CN108361510B - 一种超轻高强度高集成的天伺馈装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超轻高强度高集成的天伺馈装置，包括天线组件、发射机、俯仰运动机构、方位传动机构和支撑杆；所述天线组件固定在所述发射机上，所述发射机安装在所述俯仰运动机构的顶部并可带动天线组件相对俯仰运动机构上下俯仰‑10°～+30°的角度；所述方位传动机构安装在所述支撑杆的上端，其顶部与所述俯仰运动机构的底部连接并依次通过俯仰运动机构和发射机带动天线组件可相对支撑杆水平旋转‑175°～+175°的角度。本发明的有益效果是：最大限度的减轻装置的重量和减小装置的体积，并且其具有传动精度高、传动稳定、输出力矩大、噪音小以及可靠性高等优点。

Description

一种超轻高强度高集成的天伺馈装置

技术领域

本发明涉及天伺馈系统，具体涉及一种超轻高强度高集成的天伺馈系统。

背景技术

天伺馈系统在发射和接收电磁波的无线电装备中应用非常广泛，其主要用于通信、气象、天文、电子对抗、陆用雷达、海用雷达、机载雷达等相关领域。随着近代科学技术的飞速发展，特别是机载雷达和用于单兵背负的便携装备的需要，对天伺馈系统的体积和重量也提出了越来越高的要求，不仅要求其体积小、重量轻，而且还要满足集成度高、强刚度高、承载能力大和快速装拆的要求。

通常采用传统的设计方法所得到的天伺馈系统的特点是能满足一定的强刚度和承载能力的要求，但其外形尺寸与重量却无法控制，随着强刚度和承载能力的增大，其体积和重量也相应的增大，随着现代微波通讯技术的飞速发展，一方面要求天伺馈系统的集成度越高越好，承载能力越大越好，而另一方面又要求天伺馈系统的重量和体积越轻越小越好，与此同时还要满足系统的稳定性和可靠性要求，使得采用传统的设计方法得到的天伺馈系统不能满足系统要求。

发明内容

综上所述，为克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种超轻高强度高集成的天伺馈系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种超轻高强度高集成的天伺馈装置，包括天线组件、发射机、俯仰运动机构、方位传动机构和支撑杆；所述天线组件固定在所述发射机上，所述发射机安装在所述俯仰运动机构的顶部并可带动天线组件相对俯仰运动机构上下俯仰-10°～+30°的角度；所述方位传动机构安装在所述支撑杆的上端，其顶部与所述俯仰运动机构的底部连接并依次通过俯仰运动机构和发射机带动天线组件可相对支撑杆水平旋转-175°～+175°的角度。

本发明的有益效果是：最大限度的减轻装置的重量和减小装置的体积，并且其具有传动精度高、传动稳定、输出力矩大、噪音小以及可靠性高等优点。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述俯仰运动机构包括俯仰壳体、俯仰组件和俯仰限位装置；所述俯仰壳体为密闭的壳体，在所述俯仰壳体的两侧分别可转动的设有延伸出俯仰壳体外的所述俯仰组件，每一所述俯仰组件上对应所述俯仰壳体外部的位置处均连接有一支臂，两个所述支臂分别连接所述发射机底部的两端；

所述俯仰限位装置一一对应的设置在所述俯仰组件上，并且所述俯仰限位装置通过插入所述俯仰壳体上不同的俯仰定位孔中来控制所述俯仰组件的转动角度以实现所述发射机带动天线组件上下俯仰-10°～+30°的角度。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过俯仰运动机构实现手动控制天线组件上下俯仰-10°～+30°的角度。

进一步，所述俯仰组件包括俯仰轴、俯仰轴承和端盖；所述俯仰壳体对应所述支臂的位置处设有安装孔，所述俯仰轴通过所述俯仰轴承水平且可转动的安装在所述安装孔内，并且所述俯仰轴的一端延伸出所述俯仰壳体的外部；所述支臂的一端通过套筒联动套装在所述俯仰轴处于所述俯仰壳体外的端部上，其另一端向上连接所述发射机底部对应的位置；所述端盖安装在所述套筒上对应所述俯仰轴端部外侧的位置用于对俯仰轴进行轴向定位。

采用上述进一步方案的有益效果是：实现支臂即天线组件通过俯仰组件可相对俯仰壳体转动做上下俯仰运动。

进一步，所述俯仰限位装置包括支座、定位轴、限位销、弹簧和手柄；所述支座轴向朝所述俯仰壳体的连接在所述套筒的侧壁上；所述定位轴可滑动的处于所述支座内，并且所述定位轴的一端处于所述支座的外部连接所述手柄，其另一端穿过所述支座后朝所述俯仰壳体的方向延伸；所述定位轴上对应所述支座内的位置处设有台肩，所述弹簧套在所述定位轴上，并且所述弹簧的两端分别抵住所述台肩和所述支座端部的内壁；

所述支座的侧壁上水平设有供所述限位销滑动的滑动槽，所述滑动槽的尾部设有朝一侧延伸用于将弹簧压缩一段距离后的限位销卡住定位的卡槽；所述限位销的一端处于所述台肩的内部，其另一端穿过所述滑动槽或者所述卡槽后延伸到所述支座的外部，并且所述限位销处于所述卡槽内时所述定位轴靠近所述俯仰壳体的端部脱出所述俯仰定位孔；

