CN110220413B - 一种波导喇叭极向角调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波导喇叭极向角调整装置，包括转接保护机构、蜗杆减振机构和角度调整机构。该装置固定在一维水平滑轨的移动平台上，波导喇叭和波导同轴转换器与角度调整机构联接。转接保护机构主要由转接底座和盖板组成，其作用是密封保护；蜗杆减振机构主要由电机驱动器、直流减速电机、蜗杆和蜗轮组成，其作用是利用蜗杆蜗轮螺旋式传动的稳定性，达到减振的目的；角度调整机构主要由主动波导齿轮、传动齿轮、从动波导齿轮和转角限位轴组成，其作用是通过齿轮传动实现两个波导喇叭同时反向旋转90°的功能。本发明不仅能提高测试效率，降低试验成本，还具有结构简单，蜗杆减振，操纵方便等优点。

Description

一种波导喇叭极向角调整装置

技术领域

本发明涉及一种用于目标模拟器波导喇叭的极向角调整装置，属于雷达导引头测控领域。

背景技术

导引头是决定导弹命中率的重要设备，兼具目标探测和控制跟踪的功能。导引头有多种制导方式，其中以雷达导引头的应用最为广泛，它具有传播损耗低、作战距离远等优点。雷达导引头进行整机调试时，为了保证测试可行性，通常采用两个波导喇叭模拟跟踪目标，波导喇叭成对使用，一个用于接收，另一个用于发射，要求同时固定在一维滑轨的移动平台上。由于需要分别对雷达导引头偏航方向和俯仰方向跟踪视线角速度进行校验，因此，常使用两套一维滑轨，呈“十”字形分布，分别模拟目标在偏航和俯仰两个方向的运动。

由于使用两套滑轨大大增加了试验成本，因此，在设备条件不允许的情况下，常采用一维水平滑轨测试导引头偏航和俯仰两个正交方向跟踪视线角速度方法。测试方法为：一维滑轨水平放置，先检测雷达导引头偏航方向跟踪目标视线角速度，再将雷达导引头绕滚转方向旋转90°，两个波导喇叭也同样旋转90°，然后完成雷达导引头俯仰方向跟踪目标视线角速度的检测。波导喇叭之所以要旋转90°，是因为使用的波导喇叭通常具有极性。

综上，基于一维水平滑轨测试导引头偏航和俯仰两个正交方向跟踪视线角速度方法，需设计一种方案使滑轨上两个波导喇叭同时旋转90°。经调研，常用方案有三种：一是人工手动调节，先将联接波导喇叭、滑轨移动平台和波导同轴转换器的螺栓螺母取下，再将波导喇叭和波导同轴转换器旋转90°，最后重新联接固定，该方案耗时较长，大大影响测试效率；二是使用全向喇叭，全向喇叭无需考虑波导极向，因此不必改变喇叭方向，但全向喇叭常用于功率较小的场合，适用性范围较窄；三是改变信号源波导通道，采用极向正交的两组波导喇叭，同时固定在水平滑轨的移动平台上，当更换测试方向时，只需改变信号源波导输入输出通道即可，该方案要求每个型号产品使用四个喇叭，通用性差，且增加了试验成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种波导喇叭极向角调整装置，该装置能够减小滑轨移动平台往复运动对喇叭极向角位置的影响，且能适时改变波导喇叭的极性方向，避免两根连接波导同轴转换器的同轴电缆相互干涉，测试效率高，适应性范围宽，通用性强。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种波导喇叭极向角调整装置，包括转接保护机构、蜗杆减振机构和角度调整机构，蜗杆减振机构和角度调整机构通过转接保护机构形成一个整体，固定在一维水平滑轨移动平台上，波导喇叭和波导同轴转换器与上述角度调整机构联接；在波导喇叭极向角调整装置随一维水平滑轨移动平台往复运动过程中，蜗杆减振机构起减振作用；且蜗杆减振机构与角度调整机构能够联动，实现波导喇叭和波导同轴转换器同时改变极性方向。

所述转接保护机构包括转接底座和盖板，盖板固定在转接底座的壳体上，外部螺栓穿过转接底座转接板的安装孔，将整个装置联接固定到一维水平滑轨的移动平台上。

所述蜗杆减振机构包括电机驱动器、直流减速电机、蜗杆、蜗杆铜套轴承和蜗轮，电机驱动器封装后固定在转接底座的转接板上，直流减速电机固定在转接底座壳体的外壁上，直流减速电机转轴朝向转接底座壳体内；蜗杆一端与直流减速电机的转轴联接，另一端插入转接底座外壳的第一安装孔中，且转接底座外壳的第一安装孔中嵌有蜗杆铜套轴承，蜗轮在蜗杆正交方向与蜗杆啮合。

