a5；
位移调整单元b、粗调螺杆b4、 位移粗调整盘b2、位移精调螺杆b3；
天线背架c；
第七调整节点6、第一调整节点7、第六调整节点8、第五调整节点9、第四调整节点10、第三调整节点11、第二调整节点12、面板组件15、锁紧细牙薄螺母16、锁紧细牙螺母17、锁紧普通螺母21、标准件组合。
具体实施方式
以下根据附图1-10对本发明进行说明：
实施例1，如图所示，本发明最佳实施例以平方公里阵列天线SKA边缘部位反射体单元为例，如图1所示,图1是天线整体的安装结构示意图。
本发明提供了一种高精度反射面天线组合面板的结构，包括用于支撑高精度反射面天线的背架，位于背架上连接有多个面板组件15，所述的背架由多个拉杆结合形成，拉杆连接点都通过螺栓球进行全角度的支撑，上述的多个面板组件15组成一面高精度反射面,在天线背架c上设置有多个用于调整面板组件15位姿的多级调整单元，每个面板组件15与相邻面板组件15都共用一个多级调整单元；
如图3-图7所示，所述的多级调整单元两种不同结构形式，分别为偏转调整单元a和位移调整单元b，设定位于高精度反射面上用于与副面刚性连接的区域为连接区,所述的连接区外侧的区域为外围区,位于连接区外围的面板组件15都通过偏转调整单元a连接至背架,偏转调整单元a用于调整面板组件15平行度的，位于外围区的面板组件15都通过位移调整单元b相连接至天线背架c。位移调整单元b用于调整面板组件15轴向偏移量。
实施例2，提供了一种高精度反射面天线组合面板的调整方法，包括以下步骤：请把说明书中相应的各部件全部加上对应编号，最后核查一下
S1: 设计制造位移调整单元b：
所述的位移调整单元b包括位移粗调螺杆b4, 位移粗调整盘b2，和位移精调螺杆b3，所述的粗调螺杆b4螺连至背架上，位移粗调整盘b2螺连在粗调螺杆b4上，位移粗调整盘b2上与面板组件15一一对应的开有多个长条孔,每个长条孔内都活动连接有一位移精调螺杆b3, 位移精调螺杆b3与面板组件15一一对应的固定连接。
本发明中位移粗调整盘b2采用钢板Q345B材料机加工自制而成，位移粗调螺杆b4采用市售不锈钢1Cr18Ni9Ti材料自制得到、位移精调螺杆b3采用圆钢40Cr机加工而成。锁紧细牙螺母17、锁紧细牙薄螺母16采用市售不锈钢1Cr18Ni9Ti材料外购得到，面板支座采用压铸铝合金 ADC1、、球面垫圈、锥面垫圈、锁紧普通螺母21采用市售不锈钢1Cr18Ni9Ti材料外购得到。
S2: 设计制造偏转调整单元a：
所述的偏转调整单元a包括定位座块a1、偏转粗调整盘a2和偏移精调螺杆a5(a5)，偏转粗调整盘a2通过多个定位座块a1一一对应的与拉杆固定连接，偏转粗调整盘a2上与面板组件15一一对应的开有多个长条孔,每个长条孔内都活动连接有一偏移精调螺杆a5, 偏移精调螺杆a5与面板组件15一一对应的固定连接，每个偏移精调螺杆a5通过上下两个锁紧普通螺母21连接于面板组件15上，偏移精调螺杆a5与每个锁紧普通螺母21之间都设置有球面垫圈与锥面垫圈。
本发明中定位座块a1、偏转粗调整盘a2采用钢板Q345B材料机加工自制而成，偏移精调螺杆a5采用圆钢40Cr机加工而成，标准件组合采用市售不锈钢1Cr18Ni9Ti材料外购得到。
S3: 设计制造天线背架c及面板组件15：
在特定的工装支架上进行天线背架c的组装，所述的背架由多个拉杆结合形成，拉杆的连接点为螺栓球。通过偏转调整单元a和位移调整单元b将面板组件15依次安装到天线背架c上，在各面板组件15处贴靶标；安装完成后采用全站仪测量比较面板调整节点球心坐标与理论坐标的差值，直至满足安装要求；
本发明天线背架c由网架拉杆及螺栓球组成，网架拉杆包含无缝钢管Q345B材料机加工自制而成的网架拉管，圆钢40Cr材料机加工自制而成的锥头、高强螺栓、紧固螺钉，圆钢材料的套筒，螺栓球采用牌号ZG340-640的铸钢铸造而成。面板组件15采用防锈铝5052-H3自制而成，借助位移调整单元b及偏转调整单元a将面板组件15依次安装到天线背架c上，在面板组件15的特征点处贴靶标；最后采用全站仪测量比较面板调整节点球心坐标与理论坐标的差值，调整直至满足安装要求。
