CN109103598A - 一种卫星天线传动机构及卫星天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种卫星天线传动机构及卫星天线，属于电子通信技术领域，卫星天线传动机构包括方位旋转机构、俯仰旋转机构、极化旋转机构及控制机构，所述极化旋转机构通过所述天线组件与所述俯仰旋转机构连接，所述俯仰旋转机构通过主体机架组件与所述方位旋转机构连接，所述方位旋转机构及所述控制机构固设在固定支架组件上；所述控制机构包括传感检测装置、能量转换装置、储能装置及处理器。本发明所述能量转换装置能够收集所述传感检测装置工作过程中的机械能并将其转化为电能储存在所述储能装置中，供所述传感检测装置使用，以提高卫星天线传动机构的稳定性，进而提高卫星天线的信号接收能力。

Description

一种卫星天线传动机构及卫星天线

技术领域

本发明涉及电子通信技术领域，具体涉及一种卫星天线传动机构及卫星天线。

背景技术

近年来，随着卫星通讯技术的迅速发展，用于移动载体的卫星天线应运而生，船载卫星通信天线作为卫星通信系统的重要组成部分，主要应用于近海及远洋航行的船只随海浪颠簸起伏状态下跟踪对准卫星，完成通信信号的接收和发送。但在实际应用中，由于海上移动特性及船只摇摆带来的天线波束滚动，船载卫星通信天线需要通过传动机构不断调整包括方位角、俯仰角及极化角在内的角度，以实现精准对星，而现有卫星天线传动机构中广泛使用的各种传感检测器件通常需要使用电池提供电能，不仅带来更换电池的麻烦，还会影响传动机构正常工作，造成传动机构稳定性不高等缺陷，进而影响卫星天线的信号接收能力。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种卫星天线传动机构，用于卫星天线，所述卫星天线包括固定支架组件、主体机架组件及天线组件，卫星天线传动机构包括方位旋转机构、俯仰旋转机构、极化旋转机构及控制机构，所述极化旋转机构通过所述天线组件与所述俯仰旋转机构连接，所述俯仰旋转机构通过所述主体机架组件与所述方位旋转机构连接，所述方位旋转机构及所述控制机构固设在所述固定支架组件上；所述控制机构包括传感检测装置、能量转换装置、储能装置及处理器，所述传感检测装置与所述能量转换装置连接，所述能量转换装置、所述储能装置及所述处理器依次电连接，所述处理器与所述传感检测装置电连接。

可选地，所述能量转换装置包括自上而下设置的压电层及衬底层，所述衬底层包括底层以及开设于所述底层正面的第一凹槽，所述压电层在所述第一凹槽位置与所述衬底层键合。

可选地，所述底层的正面和背面分别设置第一保护层和第二保护层，所述第一保护层及所述第二保护层与所述底层之间分别形成第一窗口及第二窗口，在所述第一窗口及所述第二窗口处分别腐刻出第一凹槽和第二凹槽。

可选地，所述压电层包括自上而下设置的锆钛酸铅材料层、第二种子层、第二导电层及第一导电胶层。

可选地，在所述底层的正面还依次设置第一种子层及第一导电层，且所述第一种子层设置在所述第一保护层及所述第一凹槽上。

可选地，在所述底层的正面还依次设置第二导电胶层和第四导电层，且所述第二导电胶层设置在所述第一保护层及所述第一凹槽上。

可选地，所述主体机架组件包括旋转平台以及旋转平台左侧板、旋转平台右侧板，所述方位旋转平台与所述方位旋转机构连接，所述旋转平台左侧板及所述旋转平台右侧板分别与所述俯仰旋转机构连接；所述方位旋转机构固定在所述固定支架组件上，所述方位旋转机构包括方位电机及方位传动组件，所述方位传动组件包括传动连接的方位小同步轮及方位大同步轮，所述方位大同步轮通过方位轴承固定在所述旋转平台上，所述方位小同步轮安装在所述方位电机的输出轴上，在所述固定支架组件与所述方位大同步轮、所述旋转平台之间还形成一用于放置导电滑环的容腔。

可选地，所述俯仰旋转机构包括俯仰电机、第一俯仰传动组件及第二俯仰传动组件，所述俯仰电机与所述旋转平台右侧板螺钉连接，所述第一俯仰传动组件设置在所述旋转平台右侧板上，所述第二俯仰传动组件设置在所述旋转平台左侧板上，所述俯仰旋转机构通过第一连接板及第二连接板与所述天线组件连接。