所述蜗杆外侧端面设有内六角孔。

所述角度调整机构包括主动波导齿轮、传动齿轮、从动波导齿轮和转角限位轴；蜗轮套入主动波导齿轮的阶梯轴并固定，两个传动齿轮相互啮合，且其中一个传动齿轮与主动波导齿轮啮合，另一个传动齿轮与从动波导齿轮啮合；转角限位轴一端穿过从动波导齿轮的环形限位孔，插入转接底座外壳的第二安装孔，另一端插入盖板第二安装孔；

主动波导齿轮一端插入转接底座外壳的第三安装孔中，另一端插入盖板的第三安装孔中，从动波导齿轮一端插入转接底座外壳的第四安装孔中，另一端插入盖板的第四安装孔中；

其中一个传动齿轮一端插入转接底座外壳的第五安装孔中，另一端插入盖板的第五安装孔中，另一个传动齿轮一端插入转接底座外壳的第六安装孔中，另一端插入盖板的第六安装孔中；

主动波导齿轮和从动波导齿轮的波导通孔一端均固定连接一个波导喇叭，另一端均固定连接一个波导同轴转换器。

所述角度调整机构还包括波导齿轮铜套轴承和传动齿轮铜套轴承；所述转接底座外壳的第三安装孔和第四安装孔以及盖板的第三安装孔和第四安装孔中均嵌有波导齿轮铜套轴承，所述转接底座外壳的第五安装孔和第六安装孔以及盖板的第五安装孔和第六安装孔中均嵌有传动齿轮铜套轴承。

所述从动波导齿轮的环形限位孔圆心角为90度。

所述主动波导齿轮到从动波导齿轮的传动比为1。

所述传动齿轮与主动波导齿轮轴模数相等。

所述主动波导齿轮和从动波导齿轮模数和齿数相等。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明设计了蜗杆减振机构，利用蜗杆蜗轮螺旋式传动的稳定性，保证装置在移动平台上往复运动更加可靠，减小滑轨移动平台往复运动对喇叭极向角位置的影响。

(2)本发明利用齿轮传动的原理和特性，使用偶数个齿轮让主动波导齿轮和从动波导齿轮能够同时反向旋转，从而使分别固定在它们上面的波导喇叭能够同时调整极向角，用以保证极向角调整的精度，避免两根连接波导同轴转换器的同轴电缆相互干涉。同时为了防止旋转度数超出90°范围，在从动波导齿轮上设置了圆心角为90°的环形限位孔。

(3)本发明利用直流减速电机带动齿轮实现装置的电动，并设计了电机驱动器，实现转动的可程控。相比手动调整，不仅方便，效率也更高。

(4)本发明整个装置只使用了两套波导喇叭，降低了喇叭使用成本，也无需更换全向喇叭，环境适应性更强。本发明让一维水平滑轨测试导引头偏航和俯仰两个正交方向跟踪视线角速度方法更加实用。

(5)本发明可保证测试精度，提高测试效率，降低试验成本，适应性范围宽，通用性强。

附图说明

图1为本发明装置结构的总体图；

图2为本发明装置结构的剖视图；

图3为本发明装置使用联接示意图；

图中：1波导喇叭；2波导同轴转换器；3转接保护机构；31转接底座；32盖板固定螺钉；33盖板；4蜗杆减振机构；41电机驱动器；42驱动固定螺钉；43直流减速电机；44电机固定螺钉；45紧定螺钉；46蜗杆；47蜗杆铜套轴承；48蜗轮；5角度调整机构；51主动波导齿轮；52波导齿轮铜套轴承；53蜗轮固定螺钉；54传动齿轮；55传动齿轮铜套轴承；56从动波导齿轮；57转角限位轴；6一维水平滑轨移动平台。

具体实施方式

如图1所示，本发明由转接保护机构3、蜗杆减振机构4和角度调整机构5组成,上述蜗杆减振机构4和角度调整机构5通过转接保护机构3形成一个整体，固定在一维水平滑轨移动平台6上，波导喇叭1和波导同轴转换器2通过螺栓螺母与上述角度调整机构5联接。

如图2所示，转接保护机构3由转接底座31、盖板固定螺钉32和盖板33组成。盖板33盖在转接底座31的壳体上，通过六颗盖板固定螺钉32联接。外部螺栓穿过转接底座31转接板的安装孔，将整个装置联接固定到一维水平滑轨移动平台6上。