所述俯仰定位孔处于所述俯仰壳体的侧壁上对应所述定位轴端部的位置处，并且所述俯仰定位孔有若干个，所有的所述俯仰定位孔以俯仰轴为中心成一定弧度布置在所述俯仰壳体侧壁上相应的位置处；所述定位轴插入不同的所述俯仰定位孔后控制所述套筒绕所述俯仰轴转动不同的角度以实现所述发射机带动天线组件上下俯仰-10°～+30°的角度。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过俯仰限位装置带动天线组件上下俯仰的角度处于-10°～+30°的范围内。

进一步，所述方位传动机构包括方位壳体、方位轴、回转轴承、传动衬套、电机减速器一体机和伺服控制及信号处理单元；所述方位壳体的顶部设有一圈凸台，所述俯仰壳体的底部设有一圈与所述凸台相对应的凹槽，所述方位壳体通过所述凸台与所述凹槽的卡合密封固定在所述俯仰壳体的底部；在所述方位壳体底部内的中间位置设有底座，所述方位壳体内对应在所述底座上部的位置设有所述回转轴承，并且所述回转轴承的外圈与所述底座固定连接；所述回转轴承外圈的侧壁上设有轮齿，所述方位壳体内对应所述回转轴承的外侧设有与回转轴承的轮齿相互啮合的齿轮；

所述传动衬套的底部与所述回转轴承的内圈固定连接，其顶部连接所述方位壳体的顶部；所述方位轴的下端通过法兰盘固定在所述底座上，其上端依次穿过所述回转轴承的内圈、所述传动衬套和所述方位壳体的顶部后进入到所述俯仰壳体的内部；所述方位轴上对应所述传动衬套内部的位置套装有编码器；

所述电机减速器一体机处于所述俯仰壳体内，其输出端穿过所述方位壳体的顶部后连接驱动所述齿轮转动以实现所述方位壳体绕所述方位轴转动并带动所述俯仰壳体旋转，进而通过所述发射机带动天线组件相对支撑杆水平旋转-175°～+175°的角度；

所述伺服控制及信号处理单元通过支柱处于所述俯仰壳体内并对天线组件接收的回波信号进行处理，再将信号处理的数据通过电缆输送至控制终端并进行回波图像显示。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过方位传动机构带动天线组件相对支撑杆水平旋转-175°～+175°的角度。

进一步，所述方位传动机构还包括控制所述天线组件相对支撑杆在-175°～+175°的角度内水平旋转的电限位拨片和电限位开关组件；所述电限位拨片套装在所述方位轴的顶部并位于所述俯仰壳体的内部；所述电限位开关组件包括左限位光电开关、右限位光电开关和安装板，所述安装板处于在所述俯仰壳体内的底部与所述电限位拨片相对应的位置处，所述左限位光电开关和所述右限位光电开关以方位轴为中心相互间隔一定角度固定在所述安装板上，并且所述左限位光电开关和所述右限位光电开关随所述方位壳体和所述俯仰壳体转动遮挡到所述电限位拨片时的位置分别对应所述天线组件在旋转角度内的两个极限位置。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过电限位拨片和电限位开关组件控制天线组件相对支撑杆水平旋转的角度处于-175°～+175°的范围内。

进一步，所述方位传动机构还包括克服所述方位壳体异常工作或停止转动后的惯性以保证天线组件在相应角度范围内旋转的方位限位装置，所述方位限位装置包括限位扫块和限位挡块；所述限位扫块固定在所述方位壳体内的底部，所述限位挡块连接在所述底座的一侧与所述限位扫快相对应的位置并用于在所述方位壳体转动超过极限角度后接触并阻挡限位扫块以保证天线组件停止旋转。

采用上述进一步方案的有益效果是：保证天线组件的工作安全，确保其相对支撑杆水平旋转相应的角度，避免在工作异常情况下损坏内部器件。

进一步，所述方位壳体内的底部设有第一插座；所述第一插座通过第一电缆连接所述电机并向电机供电以控制电机的运行；所述第一插座还通过第四电缆分别连接外部的电池组件和主控计算机；在所述方位壳体内的底部还设有控制外部的电池组件通过所述第四电缆是否与所述第一电缆连通的电源开关，所述电源开关设有延伸出所述方位壳体外部并控制其动作的手柄；

所述方位壳体内的底部还设有在高原环境中防止方位壳体内部器件由于压力过大而损坏的泄压阀。

采用上述进一步方案的有益效果是：控制方位传动机构的运行，扩大装置适用的范围。

进一步，所述支臂的侧壁上设有第二插座，所述第二插座通过第二电缆连接所述发射机，所述第二插座还通过第三电缆连接所述伺服控制及信号处理单元；

所述俯仰轴对应所述俯仰壳体内部的位置轴向设有一段通孔；所述第三电缆的一端连接所述第二插座，其另一端穿入所述俯仰轴沿着通孔进入到所述俯仰壳体的内部后连接所述伺服控制及信号处理单元。

采用上述进一步方案的有益效果是：实现伺服控制及信号处理单元与发射机的电连接。

进一步，所述俯仰壳体的侧面上设有用于对其内部器件进行检查和维修的检修口，所述检修口上可拆卸的安装有将其密封的盖板。

采用上述进一步方案的有益效果是：由于伺服控制及信号处理单元、电机减速器一体机等电子器件全部集成在方位壳体的顶部、俯仰壳体的内部，因此打开盖板即可对这些电子器件进行调试、维护和维修。