可选地，所述天线组件的背面设置有所述极化旋转机构，所述极化旋转机构包括极化传动组件、极化电机、变频功放、双工器及波导管，所述极化传动组件包括安装在所述极化电机输出轴上的极化小同步轮以及与所述极化小同步轮传动连接的极化大同步轮；所述波导管的一端所述双工器连接，所述波导管的另一端与所述变频功放连接，所述变频功放通过支撑组件与所述极化传动组件连接，所述双工器通过双工器法兰盘与所述极化传动组件连接，所述双工器、所述波导管及所述变频功放共同构成发射和接收系统。

本发明还提供一种卫星天线，包括如上任一项所述的卫星天线传动机构。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：

1，本发明提供的卫星天线传动机构包括能量转换装置，所述能量转换装置能够将传感检测装置工作过程中产生的机械能收集起来，并将其转化为电能储存在储能装置中，供传感检测装置及处理器使用，由于所述能量转换装置能够不断的从环境中获取能量，使得所述传感检测装置能够不断的从所述能量转换装置获取电能，一方面避免更换电池的麻烦，另一方面也能够提高卫星天线传动机构的稳定性，提高卫星天线的信号接收能力；另外，本发明中所述能量转换装置的使用，还节约了能源，减少电池使用及更换带来的环境污染问题；

2，本发明中所述能量转换装置，通过在衬底层上设置第一凹槽，并与压电层键合，再将所述压电层直接打磨至与所述衬底层齐平，使得所述能量转换装置具有较厚的压电薄膜层，且压电薄膜层的减薄过程简单、易于控制；

3，卫星天线传动机构通过方位旋转机构、俯仰旋转机构及极化旋转机构的设计，可以使卫星天线在实现方位、俯仰、极化三个方向上的同时运动且互不干涉，步进电机与同步轮的配合设计，可以使卫星天线精确运动至任意指定的角度，可以有效避免失步或皮带打滑的影响。

附图说明

图1是本发明卫星天线的整体结构后视图；

图2是本发明控制机构的结构框图；

图3是本发明卫星天线的整体结构前视图；

图4是本发明卫星天线另一视角下的结构视图；

图5是本发明卫星天线又一视角下的结构视图；

图6是本发明极化旋转机构的结构图；

图7是本发明极化旋转机构不同视角下的结构图；

图8是本发明实施例二中能量转换装置的整体结构图；

图9是本发明实施例二中设置保护层后的衬底层结构图；

图10是本发明实施例二中设置限位槽后的衬底层结构图；

图11是本发明实施例二中衬底层的结构图；

图12是本发明实施例二中衬底层的立体结构图；

图13是本发明实施例二中压电层的结构图；

图14是本发明实施例二中压电层与衬底层键合示意图；

图15是本发明实施例二中器件减薄后的结构视图；

图16是本发明实施例二中器件设置防护胶后的结构视图；

图17是本发明实施例三中衬底层的结构视图；

图18是本发明实施例三中在第四导电层上设置的划痕图样；

图19是本发明实施例三中叉指电极的结构视图；

图20是本发明实施例三中能量转换装置的整体结构图。

图中数字表示：

1-固定支架组件；2-主体机架组件；3-天线组件；4-方位旋转机构；5-俯仰旋转机构；6-极化旋转机构；7-能量转换装置；21-机架；22-机架支撑板；23-机架加强板；211-旋转平台；212-旋转平台左侧板；213-旋转平台右侧板；31-锅面；32-锅面托盘；41-方位电机；42-方位小同步轮；43-方位大同步轮；44-方位光电开关；45-方位光电开关隔片；51-俯仰电机；52-俯仰小同步轮；53-俯仰大同步轮；54-第一连接板；55-第二连接板；56-紧带轮组件；57-俯仰光电开关；58-俯仰光电开关隔片；61-极化电机；62-变频功放；63-双工器；64-高频头；65-波导管；66-极化支架；67-极化大同步轮；68-极化小同步轮；69-极化光电开关；610-极化光电开关隔片；611-功放安装片；612-功放左固定支架；613-功放右固定支架；614-功放加强片；615-加强筋；71-衬底层；72-压电层；711-底层；712-第一保护层；713-第二保护层；714-第一窗口；715-第二窗口；716-第一凹槽；717-第二凹槽；718-第一种子层；719-第一导电层；7110-第二导电胶层；7111-第四导电层；721-锆钛酸铅材料层；722-第二种子层；723-第二导电层；724-第一导电胶层；73-第三导电层；74-防护胶；75-叉指电极；751第一电极；752-第二电极。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