转接保护机构3的作用是：将蜗杆减振机构4和角度调整机构5的传动部分密封在转接保护机构3的壳体内，与它们构成一个整体，起到保护作用；利用转接保护机构3的转接板，可将整个波导喇叭极向角调整装置联接固定到一维水平滑轨移动平台6上，起到转接作用。

如图1所示，所述的蜗杆减振机构4由电机驱动器41、驱动固定螺钉42、直流减速电机43、电机固定螺钉44、紧定螺钉45、蜗杆46、蜗杆铜套轴承47和蜗轮48组成。电机驱动器41封装后通过四颗驱动固定螺钉42固定在转接底座31的转接板上，直流减速电机43通过四颗电机固定螺钉44固定在转接底座31壳体的外壁上，电机转轴朝向转接底座31壳体内。蜗杆46一端通过紧定螺钉45与直流减速电机43的转轴联接，另一端插入转接底座31外壳的第一安装孔中，为了减少摩擦，在转接底座31外壳的第一安装孔中嵌有蜗杆铜套轴承47，蜗杆46另一端实际插入蜗杆铜套轴承47中。蜗杆46外侧端面设有内六角孔，蜗轮48在蜗杆46正交方向与蜗杆46联接，并将旋转动能传递给角度调整机构5。

蜗杆减振机构4的作用是：波导喇叭1随一维水平滑轨移动平台6往复运动过程中，利用蜗杆蜗轮螺旋式传动的稳定性，起到减振的作用；通过直流减速电机43驱动，实现波导喇叭1极向角的程控，操纵简便，可提高测试效率；蜗杆46外侧端面设有内六角孔，使波导喇叭1极向角也可通过外六角扳手进行手动操纵，环境适应力好。

如图2所示，角度调整机构5由主动波导齿轮51、波导齿轮铜套轴承52、蜗轮固定螺钉53、传动齿轮54、传动齿轮铜套轴承55、从动波导齿轮56和转角限位轴57组成。

蜗轮48通过蜗轮固定螺钉53与主动波导齿轮51固定在一起。两个传动齿轮54相互啮合，且一个与主动波导齿轮51啮合，另一个与从动波导齿轮56啮合，依次将主动波导齿轮51的旋转动能传递给从动波导齿轮56。

主动波导齿轮51的波导通孔一端固定连接一个波导喇叭1，另一端均固定连接一个波导同轴转换器2。从动波导齿轮56的波导通孔一端固定连接一个波导喇叭1，另一端均固定连接一个波导同轴转换器2。

从动波导齿轮56设有90°范围的环形通孔，转角限位轴57一端穿过从动波导齿轮56的环形通孔并插入转接底座31外壳的第二安装孔，另一端插入盖板33的第二安装孔，对波导喇叭1的旋转角进行限位。主动波导齿轮51一端插入转接底座31外壳的第三安装孔中，另一端插入盖板33的第三安装孔中，从动波导齿轮56一端插入转接底座31外壳的第四安装孔中，另一端插入盖板33的第四安装孔中。

其中一个传动齿轮一端插入转接底座31外壳的第五安装孔中，另一端插入盖板33的第五安装孔中，另一个传动齿轮一端插入转接底座31外壳的第六安装孔中，另一端插入盖板33的第六安装孔中。

为了减少摩擦，角度调整机构5还包括波导齿轮铜套轴承52和传动齿轮铜套轴承55；转接底座31外壳的第三安装孔和第四安装孔以及盖板33的第三安装孔和第四安装孔中均嵌有波导齿轮铜套轴承52，所述转接底座31外壳的第五安装孔和第六安装孔以及盖板33的第五安装孔和第六安装孔中均嵌有传动齿轮铜套轴承55。

角度调整机构5的作用是：主动波导齿轮51和从动波导齿轮56内部设有波导通孔，可作为波导喇叭1和波导同轴转换器2的载体，通过螺钉螺母便可联接起来；主动波导齿轮51到从动波导齿轮56的传动比恒为1，可同时反向改变两个波导喇叭1相等极向角，避免旋转过程中两根连接波导同轴转换器2的同轴电缆相互干涉；利用转角限位轴57限位，可避免波导喇叭1过盈转动，确保装置安全及测试精度。