附图说明

图1为本发明的整体三维图；

图2为俯仰运动机构与方位传动机构的装配三维正视图；

图3为发射机、俯仰运动机构与方位传动机构的装配三维后视图；

图4为图3的局部放大三维图；

图5为图4去除套筒和俯仰限位装置后的三维图；

图6为俯仰限位装置的三维图；

图7为俯仰限位装置的剖视三维图；

图8为俯仰组件的平面图；

图9为俯仰限位装置和俯仰组件装配后的剖视三维图；

图10为方位壳体内部的三维图；

图11为俯仰壳体内部和方位壳体顶部的三维图；

图12为电机减速器一体机连接驱动齿轮的三维图；

图13为本发明整体的剖视平面图；

图14为图13的局部放大剖视平面图；

图15为电限位开关组件的三维图；

图16为方位壳体底部的局部三维图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、天线组件；2、发射机；3、俯仰运动机构；4、方位传动机构；5、支撑杆；6、方位壳体；7、齿轮；8、第三电缆：9、回转轴承；10、限位扫块；11、电源开关；12、第一插座；13、电机减速器一体机；14、俯仰壳体；15、盖板：16、电限位拨片；17、锁紧螺母组件；18、伺服控制及信号处理单元；19、支臂；20、台肩；21、套筒；22、轮齿；23、支柱；24、电限位开关组件；25、方位轴；26、编码器；27、传动衬套；28、限位挡块；29、底座；30、俯仰限位装置；31、泄压阀；32、左限位光电开关；33、第一紧固件组；34、安装板；35、右限位光电开关；36、第二紧固件组；37、圆螺母；38、俯仰定位孔；39、支座；40、手柄；41、滑动槽；42、卡槽；43、定位轴；44、限位销；45、弹簧；46、固定销；47、通孔；48、第二插座；49、止动垫圈；50、端盖；51、俯仰轴；52、平键；53、毛毪；54、俯仰衬套；55、俯仰轴承；56、电机；57、减速器；58、安装座；59、轴套。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种超轻高强度高集成的天伺馈装置，包括天线组件1、发射机2、俯仰运动机构3、方位传动机构4和支撑杆5。所述天线组件1固定在所述发射机2上，所述发射机2安装在所述俯仰运动机构3的顶部并可带动天线组件1相对俯仰运动机构3上下俯仰-10°～+30°的角度。所述方位传动机构4安装在所述支撑杆5的上端，其顶部与所述俯仰运动机构3的底部连接并依次通过俯仰运动机构3和发射机2带动天线组件1可相对支撑杆5水平旋转-175°～+175°的角度。发射机2产生高功率的射频脉冲，经过收发开关和馈线系统送到天线组件1中的辐射器，辐射到反射面上，然后以平面波形式定向辐射到空间，从分布在天线波束立体角内的目标反射回来的射频能量被天线收集，并经过馈线系统和收发开关进入接收系统，进行信号处理，然后将信号处理的数据通过电缆输送至控制终端并进行回波图像显示等。

如图2-4所示，所述俯仰运动机构3包括俯仰壳体14、俯仰组件和俯仰限位装置30。所述俯仰壳体14为密闭的镁合金材质制成的壳体，其采用镁合金板电子束焊接成形，再进行机械加工而成。在所述俯仰壳体14的两侧分别可转动的设有延伸出俯仰壳体14外的所述俯仰组件，每一所述俯仰组件上对应所述俯仰壳体14外部的位置处均连接有一支臂19，两个所述支臂19分别连接所述发射机2底部的两端。所述俯仰限位装置30一一对应的设置在所述俯仰组件上，并且所述俯仰限位装置30通过插入所述俯仰壳体14上不同的俯仰定位孔38中来控制所述俯仰组件的转动角度以实现所述发射机2带动天线组件1上下俯仰-10°～+30°的角度。

如图8所示，所述俯仰组件包括俯仰轴51、俯仰轴承55和端盖50。所述俯仰壳体14对应所述支臂19的位置处设有安装孔，所述俯仰轴51通过所述俯仰轴承55水平且可转动的安装在所述安装孔内，并且所述俯仰轴51的一端延伸出所述俯仰壳体14的外部。所述支臂19的一端通过套筒21和平键52联动套装在所述俯仰轴51处于所述俯仰壳体14外的端部上，其另一端向上连接所述发射机2底部对应的位置。所述端盖50安装在所述套筒21上对应所述俯仰轴51端部外侧的位置用于对俯仰轴51进行轴向定位。俯仰壳体14左右两侧的两组俯仰组件的结构形式完全相同，具有完全的互换性，模块化、标准化程度高，处于左侧俯仰组件的安装装配方式如下：将俯仰衬套54通过紧固件固定在俯仰壳体14左边的轴孔上，并在凹槽内装上毛毪53，接着将俯仰轴51装入俯仰衬套54中，再将俯仰轴承55从俯仰轴51的右端套入，一直到轴承端面与俯仰衬套54的端面接触为止，再从俯仰轴51的右端依次套入轴套59、止动垫圈49和圆螺母37，最后在俯仰轴51的左边依次装上平键52、左侧的支臂19和端盖50，完成左侧俯仰组件的装配，而右侧俯仰组件的装配过程刚好与左侧俯仰组件的装配过程相反。