另外，在本发明的实施例中所提到的方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。如本发明的实施例中所提到的上、下、前、后、左、右，是指本发明的卫星天线竖直放置于地面时(附图3中的放置位置)整个卫星天线相对应的位置。

实施例一

如图1所示，本发明提供一种卫星天线传动机构以及具有该传动机构的卫星天线，所述卫星天线还包括固定支架组件1、主体机架组件2以及天线组件3，所述卫星天线传动机构包括方位旋转机构4、俯仰旋转机构5、极化旋转机构6及控制机构，所述极化旋转机构6通过所述天线组件3与所述俯仰旋转机构5连接，所述俯仰旋转机构5通过所述主体机架组件2与所述方位旋转机构4连接，所述方位旋转机构4及所述控制机构固设在所述固定支架组件1上。如图2所示，所述控制机构包括传感检测装置、能量转换装置7、储能装置及处理器，所述传感检测装置与所述能量转换装置7连接，所述能量转换装置7、所述储能装置及所述处理器依次电连接，所述处理器与所述传感检测装置电连接。

如图3所示，所述主体机架组件2包括机架21、机架支撑板22及机架加强板23，所述机架21整体呈U形设计，所述机架21包括与所述方位旋转机构4连接的旋转平台211、设置在所述旋转平台211左右两侧的旋转平台左侧板212及旋转平台右侧板213，且所述旋转平台左侧板212及所述旋转平台右侧板213与所述旋转平台21垂直，所述旋转平台左侧板212的上端部及所述旋转平台右侧板213的上端部用于与所述俯仰旋转机构5连接，优选的，所述旋转平台左侧板212及所述旋转平台右侧板213与所述旋转平台211一体连接，以增加所述机架21的整体强度，且简化工艺。在所述机架21的后侧设置有所述机架支撑板22，所述机架支撑板22的两侧分别与所述旋转平台左侧板212及所述旋转平台右侧板213连接，所述机架支撑板22的上端部开设有上宽下窄的缺口，以便于从所述卫星天线的后方也能够观察到所述极化旋转机构6。由于所述主体机架组件2的上下两端分别连接所述俯仰旋转机构5和所述方位旋转机构4，为了进一步提高所述主体机架组件2的强度，在所述机架21的前方左右两侧还分别设置有所述机架加强板23。

所述固定支架组件1包括固定支架，所述固定支架整体呈中间凸出的圆盘状，在所述固定支架的中间凸出部的底面沿圆周方向均匀设置若干防震垫，以提高所述固定支架的固定强度，所述固定支架上固定连接有所述方位旋转机构4。

所述方位旋转机构4包括方位电机41及方位传动组件，所述方位电机41通过方位电机固定片固定在所述旋转平台211上，所述方位传动组件固定连接在所述旋转平台211下方，所述方位传动组件包括传动连接的方位小同步轮42及方位大同步轮43，所述方位电机41的输出轴贯穿所述旋转平台211并在输出轴端部连接有所述方位小同步轮42，所述方位大同步轮43的底部通过方位底座固定在所述固定支架上，所述方位大同步轮43内部还设置有方位主轴及方位轴承，所述方位轴承优选深沟球轴承，所述方位轴承与所述方位主轴配合，使得所述方位大同步轮43通过所述方位轴承固定在所述旋转平台211上。通过设置在所述旋转平台211上的所述方位电机41提供动力，带动所述方位小同步轮42传动，所述方位小同步轮42带动所述方位大同步轮43传动，继而实现所述旋转平台211旋转，其中，所述方位小同步轮42与所述方位大同步轮43之间的传动连接方式包括带传动或链传动，本发明更优选同步带传动。

如图4所示，在所述旋转平台211的底面上还设置有方位光电开关44，所述方位光电开关44优选为槽型光电开关，在所述方位大同步轮43上设置有方位光电开关隔片45，当所述方位大同步轮43转动，设置在所述方位大同步轮43上的所述方位光电开关隔片45转动到所述方位光电开关44的槽口时，起始寻零完成。