S4:进行外围区型面精度的粗调：通过位移粗调螺杆b4，特殊工装转动位移粗调螺杆b4进而同时调整第一调整节点、第三调整节点、第四调整节点、第五调整节点、第六调整节点、第七调整节点处所连接各个面板的高度，使得位移粗调整盘b2的上表面与面板支座的下表面平行且每个面板支座与位移粗调整盘b2表面间距离且距离为110±0.1mm, 在位移粗调整盘b2的上表面选取6个特征点，使得特征点与面板支座的下表面的距离为110±0.1mm,旋紧锁紧细牙螺母17、锁紧细牙薄螺母16将位移粗调整盘b2的高度固定；
S5: 进行连接区型面精度的粗调：分别旋转支撑定位座块的拉杆进而调整定位座块a1的位姿，保证偏转粗调整盘a2的上表面与相对应的面板支座的下表面平行且偏转粗调整盘a2与面板支座间距离且距离为150±0.1mm，在偏转粗调整盘a2的上表面选取6个特征点，使得特征点与面板支座的下表面的距离为150±0.1mm,锁紧上述拉杆，最后通过标准件组合将偏转粗调整盘a2固定于定位座块a1上；
S6:进行外围区型面精度的精调：根据摄影测量结果通过调整位移精调螺杆b3相对于位移粗调整盘b2内长条孔的位置实现对应面板的周向调整，通过调整位移精调螺杆b3相对于面板支座内长条孔的位置实现对应面板的径向调整，通过调整位移精调螺杆b3相对于位移粗调整盘b2的高度可实现对应面板的轴向调整；通过调整位移粗调整盘b2上下的球面垫圈、锥面垫圈、锁紧普通螺母21将位移精调螺杆b3固定，球面垫圈与锥面垫圈的配合使用，消除了位移精调螺杆b3所受的弯曲，对中性好；
本发明根据面板组件15型面精度的测量结果，分别借助特殊工装调整位移精调螺杆b3相对于位移粗调整盘b2内长条孔的位置进而实现面板的周向调整；借助特殊工装调整位移精调螺杆b3相对于面板支座内长条孔的位置实现面板的径向调整；借助特殊工装调整位移精调螺杆b3相对于面板支座的高度实现面板的轴向调整，最后借助特定扳手锁紧位移粗调整盘b2上下的球面垫圈、锥面垫圈、锁紧普通螺母21，进而将位移精调螺杆b3固定，反复调整测量，直至面板组件15的型面精度满足要求；
S7:进行连接区型面精度的精调：根据摄影测量结果通过调整偏移精调螺杆a5相对于偏转粗调整盘a2内长条孔的位置实现对应面板的周向调整，通过调整偏移精调螺杆a5相对于面板支座内长条孔的位置实现对应面板的径向调整，通过调整偏移精调螺杆a5相对于偏转粗调整盘a2的高度可实现对应面板的轴向调整；通过调整偏转粗调整盘a2上下的球面垫圈、锥面垫圈、锁紧普通螺母21将位移精调螺杆b3固定；
本发明根据面板组件15型面精度的测量结果，分别借助特殊工装调整偏移精调螺杆a5相对于偏转粗调整盘a2内长条孔的位置进而实现面板的周向调整；借助特殊工装调整偏移精调螺杆a5相对于面板支座内长条孔的位置实现面板的径向调整；借助特殊工装调整偏移精调螺杆a5相对于面板支座的高度实现面板的轴向调整，最后借助特定扳手锁紧偏转粗调整盘a2上下的球面垫圈、锥面垫圈、锁紧普通螺母21，进而将偏移精调螺杆a5固定，反复调整测量，直至面板组件15的型面精度满足要求；
以上所述，仅是本发明的最佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构改变，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高精度反射面天线组合面板的结构，包括用于支撑高精度反射面天线的天线背架（c），位于天线背架上连接有多个面板组件，多个面板组件组成高精度反射面,其特征在于：在天线背架上设置有多个用于调整面板组件位姿的多级调整单元，每个面板组件与相邻面板组件都共用一个多级调整单元；
