CN109061574B - 一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组 - Google Patents

一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组，该装置体积小、占地面积小、分辨率高、探测距离远，可以方便地安装在车顶进行移动式探测。一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组，主要由升降杆组(4)、方位座组(1)、支架组(2)、接收天线杆组(3)；接收天线杆组安装在支架组上，支架组安装在方位座组上，方位座组安装在升降杆组上，方位座组带动支架组旋转。

Description

一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组
技术领域
本发明涉及一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组，尤其是可以旋转，可以折叠、展开的小型化高频地波雷达接收天线阵列组。
背景技术
高频地波雷达是一种主要用于探测海面风场、浪场、流场的气象雷达。目前，常用的高频地波雷达接收天线阵为前六后二的八单元非直线阵，其天线间距达十八米，整个相控阵天线占地面积广，造价成本高，而且在地势险峻的沿海岸边和偏远的小型岛屿上选址困难，施工困难。小型便携式高频地波雷达天线有单极子交叉环接收天线和交叉环收发公用天线，虽然占地面积小，天线数量少，安装方便，但分辨率低、探测距离近，可靠性也远不及性能稳定的八单元非直线阵。
发明内容
本发明提供了一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组，该装置体积小、占地面积小、分辨率高、探测距离远，可以方便地安装在车顶进行移动式探测。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组，主要由升降杆组(4)、方位座组(1)、支架组(2)、接收天线杆组(3)组成；接收天线杆组安装在支架组上，支架组安装在方位座组上，方位座组安装在升降杆组上，方位座组带动支架组旋转。
进一步地，所述方位座组(1)主要由上壳体(6)、下壳体(7)、主轴(8)、轴承(9)、旋转座(10)、力矩电机转子(11)、力矩电机定子(12)、编码器(13)、导电滑环(14)、插座组(15)、方位锁定机构(16)组成；主轴(8)外径上固定轴承(9)和力矩电机转子(11)，轴承(9)安装在上壳体(6)的轴承座上，旋转座(10)固定在主轴(8)的上端面上，主轴(8)下端固定导电滑环(14)的转子和编码器(13)的转轴，导电滑环(14)的定子和编码器(13)的外壳通过转接套固定在上壳体(6)的轴承座上，力矩电机定子(12)固定在上壳体(6)孔内，上壳体(6)与下壳体(7)之间通过螺栓连接，插座组(15)安装在旋转座(10)和下壳体(7)上，方位锁定机构(16)通过螺栓固定在上壳体(6)外圆上。
进一步地，所述支架组(2)通过法兰盘(17)与方位座组(1)上的旋转座连接。
进一步地，所述法兰盘(17)圆周上均布安装四个固定臂(18)，每个固定臂(18)外部末端上安装两个固定座(21)，两个固定座(21)中间安装转动座(22)和方位轴(23)，转动座(22)可绕方位轴(23)左右旋转，支架组转臂(19)与转动座(22)通过俯仰轴(24)连接，支架组转臂(19)可绕俯仰轴(24)上下转动，支架组转臂(19)可带动转动座(22)绕方位轴(23)左右转动。
进一步地，展开时将所述支架组转臂(19)向上抬起然后向左或向右转动到固定臂(18)外侧的固定座(21)时放下转臂(19)，将支架组转臂(19)卡在固定座(21)槽内，将转臂(19)上的锁紧螺钉(25)拧入固定座(21)螺纹孔内锁紧，此时转臂(19)呈展开状态，可依次展开四个转臂(19)。
进一步地，折叠时将所述转臂(19)上的锁紧螺钉(25)拧出固定座(21)螺纹孔外解锁，将转臂(19)向上抬起离开固定座(21)的卡槽，然后向左或向右转动180°到固定臂(18)内侧的固定座(21)时放下转臂(19)，将转臂(19)卡在固定座(21)槽内，将转臂(19)上的锁紧螺钉(25)拧入固定座(21)螺纹孔内，此时转臂(19)呈折叠状态，可依次折叠四个转臂(19)。