在所述固定支架与所述方位大同步轮43、所述旋转平台211之间形成一用于放置导电滑环的容腔，所述导电滑环用于连接所述卫星天线的线缆，本发明通过所述导电滑环的设计，大大提高了所述卫星天线整体信号及电源的稳定性，避免发生小规格天线绕线拉断情况。另外本发明中，所述方位电机41优选大扭矩小角度步进电机，所述方位大同步轮43和所述方位小同步轮42优选小节距同步轮，大扭矩小角度步进电机与小节距同步轮的配合设计使得所述卫星天线能够精确运动至任意指定的角度。

所述俯仰旋转机构5包括俯仰电机51及第一俯仰传动组件，所述俯仰电机51通过俯仰电机固定片与所述旋转平台右侧板213螺钉连接，所述第一俯仰传动组件包括传动连接的俯仰小同步轮52与俯仰大同步轮53，所述俯仰小同步轮52组装在所述俯仰电机51的输出轴端部，所述俯仰电机51的输出轴贯穿所述旋转平台右侧板213。所述俯仰大同步轮53通过第一俯仰轴承与俯仰主轴的配合固定连接在所述旋转平台右侧板213上。所述俯仰主轴与所述旋转平台右侧板213通过螺钉连接固定，所述俯仰主轴端部还设有俯仰主轴挡片。所述俯仰主轴与所述俯仰大同步轮53通过所述第一俯仰轴承连接，所述第一俯仰轴承包括套设于所述俯仰主轴上的第一俯仰轴承内挡圈和第一俯仰轴承外挡圈，以约束所述第一俯仰轴承的轴向串动。所述俯仰大同步轮53通过第一连接板54与所述天线组件3连接，所述第一连接板54整体呈“L”形，所述第一连接板54的一端与所述天线组件3螺钉连接，所述第一连接板54的另一端设置在所述俯仰大同步轮53左侧壁上。另外本发明中所述俯仰大同步轮53与所述俯仰小同步轮52通过紧带轮组件56张紧。

如图5所示，在所述旋转平台右侧板213上还设置有俯仰光电开关57，所述俯仰光电开关57优选为槽型光电开关，在所述俯仰大同步轮53上设置有俯仰光电开关隔片58，当所述俯仰大同步轮53转动，设置在所述俯仰大同步轮53上的所述俯仰光电开关隔片58转动到所述俯仰光电开关57的槽口时，起始寻零完成。

所述俯仰旋转机构5还包括第二俯仰传动组件，所述第二俯仰传动组件包括固定块、俯仰从动轴及第二俯仰轴承，所述俯仰从动轴与所述旋转平台左侧板212通过螺钉连接，所述俯仰从动轴端部还设有俯仰从动轴挡片。所述固定块通过所述俯仰从动轴与所述第二俯仰轴承的配合连接固定于所述俯仰从动轴上，所述第二俯仰轴承包括套设于所述俯仰从动轴上的第二俯仰轴承挡圈，以约束所述第二俯仰轴承轴向串动。所述固定块通过第二连接板55与所述天线组件3连接，所述第二连接板55整体呈“L”形，所述第二连接板55的一端与所述天线组件3螺钉连接，所述第二连接板55的另一端设置在所述固定块右侧壁上。

所述俯仰旋转机构5工作时，所述俯仰电机51驱动所述俯仰小同步轮52，带动所述俯仰大同步轮53运动，进而带动所述俯仰主轴转动，同时所述俯仰主轴带动所述第一连接板54运动，由于所述第一连接板54和所述第二连接板55均固定在所述天线组件3上，因此进而带动所述第二连接板55和所述俯仰从动轴运动，实现所述天线组件3的俯仰运动。

所述天线组件3包括锅面31及锅面托盘32，所述锅面31通过所述锅面托盘32与所述极化旋转机构6连接。

如图6-7所示，所述极化旋转机构6包括极化传动组件、极化电机61、变频功放62、双工器63、高频头64及波导管65。所述极化传动组件包括极化内轴、极化轴承及极化支架66，所述极化内轴通过所述极化轴承固定在所述极化支架66上，所述极化内轴与所述天线组件3中的所述锅面托盘32固定连接，所述极化内轴上还设有极化大同步轮67，所述极化电机61通过极化电机固定片固定安装在所述极化支架66上，所述极化电机61的输出轴上还设有与所述极化大同步轮67传动连接的极化小同步轮68，所述极化电机61驱动所述极化小同步轮68，带动所述极化大同步轮67运动。

