CN110061342B - 一种可转动的抛物柱面天线 - Google Patents

一种可转动的抛物柱面天线 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可转动的抛物柱面天线，属于天线技术领域，包括：抛物柱面形天线反射器、反射器支撑架、支撑基墩、天线转动机构、天线驱动装置、天线转动状态检测装置、馈源、馈源支架、馈源驱动装置、馈源姿态检出装置；本发明的抛物柱反射面及其背架结构能够沿支撑架弧形滑轨上作大跨度大面积转动；馈源支架不直接安装在天线反射器结构上随天线反射器结构一起转动，馈源及其馈源支架由独立基础安置，馈源能在馈源支架上转动，但是可以按反射面与馈源相位中心电磁波照射匹配关系要求协调转动，形成一种新的天馈协调工作方式，组成为一种新颖的天线结构形态；它具有新颖、制造容易、造价低、功能强、性能好等特点。

Description

一种可转动的抛物柱面天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其设计一种可转动的抛物柱面天线。
背景技术
柱面天线的横截面方向一般是抛物面形状，在纵截面方向上是柱面形状，称为抛物柱面天线，整个反射面是一个抛物柱面形状的反射面。其馈源往往采用多馈源阵列形式，所以亦称为抛物柱面天线阵。而另一种柱面天线横截面方向是圆弧面形状，在纵截面方向上是柱面形状，称为圆柱面天线，整个反射面是一个圆柱面形状的反射面。当采用多馈源形式时，亦称为圆柱面天线阵。这两类抛物柱面形和圆柱面形天线具有不轴对称的天线电性能方向图。柱面天线一般可以作为宽视角的观测天线或作为多馈源的阵列天线使用，成为一种较特殊的天线阵。这种特殊的天线阵具有视野较宽、结构简单、组阵方便等特点，主要用于射电天文观测、空间碎片观测、警戒雷达搜索观察等场合。
由于这两类柱面天线横截面方向口径较大，纵截面长度方向又比较长，往往规模较大，所以以往把这两类柱面天线的反射面做成固定不动的，但是这样就丧失了主动跟踪能力。
如中国专利申请号为：CN200820227802.6的专利公布了一种抛物柱面天线，它涉及通信雷达天线领域中的一种搜索雷达天线装置。它由馈源、抛物柱面、引向器、馈线、同轴电缆、平衡器、电缆插座、支撑杆等部件组成。本申请馈源的振子等距离敷铜在玻璃钢管上构成，抛物柱面安装在支撑杆的端口上，引向器分别安装在抛物柱面前侧支撑杆上，馈源的振子通过平衡器与同轴电缆连接，构成抛物柱面天线。它是根据搜索雷达波束宽度要求而设计的抛物柱面天线产生扇形波束，进行搜索目标和测定目标方位角。但是该发明的反射面为固定的，没有主动跟踪能力。
现阶段日本、印度、俄罗斯等国家研发了在横截面方向可以部分转动的抛物柱面天线阵，改善了天线阵的跟踪能力。但是由于横截面方向口径较大，天线焦距比较长，馈源及其支架的悬臂较长，结构受力不好，使反射面结构与馈源支架结构的变形比较大，影响馈源方向图与反射面的匹配，影响天线阵的性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可转动的抛物柱面天线，增加主动追踪能力，提高天线性能。
所述可转动的抛物柱面天线，包括：抛物柱面形天线反射器、反射器支撑架、支撑基墩、天线转动机构、天线驱动装置、天线转动状态检测装置、馈源、馈源支架、馈源驱动装置、馈源姿态检出装置；