所述的多级调整单元包括作为基准的粗调整盘,粗调整盘与背架相连, 粗调整盘相对高精度反射面的位姿可变,位于粗调整盘上与面板组件一一对应的开有多个长条孔,每个长条孔内都活动连接有一精调螺杆, 精调螺杆与面板组件（15）一一对应的固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种高精度反射面天线组合面板的结构,其特征在于:位于高精度反射面上用于与副面刚性连接的区域为连接区,所述的连接区外侧的区域为外围区,位于连接区外围的面板组件都通过用于调整面板组件平行度的偏转调整单元（a）连接至背架, 位于外围区的面板组件通过用于调整面板组件轴向偏移量的位移调整单元（b）相连接至天线背架。
3.根据权利要求2所述的一种高精度反射面天线组合面板的结构,其特征在于: 所述的位移调整单元（b）包括位移粗调螺杆(b4)、 位移粗调整盘(b2)和位移精调螺杆(b3)，所述的粗调螺杆(b4)螺连至背架上，位移粗调整盘(b2)螺连在位移粗调螺杆(b4)上，位移粗调整盘(b2)上与面板组件一一对应的开有多个长条孔,每个长条孔内都活动连接有一位移精调螺杆(b3), 位移精调螺杆(b3)与面板组件一一对应的固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种高精度反射面天线组合面板的结构,其特征在于:所述的背架由多个拉杆（13）结合形成，拉杆的连接点为螺栓球（b1）。
5.根据权利要求4所述的一种高精度反射面天线组合面板的结构,其特征在于:所述的偏转调整单元（a）包括定位座块(a1)、偏转粗调整盘(a2)和偏移精调螺杆(a5)，偏转粗调整盘（a2）通过多个定位座块(a1)一一对应的与拉杆固定连接，偏转粗调整盘（a2）上与面板组件一一对应的开有多个长条孔,每个长条孔内都活动连接有一偏移精调螺杆(a5), 偏移精调螺杆(a5)与面板组件一一对应的固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种高精度反射面天线组合面板的结构,其特征在于:每个精调螺杆通过上下两个锁紧普通螺母连接于面板组件上，精调螺杆与每个锁紧普通螺母之间都设置有球面垫圈与锥面垫圈。
7.采用如权利要求5所述一种高精度反射面天线组合面板的结构而提供的一种高精度反射面天线组合面板的调整方法，其特征在于：包括权利要求5；
S1: 设计制造天线背架及反射面板：在特定的工装支架上进行天线背架的组装，偏转调整单元（a）和位移调整单元（b）与反射面板的面板支座相连；
S2：安装完成后采用全站仪测量比较面板调整节点球心坐标与理论坐标的差值，直至满足安装要求；
S3:进行外围区型面精度的粗调：通过调整位移粗调螺杆(b4)进而调整多个面板的高度，使得位移粗调整盘(b2)的上表面与面板支座的下表面平行且每个面板支座与位移粗调整盘(b2)表面间距离相等,采用锁紧细牙螺母将位移粗调整盘(b2)的高度固定；
S6: 进行连接区型面精度的粗调：分别旋转支撑定位座快的拉杆进而调整定位座块(a1)的位姿，保证偏转粗调整盘（b2）的上表面与相对应的面板支座的下表面平行且偏转粗调整盘（b2）与面板支座间距离相等，锁紧上述拉杆，最后通过标准件组合将偏转粗调整盘（b2）固定于定位座块(a1)上；
S7:进行外围区型面精度的精调：根据摄影测量结果通过调整位移精调螺杆(b3)相对于位移粗调整盘(b2)内长条孔的位置实现对应面板的周向调整，通过调整位移精调螺杆(b3)相对于面板支座的位置实现对应面板的径向调整，通过调整位移精调螺杆(b3)相对于位移粗调整盘(b2)的高度可实现对应面板的轴向调整；通过调整位移粗调整盘(b2)上下的球面垫圈、锥面垫圈、锁紧普通螺母将位移精调螺杆(b3)固定，球面垫圈与锥面垫圈的配合使用，消除了位移精调螺杆(b3)所受的弯曲，对中性好；
S8:进行连接区型面精度的精调：根据摄影测量结果通过调整偏移精调螺杆(a5)相对于偏转粗调整盘（b2）内长条孔的位置实现对应面板的周向调整，通过调整偏移精调螺杆(a5)相对于面板支座的位置实现对应面板的径向调整，通过调整偏移精调螺杆(a5)相对于偏转粗调整盘（b2）的高度可实现对应面板的轴向调整；通过偏转粗调整盘（b2）上下的球面垫圈、锥面垫圈、锁紧普通螺母将偏移精调螺杆(a5)固定。
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