在所述极化支架66的一侧还设置有极化光电开关69，所述极化光电开关69优选为槽型光电开关，在所述极化大同步轮67上设置有极化光电开关隔片610，当所述极化大同步轮67转动，设置在所述极化大同步轮67上的所述极化光电开关隔片610转动到所述极化光电开关69的槽口时，起始寻零完成。

所述波导管65整体呈“S”形，所述波导管65的一端所述双工器63连接，所述双工器63通过双工器法兰盘与所述极化传动组件连接，所述双工器63的另一端部还连接有所述高频头64，所述波导管65的另一端与所述变频功放62连接，所述双工器63、所述波导管65及所述变频功放62共同构成发射和接收系统。所述变频功放62通过支撑组件与所述极化支架66连接，所述支撑组件包括设置在所述变频功放62上表面的功放安装片611以及分别与所述功放安装片611两侧连接的功放左固定支架612和功放右固定支架613，所述功放左固定支架612、所述功放安装片611及所述功放右固定支架613之间构成“U”字形结构，更好地，在所述功放安装片611上还设有若干加强筋615，以进一步加强所述功放安装片611与所述功放左固定支架612及所述功放右固定支架613之间的连接强度。为了进一步加强所述变频功放62与所述极化支架66之间的连接，所述支撑组件还包括功放加强片614，所述功放加强片614的一端设置在所述变频功放62与所述波导管65连接的相对端，所述功放加强片614的另一端设置在所述极化支架66上。

所述极化旋转机构6的工作过程为：所述极化电机61驱动所述极化小同步轮68带动所述极化大同步轮67，进而带动所述极化传动组件运动，从而实现与所述极化传动组件相连接的所述发射和接收系统的运动，完成极化角度的调节。

本发明通过所述方位旋转机构、所述俯仰旋转机构及所述极化旋转机构的设计，可以使卫星天线在实现方位、俯仰、极化三个方向上的同时运动，且由于分别设置了方位电机、俯仰电机及极化电机单独控制，各运动之间互不干涉；在方位、俯仰及极化运动的传动中，采用步进电机与同步轮的配合设计，可以使卫星天线精确运动至任意指定的角度，可以有效避免失步或皮带打滑的影响。

所述控制机构包括传感检测装置、能量转换装置7、储能装置及处理器，所述处理器与所述传感检测装置电连接。所述传感检测装置包括与所述俯仰旋转机构5连接的第一电位器元件以及与所述极化旋转机构6连接的第二电位器元件，本发明通过增加电位器元件，在卫星天线进行同步旋转的同时，能够将电压变化信号传输给所述处理器，使卫星天线在启动及正常工作时能源源不断的采集记忆电压实时信号进行闭环控制，有效提高卫星天线的跟踪速度及精准度。另外，所述传感检测装置还包括用于测量所述旋转平台211转动角度的陀螺仪、用于检测所述锅面31倾斜角度的加速度检测计、用于获取地理位置信息的GPS模块以及用于测量天线系统接收信号质量的降频器。所述处理器包括信号接收单元、控制分析单元及显示单元，且所述信号接收单元、所述控制分析单元及所述显示单元依次信号连接。所述处理器根据所述传感检测装置发送的数据控制各电机工作状态，以进一步提高卫星天线的跟踪速度和精准度。

同时，所述传感检测装置还与所述能量转换装置7连接，且所述能量转换装置7与所述储能装置及所述处理器依次电连接，所述能量转换装置7能够将所述传感检测装置在工作过程中产生的机械能收集起来，并将其转化为电能储存在所述储能装置中，以供所述传感检测装置及所述处理器使用，进而提高所述卫星天线传动机构的稳定性，提高所述卫星天线的信号接收能力；另外，还节约了能源，减少电池使用及更换带来的环境污染。

实施例二

在实施例一的基础上，如图8、10所示，本实施例中所述能量转换装置7包括自上而下设置的压电层72及衬底层71，所述衬底层71包括底层711以及开设于所述底层711正面的第一凹槽716，所述压电层72在所述第一凹槽716位置与所述衬底层71键合。所述压电层72包括自上而下设置的锆钛酸铅材料层721、第二种子层722、第二导电层723及第一导电胶层724。