如图6和7所示，所述俯仰限位装置30包括支座39、定位轴43、限位销44、弹簧45和手柄40。所述支座39轴向朝所述俯仰壳体14的连接在所述套筒21的侧壁上。所述定位轴43可滑动的处于所述支座39内，并且所述定位轴43的一端处于所述支座的外部连接所述手柄40，其另一端穿过所述支座39后朝所述俯仰壳体14的方向延伸。所述定位轴43上对应所述支座39内的位置处设有台肩20，所述弹簧45套在所述定位轴43上，并且所述弹簧45的两端分别抵住所述台肩20和所述支座39端部的内壁。所述支座39的侧壁上水平设有供所述限位销44滑动的滑动槽41，所述滑动槽41的尾部设有朝一侧延伸用于将弹簧45压缩一段距离后的限位销44卡住定位的卡槽42。所述限位销44的一端处于所述台肩20的内部，其另一端穿过所述滑动槽41或者所述卡槽42后延伸到所述支座39的外部，并且所述限位销44处于所述卡槽42内时所述定位轴43靠近所述俯仰壳体14的端部脱出所述俯仰定位孔38。先将弹簧45套入定位轴43上的直径大的一端，再将它们从支座39的开口处穿过其内腔，再穿出支座39上的圆孔，将定位轴43往支座39内腔挤压，使定位轴43上的销孔对准支座39上的滑动槽41，并将限位销44压配进入定位轴43上的台肩20内的销孔中，然后将手柄40装入定位轴43上的直径大的一端，配打销孔并装入固定销46，最后使手柄40和定位轴43连接起来，便于拉拔操作，使限位销44往返于滑动槽41和卡槽42，完成天线组件1的仰角位置的调整。

如图5所示，所述俯仰定位孔38处于所述俯仰壳体14的侧壁上对应所述定位轴43端部的位置处，并且所述俯仰定位孔38有若干个，所有的所述俯仰定位孔38以俯仰轴51为中心成一定弧度布置在所述俯仰壳体14侧壁上相应的位置处。所述定位轴43插入不同的所述俯仰定位孔38后控制所述套筒21绕所述俯仰轴51转动不同的角度以实现所述发射机2带动天线组件1上下俯仰-10°～+30°的角度。

如图10和11、13和14所示，所述方位传动机构4包括方位壳体6、方位轴25、回转轴承9、传动衬套27、电机减速器一体机13和伺服控制及信号处理单元18。方位壳体6采用镁合金板机械加工成形，表面微弧氧化处理，方位轴25和回转轴承9采用合金钢材料，其余材料均为铝合金，对于需要有螺纹的铝件，在螺纹处镶嵌钢丝螺套，以保证零部件之间的紧固，这种方式可以最大限度的减轻重量，减小体积。方位壳体6的顶部设有一圈凸台，所述俯仰壳体14的底部设有一圈与所述凸台相对应的凹槽，所述方位壳体6通过所述凸台与所述凹槽的卡合密封固定在所述俯仰壳体14的底部。具体如下：俯仰壳体14的下端设有长方形的开口，这个开口的平面是固定安装在方位壳体6的上方，这个开口的平面上设有凹槽，与方位壳体6上的凸台进行配合，方位壳体6通过八个安装孔，将紧固件固定在俯仰壳体14下端开口平面螺纹中，俯仰壳体14下端平面中的凹槽与方位壳体6上的凸台主要是起密封作用，防止水和沙尘等的进入。在所述方位壳体6底部内的中间位置设有底座29，所述方位壳体6内对应在所述底座29上部的位置设有所述回转轴承9，并且所述回转轴承9的外圈与所述底座29固定连接。所述回转轴承9外圈的侧壁上设有轮齿22，所述方位壳体6内对应所述回转轴承9的外侧设有与回转轴承9的轮齿22相互啮合的齿轮7。所述传动衬套27的底部与所述回转轴承9的内圈固定连接，其顶部连接所述方位壳体6的顶部。所述方位轴25的下端通过法兰盘固定在所述底座29上，其上端依次穿过所述回转轴承9的内圈、所述传动衬套27和所述方位壳体6的顶部后进入到所述俯仰壳体14的内部。所述方位轴25上对应所述传动衬套27的内部位置套装有编码器26。为保证同心度，传动衬套27下部设有定位用的轴伸端，并将轴伸端延伸至回转轴承9的内圈中，带外齿即轮齿22的回转轴承9的外环与底座29连接，方位轴25的法兰盘从底部安装在底座29上，方位轴25穿过回转轴承9、传动衬套27和方位壳体6的顶部伸入到俯仰壳体14中，由于方位轴25和底座29是连接在一起的，所以方位轴25和底座29作为方位传动的固定部分，也就是说回转轴承9的外圈是固定不动的，所有装在回转轴承9的内环上的零部件都是运动的。因此，支撑杆5的上端通过紧固件固定在底座29上，根据需要可设成不同的长度，支撑杆5的下端可固定在地面上、三脚架上或方舱上等任何需要架设的位置。在方位轴25上依次套装编码器26和方位电限位拨片16，用锁紧螺母组件17进行轴向固定，编码器26的转动法兰通过紧固件连接在传动衬套27上，使编码器26的定子固定在方位轴25上，转子固定在传动衬套27上，以保证其正常工作。