进一步地，所述转臂(19)末端安装有天线座组(20)，天线座组(20)内部有接收天线匹配电路板(26)，天线座组(20)上面是一根铜外螺柱(27)，铜外螺柱(27)下端接同轴电缆的内芯与接收天线匹配电路板(26)连接，上端与接收天线杆组(3)的铜内螺柱(28)连接，接收天线杆组(3)的铜线圈(29)缠绕在尼龙杆(30)上，尼龙杆(30)固定在与铜内螺柱(28)上，铜线圈(29)与铜内螺柱(28)焊接后用环氧胶将铜线圈(29)封闭在玻璃钢外管(31)内，工作时将接收天线杆组的铜内螺柱(28)拧到天线座组(20)上部的铜外螺柱(27)上，撤收时将接收天线杆组(3)的铜内螺柱(28)从天线座组(20)上部的铜外螺柱(27)上拧下。
进一步地，所述接收天线阵列组选用圆形阵列，接收天线杆组为二至八根，均匀布置在支架组四个转臂末端的天线座组上，工作时支架组带着接收天线杆组整体匀速旋转。
进一步地，所述升降杆组采用气动升降杆、液压升降杆、电动升降杆多种形式。
本发明的有益效果：
本发明通过旋转天线阵列弥补了因接收天线数量减少和接收天线阵列阵地面积减小造成的分辨率降低、探测距离缩短的影响，采用圆形旋转式相控阵天线通过折叠转臂和取下接收天线杆组减小了天线阵的面积和高度便于运输，减少了高频地波雷达接收天线阵列组的占地面积，是一种便携式、小型化、分辨率高、探测距离远的高频地波雷达天线阵列组，可以安装在车上移动使用，也可安装在固定平台上使用。
附图说明
图1是车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组第一个实施例的结构图
图2是方位座组的结构图
图3是支架组转臂展开的结构图
图4是支架组转臂折叠的剖视图
图5是接收天线杆组的结构图
图中1.方位座组，2.支架组，3.接收天线杆组，4.升降杆组，5.双GPS/北斗定位定向传感器，6.上壳体，7.下壳体，8.主轴，9.轴承，10.旋转座，11.力矩电机转子，12.力矩电机定子，13.编码器，14.导电滑环，15.插座组，16.方位锁定机构，17.法兰盘，18.固定臂，19.转臂，20.天线座组，21.固定座，22.转动座，23.方位轴，24.俯仰轴，25.锁紧螺钉，26.接收天线匹配电路板，27.铜外螺柱，28.铜内螺柱，29.铜线圈，30.尼龙杆，31.玻璃钢外管
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步介绍。
如图1所示，本发明的主要由方位座组(1)、支架组(2)、接收天线杆组(3)、升降杆组(4)、双GPS/北斗定位定向传感器等组成，接收天线杆组(3)装在支架组(2)上，支架组(2)装在方位座组(1)上，方位座组(1)装在升降杆组(4)上，方位座组(1)带动支架组(2)旋转，支架组转臂(19)可以展开、折叠以便减小接收天线阵列组宽度、长度，方便运输，接收天线杆组(3)可以取下以降低接收天线阵列组的高度便于运输，升降杆组(4)可以升高、降低，以防止雷达信号被障碍物遮挡，双GPS/北斗定位定向传感器(5)装在车顶用来测量接收天线阵列组初始方位角。
升降杆组(4)固定在车体上，升降杆(4)在工作时升起防止雷达信号被障碍物遮挡，在车辆行驶前降到最低防止车辆超高；升降杆组(4)法兰盘上安装方位座组(1)，方位座组(1)起旋转支架组(2)、连接接收天线杆组(3)的电信号、并测量支架组(2)的转角、转速的作用；方位座组(1)上方的旋转座(10)上安装支架组(2)，支架组(2)上均布四个转臂(19)，支架组转臂(19)可以折叠以减小体积，支架组转臂(19)可以展开增加接收天线阵列组的旋转半径；接收天线杆组(3)安装在支架组转臂(19)上的天线座组(20)上，起接收高频地波雷达信号的作用；双GPS/北斗定位定向传感器(5)安装在车顶上，用来测量车辆的航向角，以便确定高频地波雷达接收天线阵列组的初始方位角。