抛物柱面形天线反射器包括：反射面及反射面背架结构，反射面背架结构为钢架结构；抛物柱面形天线反射器设置在反射器支撑架上，反射器支撑架通过支撑柱设置在支撑基墩上，抛物柱面形天线反射器通过天线转动机构连接反射器支撑架，天线驱动装置连接抛物柱面形天线反射器，天线转动状态检测装置设置在抛物柱面形天线反射器上；抛物柱面形天线反射器上方设置有馈源支架，馈源支架沿抛物柱面形天线反射器的轴线方向设置，馈源、馈源驱动装置及馈源姿态检出装置设置在馈源支架上。
进一步地，天线转动机构包括设置在反射器支撑架上的弧形滑轨以及固定在抛物柱面形天线反射器底面的滑轮，滑轮能够滑动地连接弧形滑轨，弧形滑轨两侧还设置有反向约束轮；弧形滑轨沿反射器支撑架轴线方向设置多于3组。
进一步地，天线驱动装置为滚轮滑道索牵引驱动装置，包括：第一牵引索、第二牵引索、第一驱动轮、第二驱动轮，第一牵引索、第二牵引索交叉设置，第一牵引索的两端分别连接抛物柱面形天线反射器的左端和第二驱动轮，第二牵引索的两端分别连接抛物柱面形天线反射器的右端和第一驱动轮。
进一步地，天线驱动装置采用链条传动驱动装置，链条传动驱动装置包括链轮、滚子、链板、电机；链板安装在天线反射器园弧形结构底部，在链板上设置有滚子，链轮安装在反射器支撑架上，链轮与链板啮合；电机及减速箱设置在反射器支撑架上，并与链轮连接。
进一步地，馈源支架上设有第一支架和第二支架，第一支架上设有主动轮，第二支架上设有从动轮，主动轮与从动轮采用牵引带连接，主动轮设有驱动电机及减速器；馈源连续等距设置在第二支架上；第一支架上还设有馈源姿态检出装置。
进一步地，馈源支架采用单轴支架，馈源支架上设置馈源，馈源支架的一端设置驱动电机及减速器，另一轴设置轴位传感器，馈源姿态检出装置设置在馈源支架上。
进一步地，馈源为双极化馈源。
进一步地，馈源为十字交叉偶极子馈源。
进一步地，馈源姿态检出装置为GNSS干涉测向测姿装置。
进一步地，馈源支架为大跨度镂空梁结构，并采用拉索固定加强。
本发明的有益效果是：
1.本发明所述可转动的抛物柱面天线，抛物柱面形天线反射器能够沿弧形滑轨大跨度大面积转动，提高了主动跟踪能力，同时采用索牵引、液压作动筒驱动或链条传动驱动方式比较稳定。
2.本发明所述可转动的抛物柱面天线，结构对称配重少、支撑点多受力分散、天线转动惯量小，驱动功率比较小。
3.本发明所述可转动的抛物柱面天线，馈源支架是固定式门架，不随天线一起转动，馈源单独设置转动结构，整套设备没有精密加工件，容易制造安装，造价便宜。
附图说明
图1为本发明所述可转动的抛物柱面天线未滑动状态结构剖视图；
图2为本发明所述可转动的抛物柱面天线滑动状态结构剖视图；
图3为本发明所述可转动的抛物柱面天线的反射面转动机构结构示意图；
图4为本发明所述可转动的抛物柱面天线的滚轮滑道索牵引驱动装置结构示意图；
图5为本发明所述可转动的抛物柱面天线的链条传动驱动装置结构示意图；
图6为本发明所述可转动的抛物柱面天线的链条传动驱动装置的链板与链轮啮合结构示意图；
图7为本发明所述可转动的抛物柱面天线的馈源转动机构的示意图；
图8为图7中A处局部示意图；
图9为本发明所述可转动的抛物柱面天线的十字交叉偶极子馈源结构示意图；
图10为本发明所述可转动的抛物柱面天线的整体结构示意图；
图11为本发明所述可转动的抛物柱面天线的横截面示意图。