所述伺服控制及信号处理单元18通过支柱23处于所述俯仰壳体14内并对天线组件1接收的回波信号进行处理，再将信号处理的数据通过电缆输送至控制终端并进行回波图像显示。先将支柱23固定在方位壳体6的顶部，然后将伺服控制及信号处理单元18用紧固件连接在支柱23上，伺服控制及信号处理单元18根据空间安装要求，可以分成多块板结构，每块板之间均可用支柱23进行隔开和安装，其主要功能是控制天线组件1的运动姿态并对通过天线组件接收的回波信号进行处理，然后将信号处理的数据通过电缆输送至控制终端并进行回波图像显示等。

如图3所示，所述支臂19的侧壁上设有第二插座48，所述第二插座48通过第二电缆连接所述发射机2，所述第二插座48还通过第三电缆8连接所述伺服控制及信号处理单元18。如图9所示，所述俯仰轴51对应所述俯仰壳体14内部的位置轴向设有一段通孔47。所述第三电缆8的一端连接所述第二插座48，其另一端穿入所述俯仰轴51沿着通孔47进入到所述俯仰壳体14的内部后连接所述伺服控制及信号处理单元18。所述方位壳体6内的底部设有第一插座12，所述第一插座12通过第一电缆连接所述电机56并向电机56供电以控制电机56的运行。所述第一插座12还通过所述第四电缆分别连接外部的电池组件和主控计算机。在所述方位壳体6内的底部还设有控制外部的电池组件通过所述第四电缆是否与所述第一电缆连通的电源开关11，所述电源开关11设有延伸出所述方位壳体6外部并控制其动作的手柄。在终端计算机上，发出运动命令，电机56开始工作，电机转动带动减速器57运转，从而使齿轮7转动，齿轮7与回转轴承9的外齿啮合，由于回转轴承9的外齿是固定的，所以齿轮7即绕着回转轴承9的外齿运转，从而带动方位壳体6运转，俯仰运动机构3与方位壳体6连接，天线组件1又与俯仰运动机构3连接，因此齿轮7的转动最终可带动天线组件1进行方位-175°～+175°的角度运转。

所述俯仰壳体14的侧面上设有用于对其内部器件进行检查和维修的检修口，所述检修口上可拆卸的安装有将其密封的盖板15。在俯仰壳体14的一个侧面还设有一个长方形的开口，在这个开口的四周设有密封槽，用于安装Ο型橡胶绳，此开口将盖板15通过紧固件与俯仰壳体14连接，使俯仰运动机构6形成一个密闭的腔体，满足三防要求。由于伺服驱动、伺服控制、信号处理电路和电限位开关组件全部集成在方位壳体6的顶部、俯仰壳体14的内部，因此，打开盖板15即可对这些电子器件进行调试、维护和维修。如图16所示，所述方位壳体6内的底部还设有在高原环境中防止方位壳体6内部器件由于压力过大而损坏的泄压阀31。

如图12所示，所述电机减速器一体机13处于所述俯仰壳体14内，其输出端穿过所述方位壳体6的顶部后连接驱动所述齿轮7转动以实现所述方位壳体6绕所述方位轴25转动并带动所述俯仰壳体14旋转，进而通过所述发射机2带动天线组件1相对支撑杆5水平旋转-175°～+175°的角度。电机减速器一体机13由电机56、减速器57、安装座58组成，电机56的安装面与减速器57的输入端连接在一起，减速器57的输出端的止口与安装座58的孔配合，减速器57输出端的端面与安装座58连接，其轴穿出安装座58，齿轮7套装在减速器57的输出轴上，用平键来传递动力，齿轮7的端面用挡圈进行轴向固定。

所述方位传动机构4还包括控制所述天线组件1相对支撑杆5在-175°～+175°的角度内水平旋转的电限位拨片16和电限位开关组件24。所述电限位拨片16套装在所述方位轴25的顶部并位于所述俯仰壳体14的内部。如图15所示，所述电限位开关组件24包括左限位光电开关32、右限位光电开关35和安装板34，所述安装板34处于在所述俯仰壳体14内即方位壳体6的顶部，并且安装板34的位置与所述电限位拨片16相对应，所述左限位光电开关34和所述右限位光电开关35以方位轴25为中心相互间隔一定角度固定在所述安装板34上，左限位光电开关32用第一紧固件组33与安装板34连接在一起，右限位光电开关35用第二紧固件组36与安装板34连接在一起，并且所述左限位光电开关34和所述右限位光电开关35随所述方位壳体6和所述俯仰壳体14转动遮挡到所述电限位拨片16时的位置分别对应所述天线组件1在旋转角度内的两个极限位置。方位电限位开关组件24与方位壳体6连接,由于电限位拨片16是套装在方位轴25上固定不动,而电限位开关组件24是随方位壳体6运动的,当天线组件1相对支撑杆5水平旋转到角度-175°和+175°两处极限位置时,左限位光电开关32和右限位光电开关35会促使天线组件1进行反向运动，从而保证技术指标要求。