如图2所示，方位座组(1)主要由上壳体(6)、下壳体(7)、主轴(8)、轴承(9)、旋转座(10)、力矩电机转子(11)、力矩电机定子(12)、编码器(13)、导电滑环(14)、插座组(15)、方位锁定机构(16)等组成。主轴(8)外径上固定轴承(9)和力矩电机转子(11)，轴承(9)安装在上壳体(6)的轴承座上，旋转座(10)用螺栓固定在主轴(8)的上端面上，主轴(8)下端固定导电滑环(14)的转子和编码器(13)的转轴，导电滑环(14)的定子和编码器(13)的外壳通过转接套固定在上壳体(6)的轴承座上，力矩电机定子(12)固定在上壳体(6)孔内，上壳体(6)与下壳体(7)之间通过螺栓连接，插座组(15)安装在旋转座(10)和下壳体(7)上，方位锁定机构(16)通过螺栓固定在上壳体(6)外圆上。方位座组(1)起旋转支架组(2)、连接接收天线杆组(3)的电信号、并测量支架组(2)的转角、转速的作用。
工作时给力矩电机加电，力矩电机转子(11)带着主轴(8)转动，主轴(8)上方带着旋转座(10)转动，旋转座(10)带着支架组(2)转动，主轴(8)下方带着导电滑环(14)的转子和编码器(13)的转轴转动。导电滑环(14)起将接收天线杆组(3)的电信号不间断地连接到插座组(15)的作用。编码器(13)用来测量主轴(8)的转动角度和角速度，用于雷达信号解算。旋转座(10)带动整个支架组(2)匀速旋转，运输时方位锁定机构(16)锁定旋转座(10)使支架组(2)不能转动。
如图5所示，接收天线支架组(2)的法兰盘(17)与方位座组(1)上的旋转座(10)通过螺栓固定。法兰盘(17)圆周上均布安装四个固定臂(18)，每个固定臂(18)外部末端上安装两个固定座(21)，两个固定座(21)中间安装转动座(22)、方位轴(23)，转动座(22)可绕方位轴(23)左右旋转，支架组转臂19)与转动座(22)通过俯仰轴(24)连接，支架组转臂(19)可绕俯仰轴(24)上下转动，支架组转臂(19)可带动转动座(22)绕方位轴(23)左右转动。
如图3所示，将支架组转臂(19)向上抬起然后向左或向右转动到固定臂(18)外侧的固定座(21)时放下转臂(19)，将支架组转臂(19)卡在固定座(21)槽内，将转臂(19)上的锁紧螺钉(25)拧入固定座(21)螺纹孔内锁紧，此时转臂(19)呈展开状态，可依次展开四个转臂(19)。
如图4所示，折叠时先将转臂(19)上的锁紧螺钉(25)拧出固定座(21)螺纹孔外解锁，将支架组转臂(19)向上抬起离开固定座(21)的卡槽，然后向左或向右转动180°到固定臂(18)内侧的固定座(21)时放下转臂(19)，将支架组转臂(19)卡在固定座(21)槽内，将转臂(19)上的锁紧螺钉(25)拧入固定座(21)螺纹孔内，此时转臂(19)呈折叠状态，可依次折叠四个转臂(19)。接收天线电缆可沿转臂(19)用电缆扣绑扎，在转动座(22)处留一段自由电缆，再沿固定臂(18)绑扎，最后与旋转座(10)上的插座组(15)连接，注意左右转动转臂(19)时要沿不使电缆缠绕的方向转动。支架组转臂(19)可以折叠以减小体积，支架组转臂(19)可以展开增加接收天线阵列组的旋转半径。
转臂(19)末端安装有天线座组(20)，天线座组(20)内部有接收天线匹配电路板(26)，天线座组(20)上面是一根铜外螺柱(27)，铜外螺柱(27)下端接同轴电缆的内芯与接收天线匹配电路板(26)连接，上端与接收天线杆组(3)的铜内螺柱(28)连接。接收天线杆组(3)的铜线圈(29)缠绕在尼龙杆(30)上，尼龙杆(30)固定在与铜内螺柱(28)上，铜线圈(29)与铜内螺柱(28)焊接后用环氧胶将铜线圈(29)封闭在玻璃钢外管(31)内，工作时将接收天线杆组的铜内螺柱(28)拧到天线座组(20)上部的铜外螺柱(27)上，撤收时将接收天线杆组(3)的铜内螺柱(28)从天线座组(20)上部的铜外螺柱(27)上拧下，以便减小接收天线阵列组的高度，方便运输。

Claims (9)