所述压电层72与所述衬底层71在加温加压条件下键合形成所述能量转换装置7，具体制备过程包括如下步骤：

步骤S1，分别制备所述衬底层71和所述压电层72；

步骤S2，将所述压电层72与所述衬底层71通过加温加压键合，制得中间件；

步骤S3，对所述中间件进行减薄处理，获得所述能量转换装置7。

按照步骤S1，首先制备所述衬底层71，如图9-12所示，所示衬底层71包括所述底层711，在所述底层711的正面和背面分别设置第一保护层712和第二保护层713，所述第一保护层712及所述第二保护层713与所述底层711之间分别形成第一窗口714及第二窗口715，所述衬底层71还设置有限位槽，所述限位槽包括所述第一凹槽716及第二凹槽717，所述第一窗口714及所述第二窗口715处分别设置所述第一凹槽716和所述第二凹槽717，在所述底层711的正面还分别设置有第一种子层718及第一导电层719，所述第一种子层718设置在所述第一保护层712及所述第一凹槽716上，所述第一导电层719设置在所述第一种子层上。

其中，用于制作所述底层711的材料包括硅片、锗、锗硅或碳化硅，更优选单晶体硅片，进一步地，为了减小所述硅片的表面缺陷、降低粗糙度，对所述硅片进行双面抛光处理。所述第一保护层712和所述第二保护层713统称为保护层，所述保护层的设置优选采用沉积法，更优选化学气相沉积法(CVD)，所述保护层包括氮化硅和/或氧化硅，更优选为氮化硅，所述保护层的厚度在

将沉积了所述保护层后的衬底层浸入腐蚀液中进行腐蚀，其中，所述腐蚀液优选浓度为30％的KOH溶液，腐蚀温度优选为70℃，腐蚀时间为500-600min，更优选为550min。由于所述保护层的设置，腐蚀只在未受保护的所述第一窗口714和所述第二窗口715位置进行，使得在所述底层711的正面和背面分别形成了所述第一凹槽716和所述第二凹槽717，且所述第一凹槽716的横向尺寸大于所述第二凹槽717。

在所述底层的正面首先制备一层Cr层作为第一种子层，再在所述第一种子层上制备一层Au层作为第一导电层，由于Au的晶格常数与Si的晶格常数相差较大，不易直接在所述底层上形成Au的薄膜，因此本发明在所述底层上制备所述第一导电层之前，先制备一层所述第一种子层，以便能够在所述底层上成功制备Au的薄膜，其中，所述第一种子层的厚度为但是不应当低于Au层的厚度为但是不应当低于制备好的所示衬底层71的立体结构如图12所示。

按照步骤S1，其次要制备的是所述压电层72，具体包括：如图13所示，选取锆钛酸铅陶瓷(PZT)片作为所述锆钛酸铅材料层721，并在所述锆钛酸铅材料层721上制备第一导电胶层724，所述第一导电胶层724优选设置为环氧树脂导电胶(Resin)层，所述Resin具有良好的粘结性与导电性，能够将所述压电层72与所述衬底层71进行良好的粘结。所述第一导电胶层的制备优先采用刷抹方式进行，所述第一导电胶层的厚度为1um～7um。

优选地，为了更好的收集电荷，在所述压电层72上制备所述第一导电胶层724之前，首先在在所述PZT片上溅射Cr层作为第二种子层722、蒸镀Au层作为第二导电层723。

按照步骤S2，将制备好的所述衬底层71和所述压电层72在加温加压条件下键合在一起，制得所述中间件。其中，键合压力为0.2MPa～1.5MPa，更优选为0.5MPa，键合温度为120℃～160℃，键合时间为50min～180min。如图14所示，所述压电层72的横向尺寸略小于所述第一凹槽16的横向尺寸，使得所述压电层72能够放入所述所述第一凹槽716内，并将所述压电层72与所述第一凹槽716的一端紧密结合，所述第一导电胶层724经过加温加压后被压缩，使得所述Resin从缝隙中挤出，不同厚度的所述第一导电胶层724经加压加热后挤出到缝隙中的高度不同，甚至可以高于所述衬底层71的高度。键合后所述第一导电胶层724的厚度为700nm～5um，使得所述压电层72与所述衬底层71之间形成较为紧密的固定连接。

按照步骤S3，对所述中间件进行减薄及后续加工处理，获得所述能量转换装置7。由于键合前所述压电层72尺寸较大，键合后需要对其进行减薄打磨，以减小所述PZT的厚度。减薄工艺优先采用化学机械研磨(CMP)技术，对高于所述衬底层71两端高度的所述PZT或者所述PZT片与所述Resin层进行打磨处理，直至所述PZT片的高度与所述衬底层71的两端平齐，所述中间件经减薄处理后的结构图如图15所示。