所述方位传动机构4还包括克服所述方位壳体6异常工作或停止转动后的惯性以保证天线组件1在相应角度范围内旋转的方位限位装置，所述方位限位装置包括限位扫块10和限位挡块28。所述限位扫块10固定在所述方位壳体6内的底部，所述限位挡块28连接在所述底座29的一侧与所述限位扫快10相对应的位置并用于在所述方位壳体6转动超过极限角度后接触并阻挡限位扫块28以使天线组件1停止旋转。

方位限位挡块28通过紧固件连接在底座29上，方位限位扫块10随方位壳体6作旋转运动，当方位旋转角度超过-175°和+175°两个极限位置时，方位限位扫块10与方位限位挡块28接触，阻止方位壳体6转动，起到机械安全保护作用。该天伺馈装置采用如下三重保护，以保护装置运动的安全：第一重保护是软件保护，系统工作异常时，软件及时对系统进行断电；第二重保护是电气保护，当软件保护失灵时，采用左限位光电开关32和右限位光电开关35对系统强行断电；第三重保护是机械保护，当系统断电后，由于惯性天线组件1仍继续运动，此时采用限位扫块10与限位挡块28的接触使天线组件1停止运动，保证天线组件1的使用安全。

方位传动机构4中，为了保证安装在方位壳体6上的各零部件能满足防水、防潮、防盐雾和防沙尘的要求，在方位壳体6的底部设置了底盖，底盖与方位壳体6固定连接，两者之间采用了迷宫式密封方式，在不增加结构件的条件下满足上述要求，不仅减小了系统的体积和减轻了系统的重量，而且可靠性更高，以起到更好的密封效果。在方位壳体6的顶部设置有电机减速器一体机13、方位电限位开关组件24和伺服控制及信号处理单元18等电气组件，由于这些组件的防水、防潮、防盐雾和防沙尘的要求更高，采用在方位壳体6的顶部边缘设置防护凸台，在俯仰运动机构3的底部安装面设置凹槽，两者进行凹凸配合后，并用紧固件将它们连接起来，以达到防护要求。

该天伺馈装置的工作原理如下：

先进行内部电缆的连接，第三电缆8连接在第二插座48和伺服控制及信号处理单元18上，第一电缆的一端连接在电机56上，另一端连接在第一插座12的内部上，这在装配过程中就已经完成，并将电缆整齐排列并分别固定在俯仰壳体14和方位壳体6内，然后将外部第二电缆分别连接在发射机2、天线组件1上，并将2根电缆分别把两个第二插座48与发射机2连接，作用是供电和信号传递，再将外部第四电缆的一端连接在方位传动机构4底部的第一插座12的外部上，另一端分别连接在电池组件和计算机控制终端，然后打开电源开关11，系统通电，电源开关11是控制保护开关，只有打开电源开关11，电机56才能正常供电。减速器57的输入轴是插入在电机56的输出轴孔中，齿轮7是套在减速器57的输出轴上，因此电机56的运行将带动减速器57运行，从而带动齿轮7的转动。在控制终端界面中，运行方位转动命令，电机56启动，电机56转动后带动减速器57运转，使齿轮7运转，齿轮7与回转轴承9的外齿啮合，由于回转轴承9的外圈是安装在底座29上，而支撑杆5又是安装在底座29上，底座29是固定不动的，因此，除回转轴承9的外圈、底座29和支撑杆5这三个零件外，回转轴承9的内圈带动方位壳体6、俯仰壳体14以及安装在其内的所有电气器件和结构件进行方位-175°～+175°角度的运转，由于天线组件1和发射机2安装在左右支臂19上，因此，两支臂19也随着进行方位-175°～+175°角度的运转，以实现天线组件1的跟踪、扫描等工作。对于天线组件1俯仰-10°～+30°的角度调整，则是采用手动的方式，分别将两边的仰角限位装置30中的手柄40向外拔出同时旋转，使限位销44沿着滑动槽41移动到卡槽42，此时定位轴43脱离出俯仰定位孔38，天线组件1可以进行仰角转动，按照刻度可在-10°～+30°的角度范围内进行转动，当转动到需要的角度时，将手柄40旋转到滑动槽41中，依靠弹簧45的弹力，限位销44自动回到滑动槽41的另外一端，此时定位轴43插入俯仰定位孔38中，以实现天线组件1的仰角运动。

该天伺馈装置材料主要由镁合金、铝合金和合金钢三种材料组成，强刚度要求高的关键零部件采用合金钢材料，为减轻重量所有外壳采用镁合金材料，其它的强刚度要求不高的零部件均采用铝合金材料。不仅保证天伺馈装置的强刚度，而且承载能力大，承载能力可高达天伺馈系统本身重量的四倍，同时极大地减小其体积、减轻其重量，很好地满足了机载雷达和用于单兵背负的便携式装备的需求。具体如下：天伺馈装置含俯仰运动机构3和方位传动机构4的重量为7kg，天伺馈装置含天线组件1和发射机2的重量为12kg，支撑杆5的重量为3kg，天伺馈装置的总重量为22kg，可以分为两个运输单元进行单兵携带，每个单元的重量均低于15kg，满足GJB5662(便捷式通信对抗设备通用规范)对便捷式装备的重量要求。