图中，1-抛物柱面形天线反射器、2-反射器支撑架、3-支撑柱、4-支撑基墩、5-天线转动机构、51-弧形滑轨、52-滑轮、6-天线驱动装置、61-滚轮滑道索牵引驱动装置、611-第一牵引索、612-第二牵引索、613-第一驱动轮、614-第二驱动轮，62-链条传动驱动装置、621-链轮、622-滚子、623-链板，7-馈源支架、71-拉索、8-馈源、9-馈源驱动装置、91-第一支架、92-第二支架、93-主动轮、94-从动轮、95-牵引带、10-馈源姿态检出装置。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步说明
如图1、图2、图10所示，所述可转动的抛物柱面天线，包括：抛物柱面形天线反射器1、反射器支撑架2、支撑柱3、支撑基墩4、天线转动机构5、天线驱动装置6、天线转动状态检测装置(图中未示出)、馈源8、馈源支架7、馈源驱动装置9、馈源姿态检出装置10；
如图1、图10所示，抛物柱面形天线反射器1包括：反射面(图中未标注)及反射面背架结构(图中未标注)，反射面背架结构为钢架结构；抛物柱面形天线反射器1设置在反射器支撑架2上，反射器支撑架2通过支撑柱3设置在支撑基墩4上，抛物柱面形天线反射器1通过天线转动机构5连接反射器支撑架2，天线驱动装置6连接抛物柱面形天线反射器1，天线转动状态检测装置设置在抛物柱面形天线反射器1上；抛物柱面形天线反射器1上方设置有馈源支架7，馈源支架7沿抛物柱面形天线反射器1的轴线方向设置，馈源8、馈源驱动装置9及馈源姿态检出装置10设置在馈源支架7上；
进一步地，如图1所示，抛物柱面形天线反射器1的横截面为抛物面，开口直径为40m。
进一步地，如图3所示，天线转动机构5包括设置在反射器支撑架2上的弧形滑轨51以及固定在抛物柱面形天线反射器1底面的滑轮52，滑轮52能够滑动地连接弧形滑轨51，弧形滑轨51两侧还设置有反向约束轮；弧形滑轨51沿反射器支撑架2轴线方向设置多于3组。
进一步地，如图4所示，天线驱动装置6为滚轮滑道索牵引驱动装置61，包括：第一牵引索611、第二牵引索612、第一驱动轮613、第二驱动轮614，第一牵引索611、第二牵引索612交叉设置，第一牵引索611的两端分别连接抛物柱面形天线反射器1的左端和第二驱动轮614，第二牵引索612的两端分别连接抛物柱面形天线反射器1的右端和第一驱动轮613。
进一步地，如图5、图6所示，天线驱动装置6为链条传动驱动装置62，包括链轮621、滚子622、链板623、电机；链板623安装在抛物柱面形天线反射器1底部，在链板623上设置有滚子622，链轮621安装在反射器支撑架2上，链轮621与链板623啮合；电机设置在反射器支撑架2上，电机与链轮621连接。
进一步地，天线驱动装置6采用液压作动筒驱动装置。
进一步地，如图7、图8所示，馈源支架7上设有第一支架91和第二支架92，第一支架91上设有主动轮93，第二支架92上设有从动轮94，主动轮93与从动轮94采用牵引带95连接，主动轮93设有驱动电机及减速器；馈源8连续等距设置在第二支架92上；第一支架91上还设有馈源姿态检出装置10；
进一步地，馈源支架7还可以采用单轴支架，馈源支架7上设置馈源8，馈源支架7的一端设置驱动电机及减速器(图中未示出)，另一轴设置轴位传感器(图中未示出)，馈源姿态检出装置10设置在馈源支架7上。
进一步地，馈源8为双极化馈源。
进一步地，如图9所示，馈源8为十字交叉偶极子馈源8。
进一步地，馈源姿态检出装置10为GNSS干涉测向测姿装置。
进一步地，如图10所示，馈源支架7为大跨度镂空梁结构，并采用拉索71固定加强。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可转动的抛物柱面天线，其特征在于，包括：抛物柱面形天线反射器、反射器支撑架、支撑基墩、天线转动机构、天线驱动装置、天线转动状态检测装置、馈源、馈源支架、馈源驱动装置、馈源姿态检出装置；