如图16所示，经减薄后，在所述中间件上制备第三导电层73作为电极层，所述第三导电层73包括Ag或Cr+Au，所述第三导电层73的厚度为0.2～0.5μm，随后在所述第三导电层73上涂抹一层防护胶74后，将器件浸泡至所述腐蚀液中，使得所述腐蚀液对所述衬底层71进行进一步腐蚀，直至获取需要的衬底层71厚度，且此时所述衬底层71的厚度接近于所述第一导电胶层的厚度。将腐蚀后的器件从所述腐蚀液中取出，采用有机溶剂取出所述防护胶74，其中，所述有机溶剂优选丙酮。

所述中间件经后续加工处理后，在所述中间件的四周划线，沿线痕对所述衬底层71进行切割，去除线痕外侧的部分，释放线痕内侧部分，并从所述导电胶层上引出上电极焊盘，从所述第三导电层73上引出下电极焊盘，即制得所述能量转换装置7，如图8所示。所述能量转换装置7包括质量块和悬梁臂，所述质量块位于所述悬臂梁的一端，所述悬臂梁用于与外界振动机械固定连接，当外界产生振动时，所述悬臂梁在环境振动的驱动作用下产生强迫振动，位于所述悬臂梁自由端的所述质量块带动所述悬臂梁上下往复振动，引起所述悬臂梁上的所述PZT片拉伸或压缩产生机械应变。根据正压电效应，位于所述PZT片上下表面上的第一导电层和第三导电层73上产生自由电荷，外接电路与所述上电极焊盘和所述下电极焊盘连接，将产生电流，即向外输出电能。

本发明采用将具有较厚尺寸的压电层72键合至衬底层71上，并通过减薄处理制备出具有一定厚度要求的PZT压电薄膜，本发明在所述衬底层71上设置所述第一凹槽716，并通过环氧树脂导电胶将所述压电层72粘结在所述第一凹槽716内，控制所述第一凹槽716的尺寸以及环氧树脂导电胶的厚度，使得置入所述第一凹槽716内的压电层72满足厚度要求，对所述压电层72进行化学机械研磨至所述压电层72与所述衬底1两端平齐，即完成对所述压电层72的减薄处理，使得减薄过程易于控制，简化制备工艺，节省成本。

实施例三

本实施例与实施例二的不同之处在于，如图17所示，在所述底层711上分别设置双面保护层以及所述第一凹槽716、所述第二凹槽后，在所述底层711的正面还依次设置第二导电胶层7110和第四导电层7111。所述第二导电胶层7110为环氧树脂导电胶(Resin)层，所述Resin内掺金属包括Ag碎屑，所述Resin在使用前采用非极性溶剂进行稀释，再使用旋转匀胶机进行匀胶，所述非极性溶剂优选设置为环乙烷、环戊烷或异戊烷。本发明中所述Resin层的制备优先采用甩胶的方式，具体地，将所述单晶硅片放置在甩胶机上，通过高速旋转将所述Resin胶均匀地制备在单晶硅片上。所述Resin层制备完成后对所述Resin层进行半固化处理，使得所述第二导电胶层7110既具有一定的硬度，同时也具有一定的可塑性，易于在所述第二导电胶层7110上制备所述第四导电层7111。其中，半固化温度为96℃～128℃，半固化时间为30min～108min。然后在所述Resin层上进行Au的蒸镀,以构成所述第四导电层7111，在所述第四导电层7111制备完成后，通过激光切割机，对所述第四导电层7111进行小功率划痕，使得所述第四导电层7111表面具有划痕图样，形成了脆弱的应力部分，如图18所示，所述划痕的形状优选设置为梳齿状。