综上所述，与现有技术相比，本发明的特点在于：

1、方位传动机构4采用电机减速器一体机13、回转轴承9等一体化，可最大限度的减轻重量和减小体积，并且传动精度高、传动稳定、输出力矩大、噪音小、可靠性高；

2、方位壳体6是采用镁合金板直接机械加工而成，能承受较大的载荷，在方位壳体6的底部开口处，设有盖板15，既便于安装电气元器件，又便于调试、维修和拆卸；

3、俯仰壳体14是采用镁合金板通过电子束焊接成壳体，然后再进行机械加工而成，这种方式不仅承载能力大，而且体积小、重量轻、成本低、材料利用率高；

4、伺服驱动、伺服控制、信号处理电路和电气安全装置全部集成在方位壳体6的上方、俯仰壳体14的内部，集成度高，大大减少对外接口电缆数，不仅提高了系统的可靠性，可维修性，而且减轻了重量，空间利用率高；

5、回转轴承9、齿轮传动和机械安全装置等全部集成在方位壳体6的内部，使电气元器件和机械零部件相对隔离，互相干扰小，模块化程度高，便用不同专业的人员调试和维修；

6、将回转轴承9和末级齿轮集成在一起，大大减少了安装的结构件，同时采用一个底座29零件，完成多种不同的任务，它不仅是回转轴承9的固定支座、而且也是机械安全装置的安装支座，还是支撑杆5的固定支座，同时在底座29上还设有角度指示，指示方位的旋转角度，这样使结构更紧凑，在提高精度、提高可靠性、满足强刚度要求的同时，最大限度地减小系统的体积，减轻系统的重量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种超轻高强度高集成的天伺馈装置，其特征在于，包括天线组件（1）、发射机（2）、俯仰运动机构（3）、方位传动机构（4）和支撑杆（5）；所述天线组件（1）固定在所述发射机（2）上，所述发射机（2）安装在所述俯仰运动机构（3）的顶部并可带动天线组件（1）相对俯仰运动机构（3）上下俯仰-10°～+30°的角度；所述方位传动机构（4）安装在所述支撑杆（5）的上端，其顶部与所述俯仰运动机构（3）的底部连接并依次通过俯仰运动机构（3）和发射机（2）带动天线组件（1）可相对支撑杆（5）水平旋转-175°～+175°的角度；

所述俯仰运动机构（3）包括俯仰壳体（14）、俯仰组件和俯仰限位装置（30）；所述俯仰壳体（14）为密闭的壳体，在所述俯仰壳体（14）的两侧分别可转动的设有延伸出俯仰壳体（14）外的所述俯仰组件，每一所述俯仰组件上对应所述俯仰壳体（14）外部的位置处均连接有一支臂（19），两个所述支臂（19）分别连接所述发射机（2）底部的两端；

所述俯仰限位装置（30）一一对应的设置在所述俯仰组件上，并且所述俯仰限位装置（30）通过插入所述俯仰壳体（14）上不同的俯仰定位孔（38）中来控制所述俯仰组件的转动角度以实现所述发射机（2）带动天线组件（1）上下俯仰-10°～+30°的角度；

所述俯仰组件包括俯仰轴（51）、俯仰轴承（55）和端盖（50）；所述俯仰壳体（14）对应所述支臂（19）的位置处设有安装孔，所述俯仰轴（51）通过所述俯仰轴承（55）水平且可转动的安装在所述安装孔内，并且所述俯仰轴（51）的一端延伸出所述俯仰壳体（14）的外部；所述支臂（19）的一端通过套筒（21）联动套装在所述俯仰轴（51）处于所述俯仰壳体（14）外的端部上，其另一端向上连接所述发射机（2）底部对应的位置；所述端盖（50）安装在所述套筒（21）上对应所述俯仰轴（51）端部外侧的位置用于对俯仰轴（51）进行轴向定位；

所述俯仰限位装置（30）包括支座（39）、定位轴（43）、限位销（44）、弹簧（45）和手柄（40）；所述支座（39）轴向朝所述俯仰壳体（14）的连接在所述套筒（21）的侧壁上；所述定位轴（43）可滑动的处于所述支座（39）内，并且所述定位轴（43）的一端处于所述支座的外部连接所述手柄（40），其另一端穿过所述支座（39）后朝所述俯仰壳体（14）的方向延伸；所述定位轴（43）上对应所述支座（39）内的位置处设有台肩（20），所述弹簧（45）套在所述定位轴（43）上，并且所述弹簧（45）的两端分别抵住所述台肩（20）和所述支座（39）端部的内壁；

所述支座（39）的侧壁上水平设有供所述限位销（44）滑动的滑动槽（41），所述滑动槽（41）的尾部设有朝一侧延伸用于将弹簧（45）压缩一段距离后的限位销（44）卡住定位的卡槽（42）；所述限位销（44）的一端处于所述台肩（20）的内部，其另一端穿过所述滑动槽（41）或者所述卡槽（42）后延伸到所述支座（39）的外部，并且所述限位销（44）处于所述卡槽（42）内时所述定位轴（43）靠近所述俯仰壳体（14）的端部脱出所述俯仰定位孔（38）；

所述俯仰定位孔（38）处于所述俯仰壳体（14）的侧壁上对应所述定位轴（43）端部的位置处，并且所述俯仰定位孔（38）有若干个，所有的所述俯仰定位孔（38）以俯仰轴（51）为中心成一定弧度布置在所述俯仰壳体（14）侧壁上相应的位置处；所述定位轴（43）插入不同的所述俯仰定位孔（38）后控制所述套筒（21）绕所述俯仰轴（51）转动不同的角度以实现所述发射机（2）带动天线组件（1）上下俯仰-10°～+30°的角度；