抛物柱面形天线反射器包括：反射面及反射面背架结构，反射面背架结构为钢架结构；抛物柱面形天线反射器设置在反射器支撑架上，反射器支撑架通过支撑柱设置在支撑基墩上，抛物柱面形天线反射器通过天线转动机构连接反射器支撑架，天线驱动装置连接抛物柱面形天线反射器，天线转动状态检测装置设置在抛物柱面形天线反射器上；抛物柱面形天线反射面上方设置有馈源支架，馈源支架沿抛物柱面形天线反射面的轴线方向设置，馈源、馈源驱动装置及馈源姿态检出装置设置在馈源支架上，所述天线驱动装置为滚轮滑道索牵引驱动装置，包括：第一牵引索、第二牵引索、第一驱动轮、第二驱动轮，第一牵引索、第二牵引索交叉设置，第一牵引索的两端分别连接抛物柱面形天线反射面的左端和第二驱动轮，第二牵引索的两端分别连接抛物柱面形天线反射面的右端和第一驱动轮。
2.根据权利要求1所述的一种可转动的抛物柱面天线，其特征在于，所述天线转动机构包括设置在反射器支撑架上的弧形滑轨以及固定在抛物柱面形天线反射器底面的滑轮，滑轮能够滑动地连接弧形滑轨，弧形滑轨两侧还设置有反向约束轮；弧形滑轨沿反射器支撑架轴线方向设置多于3组。
3.根据权利要求1所述的一种可转动的抛物柱面天线，其特征在于，所述馈源支架上设有第一支架和第二支架，第一支架上设有主动轮，第二支架上设有从动轮，主动轮与从动轮采用牵引带连接，主动轮设有驱动电机；馈源连续等距设置在第二支架上；第一支架上还设有馈源姿态检出装置。
4.根据权利要求1所述的一种可转动的抛物柱面天线，其特征在于，所述馈源支架采用单轴支架，馈源支架上设置馈源，馈源支架的一端设置驱动电机及减速器，另一端设置轴位传感器，馈源姿态检出装置设置在馈源支架上。
5.根据权利要求1所述的一种可转动的抛物柱面天线，其特征在于，所述馈源为双极化馈源。
6.根据权利要求5所述的一种可转动的抛物柱面天线，其特征在于，所述馈源为十字交叉偶极子馈源。
7.根据权利要求1所述的一种可转动的抛物柱面天线，其特征在于，所述馈源姿态检出装置为GNSS干涉测向测姿装置。
8.根据权利要求1所述的一种可转动的抛物柱面天线，其特征在于，所述馈源支架为大跨度镂空梁结构，并采用拉索固定加强。
9.一种可转动的抛物柱面天线，其特征在于，包括：抛物柱面形天线反射器、反射器支撑架、支撑基墩、天线转动机构、天线驱动装置、天线转动状态检测装置、馈源、馈源支架、馈源驱动装置、馈源姿态检出装置；
抛物柱面形天线反射器包括：反射面及反射面背架结构，反射面背架结构为钢架结构；抛物柱面形天线反射器设置在反射器支撑架上，反射器支撑架通过支撑柱设置在支撑基墩上，抛物柱面形天线反射器通过天线转动机构连接反射器支撑架，天线驱动装置连接抛物柱面形天线反射器，天线转动状态检测装置设置在抛物柱面形天线反射器上；抛物柱面形天线反射面上方设置有馈源支架，馈源支架沿抛物柱面形天线反射面的轴线方向设置，馈源、馈源驱动装置及馈源姿态检出装置设置在馈源支架上，所述天线驱动装置采用链条传动驱动装置，链条传动驱动装置包括链轮、滚子、链板、电机；链板安装在天线反射器圆弧形结构底部，在链板上设置有滚子，链轮安装在反射器支撑架上，链轮与链板啮合；电机及减速箱设置在反射器支撑架上，并与链轮连接。
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