将所述衬底层71与所述压电层72键合时，由于所述压电层72的最下层是第一导电胶层，所述衬底层71的最上层是第四导电层7111，所述第四导电层7111的下层是所述第二导电胶层7110，且由于所述第四导电层7111上设置有划痕，所述第四导电层7111在所述第一导电胶层与所述第二导电胶层7110的挤压下会产生适当的延展，并且沿着激光划痕的位置相互挣脱，形成叉指电极75，如图19所示，所述叉指电极75包括第一电极和第二电极，所述第一电极可以作为正电极或负电极，所述第二电极可以作为负电极或正电极，通过所述叉指电极75可以实现对电荷的收集。本实施例制得的所述能量转换装置结构图如图20所示。由于所述第二导电胶层7110经过了一定程度的固化，且键合是在加温加压下进行，为避免所述第二导电胶层7110因被过加热导致性质变脆，本申请中所述压电层72与所述衬底层71的键合采用两步键合法进行，具体包括先在96℃温度下键合1.8h，或112℃温度下键合1.2h，或128℃温度下键合30min，再在90℃温度下键合2.1h，或105℃温度下键合1.4h，或120℃温度下键合35min。本申请采取较低的键合温度以减小对所述第二导电胶层7110的脆度影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种卫星天线传动机构，用于卫星天线，所述卫星天线包括固定支架组件、主体机架组件及天线组件，其特征在于，卫星天线传动机构包括方位旋转机构、俯仰旋转机构、极化旋转机构及控制机构，所述极化旋转机构通过所述天线组件与所述俯仰旋转机构连接，所述俯仰旋转机构通过所述主体机架组件与所述方位旋转机构连接，所述方位旋转机构及所述控制机构固设在所述固定支架组件上；所述控制机构包括传感检测装置、能量转换装置、储能装置及处理器，所述传感检测装置与所述能量转换装置连接，所述能量转换装置、所述储能装置及所述处理器依次电连接，所述处理器与所述传感检测装置电连接。

2.如权利要求1所述的卫星天线传动机构，其特征在于，所述能量转换装置包括自上而下设置的压电层及衬底层，所述衬底层包括底层以及开设于所述底层正面的第一凹槽，所述压电层在所述第一凹槽位置与所述衬底层键合。

3.如权利要求2所述的卫星天线传动机构，其特征在于，所述底层的正面和背面分别设置第一保护层和第二保护层，所述第一保护层及所述第二保护层与所述底层之间分别形成第一窗口及第二窗口，所述第一窗口及所述第二窗口处分别腐刻有所述第一凹槽和第二凹槽。

4.如权利要求3所述的卫星天线传动机构，其特征在于，所述压电层包括自上而下设置的锆钛酸铅材料层、第二种子层、第二导电层及第一导电胶层。

5.如权利要求4所述的卫星天线传动机构，其特征在于，在所述底层的正面还依次设置第一种子层及第一导电层，且所述第一种子层设置在所述第一保护层及所述第一凹槽上。

6.如权利要求4所述的卫星天线传动机构，其特征在于，在所述底层的正面还依次设置第二导电胶层和第四导电层，且所述第二导电胶层设置在所述第一保护层及所述第一凹槽上。

7.如权利要求1-6任一项所述的卫星天线传动机构，其特征在于，所述主体机架组件包括旋转平台以及旋转平台左侧板、旋转平台右侧板，所述方位旋转平台与所述方位旋转机构连接，所述旋转平台左侧板及所述旋转平台右侧板分别与所述俯仰旋转机构连接；

所述方位旋转机构固定在所述固定支架组件上，所述方位旋转机构包括方位电机及方位传动组件，所述方位传动组件包括传动连接的方位小同步轮及方位大同步轮，所述方位大同步轮通过方位轴承固定在所述旋转平台上，所述方位小同步轮安装在所述方位电机的输出轴上，在所述固定支架组件与所述方位大同步轮、所述旋转平台之间还形成一用于放置导电滑环的容腔。

8.如权利要求7所述的卫星天线传动机构，所述俯仰旋转机构包括俯仰电机、第一俯仰传动组件及第二俯仰传动组件，所述俯仰电机与所述旋转平台右侧板螺钉连接，所述第一俯仰传动组件设置在所述旋转平台右侧板上，所述第二俯仰传动组件设置在所述旋转平台左侧板上，所述俯仰旋转机构通过第一连接板及第二连接板与所述天线组件连接。

9.如权利要求8所述的卫星天线传动机构，其特征在于，所述天线组件的背面设置有所述极化旋转机构，所述极化旋转机构包括极化传动组件、极化电机、变频功放、双工器及波导管，所述极化传动组件包括安装在所述极化电机输出轴上的极化小同步轮以及与所述极化小同步轮传动连接的极化大同步轮；所述波导管的一端所述双工器连接，所述波导管的另一端与所述变频功放连接，所述变频功放通过支撑组件与所述极化传动组件连接，所述双工器通过双工器法兰盘与所述极化传动组件连接，所述双工器、所述波导管及所述变频功放共同构成发射和接收系统。

10.一种卫星天线，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的卫星天线传动机构。