所述方位传动机构（4）包括方位壳体（6）、方位轴（25）、回转轴承（9）、传动衬套（27）、电机减速器一体机（13）和伺服控制及信号处理单元（18）；所述方位壳体（6）的顶部设有一圈凸台，所述俯仰壳体（14）的底部设有一圈与所述凸台相对应的凹槽，所述方位壳体（6）通过所述凸台与所述凹槽的卡合密封固定在所述俯仰壳体（14）的底部；在所述方位壳体（6）底部内的中间位置设有底座（29），所述方位壳体（6）内对应在所述底座（29）上部的位置设有所述回转轴承（9），并且所述回转轴承（9）的外圈与所述底座（29）固定连接；所述回转轴承（9）外圈的侧壁上设有轮齿（22），所述方位壳体（6）内对应所述回转轴承（9）的外侧设有与回转轴承（9）的轮齿（22）相互啮合的齿轮（7）；

所述传动衬套（27）的底部与所述回转轴承（9）的内圈固定连接，其顶部连接所述方位壳体（6）的顶部；所述方位轴（25）的下端通过法兰盘固定在所述底座（29）上，其上端依次穿过所述回转轴承（9）的内圈、所述传动衬套（27）和所述方位壳体（6）的顶部后进入到所述俯仰壳体（14）的内部；所述方位轴（25）上对应所述传动衬套（27）内部的位置套装有编码器（26）；

所述电机减速器一体机（13）处于所述俯仰壳体（14）内，其输出端穿过所述方位壳体（6）的顶部后连接驱动所述齿轮（7）转动以实现所述方位壳体（6）绕所述方位轴（25）转动并带动所述俯仰壳体（14）旋转，进而通过所述发射机（2）带动天线组件（1）相对支撑杆（5）水平旋转-175°～+175°的角度；

所述伺服控制及信号处理单元（18）通过支柱（23）处于所述俯仰壳体（14）内并对天线组件（1）接收的回波信号进行处理，再将信号处理的数据通过电缆输送至控制终端并进行回波图像显示；

所述方位传动机构（4）还包括控制所述天线组件（1）相对支撑杆（5）在-175°～+175°的角度内水平旋转的电限位拨片（16）和电限位开关组件（24）；所述电限位拨片（16）套装在所述方位轴（25）的顶部并位于所述俯仰壳体（14）的内部；所述电限位开关组件（24）包括左限位光电开关（32）、右限位光电开关（35）和安装板（34），所述安装板（34）处于在所述俯仰壳体（14）内的底部与所述电限位拨片（16）相对应的位置处，所述左限位光电开关（32）和所述右限位光电开关（35）以方位轴（25）为中心相互间隔一定角度固定在所述安装板（34）上，并且所述左限位光电开关（32）和所述右限位光电开关（35）随所述方位壳体（6）和所述俯仰壳体（14）转动遮挡到所述电限位拨片（16）时的位置分别对应所述天线组件（1）在旋转角度内的两个极限位置；

所述方位传动机构（4）还包括克服所述方位壳体（6）异常工作或停止转动后的惯性以保证天线组件（1）在相应角度范围内旋转的方位限位装置，所述方位限位装置包括限位扫块（10）和限位挡块（28）；所述限位扫块（10）固定在所述方位壳体（6）内的底部，所述限位挡块（28）连接在所述底座（29）的一侧并与所述限位扫块（10）相对应的位置用于在所述方位壳体（6）转动超过极限角度后接触限位挡块（28）以使天线组件（1）停止旋转；

所述方位壳体（6）的底部设有第一插座（12），所述第一插座（12）通过第一电缆连接所述电机（56）并向电机（56）供电以控制电机（56）的运行；所述第一插座（12）还通过第四电缆分别连接外部的电池组件和主控计算机；在所述方位壳体（6）内的底部还设有控制外部的电池组件通过所述第四电缆是否与所述第一电缆连通的电源开关（11），所述电源开关（11）设有延伸出所述方位壳体（6）外部控制其动作的手柄；

所述方位壳体（6）内的底部还设有在高原环境中防止方位壳体（6）内部器件由于压力过大而损坏的泄压阀（31）。

2.根据权利要求1 所述的超轻高强度高集成的天伺馈装置，其特征在于，所述支臂（19）上设有第二插座（48），并且所述第二插座（48）通过第二电缆连接所述发射机（2），所述第二插座（48）还通过第三电缆（8）连接所述伺服控制及信号处理单元（18）；

所述俯仰轴（51）对应所述俯仰壳体（14）内部的位置轴向设有一段通孔（47）；所述第三电缆（8）的一端连接所述第二插座（48），其另一端穿入所述俯仰轴（51）沿着通孔（47）进入到所述俯仰壳体（14）的内部后连接所述伺服控制及信号处理单元（18）。

3.根据权利要求1 所述的超轻高强度高集成的天伺馈装置，其特征在于，所述俯仰壳体（14）的侧面上设有用于对其内部器件进行检查和维修的检修口，所述检修口上可拆卸的安装有将其密封的盖板（15）。