1.一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组，其特征在于，主要由升降杆组(4)、方位座组(1)、支架组(2)、接收天线杆组(3)组成；接收天线杆组安装在支架组上，支架组安装在方位座组上，方位座组安装在升降杆组上，方位座组带动支架组旋转；所述方位座组(1)主要由上壳体(6)、下壳体(7)、主轴(8)、轴承(9)、旋转座(10)、力矩电机转子(11)、力矩电机定子(12)、编码器(13)、导电滑环(14)、插座组(15)、方位锁定机构(16)组成；主轴(8)外径上固定轴承(9)和力矩电机转子(11)，轴承(9)安装在上壳体(6)的轴承座上，旋转座(10)固定在主轴(8)的上端面上，主轴(8)下端固定导电滑环(14)的转子和编码器(13)的转轴，导电滑环(14)的定子和编码器(13)的外壳通过转接套固定在上壳体(6)的轴承座上，力矩电机定子(12)固定在上壳体(6)孔内，上壳体(6)与下壳体(7)之间通过螺栓连接，插座组(15)安装在旋转座(10)和下壳体(7)上，方位锁定机构(16)通过螺栓固定在上壳体(6)外圆上。
2.如权利要求1所述的一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组，其特征在于，所述支架组(2)通过法兰盘(17)与方位座组(1)上的旋转座连接。
3.如权利要求2所述的一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组，其特征在于，所述法兰盘(17)圆周上均布安装四个固定臂(18)，每个固定臂(18)外部末端上安装两个固定座(21)，两个固定座(21)中间安装转动座(22)和方位轴(23)，转动座(22)可绕方位轴(23)左右旋转，支架组转臂(19)与转动座(22)通过俯仰轴(24)连接，支架组转臂(19)可绕俯仰轴(24)上下转动，支架组转臂(19)可带动转动座(22)绕方位轴(23)左右转动。
4.如权利要求3所述的一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组，其特征在于，展开时将所述支架组转臂(19)向上抬起然后向左或向右转动到固定臂(18)外侧的固定座(21)时放下转臂(19)，将支架组转臂(19)卡在固定座(21)槽内，将转臂(19)上的锁紧螺钉(25)拧入固定座(21)螺纹孔内锁紧，此时转臂(19)呈展开状态，可依次展开四个转臂(19)。
5.如权利要求3所述的一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组，其特征在于，折叠时将所述转臂(19)上的锁紧螺钉(25)拧出固定座(21)螺纹孔外解锁，将转臂(19)向上抬起离开固定座(21)的卡槽，然后向左或向右转动180°到固定臂(18)内侧的固定座(21)时放下转臂(19)，将转臂(19)卡在固定座(21)槽内，将转臂(19)上的锁紧螺钉(25)拧入固定座(21)螺纹孔内，此时转臂(19)呈折叠状态，可依次折叠四个转臂(19)。
6.如权利要求3或4或5所述的一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组，其特征在于，所述转臂(19)末端安装有天线座组(20)，天线座组(20)内部有接收天线匹配电路板(26)，天线座组(20)上面是一根铜外螺柱(27)，铜外螺柱(27)下端接同轴电缆的内芯与接收天线匹配电路板(26)连接，上端与接收天线杆组(3)的铜内螺柱(28)连接，接收天线杆组(3)的铜线圈(29)缠绕在尼龙杆(30)上，尼龙杆(30)固定在与铜内螺柱(28)上，铜线圈(29)与铜内螺柱(28)焊接后用环氧胶将铜线圈(29)封闭在玻璃钢外管(31)内。
7.如权利要求6所述的一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组，其特征在于，工作时将接收天线杆组的铜内螺柱(28)拧到天线座组(20)上部的铜外螺柱(27)上，撤收时将接收天线杆组(3)的铜内螺柱(28)从天线座组(20)上部的铜外螺柱(27)上拧下。
8.如权利要求1或3或4所述的一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组，其特征在于，所述接收天线阵列组选用圆形阵列，接收天线杆组为二至八根，均匀布置在支架组四个转臂末端的天线座组上，工作时支架组带着接收天线杆组整体匀速旋转。
9.如权利要求1或3或4所述的一种车载旋转式圆形高频地波雷达接收天线阵列组，其特征在于，所述升降杆组采用气动升降杆、液压升降杆或电动升降杆。
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