本发明提供的一种波导喇叭极向角调整装置整个工作过程如下：

首先完成装配，再将整个装置安装到一维水平滑轨移动平台6上，最后进行试验控制。装置装配时，首先将蜗杆铜套轴承47嵌入转接底座3壳体内壁的第一安装孔，将蜗杆46内六角孔端从转接底座3壳体内部插入蜗杆铜套轴承47，将直流减速电机43从转接底座3壳体外部插入，并与蜗杆46另一端配合，从转接底座3壳体内部安装四颗电机固定螺钉44，固定直流减速电机43，并通过紧定螺钉45使直流减速电机43转轴和蜗杆46完全约束。将蜗轮48套入主动波导齿轮51的阶梯轴，用四颗蜗轮固定螺钉53穿过蜗轮48并旋入主动波导齿轮51，使它们固定在一起。然后在转接底座3壳体底部的第三安装孔和第四安装孔处分别嵌入波导齿轮铜套轴承52，在转接底座3壳体底部的第五安装孔和第六安装孔处分别嵌入传动齿轮铜套轴承55。将一个传动齿轮54插入转接底座3的第五安装孔，并将蜗轮48固定在主动波导齿轮51上，并将主动波导齿轮51插入转接底座3的第三安装孔，调整好位置，让传动齿轮54和主动波导齿轮51刚好啮合，并让蜗轮48与蜗杆46刚好啮合。再依次插入剩余的一个传动齿轮54和从动波导齿轮56，穿过从动波导齿轮56的环形通孔安装好转角限位轴57，值得注意的是，环形通孔圆心角为90°，从而满足两个波导喇叭1刚好正反转90°要求。在盖板33上嵌入两个波导齿轮铜套轴承52和两个传动齿轮铜套轴承55，调整所有齿轮轴的轴心，使其穿过盖板33对应轴承孔，并将盖板33完全盖在转接底座3的壳体上，用六颗盖板固定螺钉32联接固定。最后，用四颗驱动固定螺钉42将电机驱动41固定在转接底座3的转接板上，并连接好电机驱动41与直流减速电机43之间的线路。

装置安装完成进行试验时，首先将两套波导喇叭1(一个作为波导接收喇叭，一个作为波导发射喇叭)分别对正主动波导齿轮51和从动波导齿轮52的波导通孔，在齿轮另一边则用两个波导同轴转换器对正波导通孔，然后用四组螺钉螺母将三者进行连接固定。联接时要注意波导极向。然后用螺栓穿过转接底座3的转接板安装孔，将整个装置联接固定到一维水平滑轨移动平台6上。最后，通过有线或无线的方式，将上位机控制器与电机驱动器41连接，便可开始试验。装置试验时，根据测试要求，使波导喇叭1极向保持水平或竖直，上位机通过电机驱动控制直流减速电机正转或反转，直流减速电机自带的霍尔编码器可测量转轴旋转角度大小，并反馈给电机驱动，从而精确控制电机旋转角度。直流减速电机转动时，联接直流减速电机43转轴的蜗杆46也会跟随转动，并带动正交方向蜗轮48一起转动。蜗轮48通过蜗轮固定螺钉53固定在主动波导齿轮轴51上，从而带动主动波导齿轮轴51的旋转。再通过相同两个与主动波导齿轮轴51模数相等的传动齿轮轴54传动，将主动波导齿轮轴51的旋转动能传递给与主动波导齿轮轴51模数和齿数均相等的从动波导齿轮轴56。主动波导齿轮到从动波导齿轮的传动比为1，所以主动波导齿轮轴51与从动波导齿轮轴56总是反向旋转相同角度。而从动波导齿轮轴56上90°范围环形通孔插有转角限位轴57，使联接主动波导齿轮轴51和从动波导齿轮轴56的波导喇叭1旋转最大角只能是90°，从而实现波导喇叭极向角调整的功能。令蜗杆蜗轮的传动比为n，则整个系统的传动比为n，因此只需控制直流减速电机正转或反转nπ/2，便可保证联接主动波导齿轮和从动波导齿轮的波导喇叭同时反向旋转90°。图3为本发明装置使用联接示意图。

本发明利用蜗杆蜗轮传动和齿轮传动，使固定在滑轨移动平台上的波导接收喇叭和波导发射喇叭能够适时改变极性方向，满足测试要求。该装置可使两个波导喇叭(发射和接收)同时反向旋转90°，避免两根连接波导同轴转换器的同轴电缆相互干涉。本发明波导喇叭具有减振功能，可减小滑轨移动平台往复运动对喇叭极向角位置的影响；可通过直流减速电机驱动,实现波导喇叭极向角的程控，便于测试实际操作。因此，本发明不仅能保证测试精度，提高测试效率，降低试验成本，还具有结构简单，极向角可程控，操纵方便等优点，也可应用于无人机起落架等多个场合。

本领域的技术人员应当意识到在不脱离本发明所给出的技术特征和范围的情况下，对技术所作的增加、以本领域一些同样内容的替换，均应属于本发明的保护范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.一种波导喇叭极向角调整装置，其特征在于：包括转接保护机构(3)、蜗杆减振机构(4)和角度调整机构(5),蜗杆减振机构(4)和角度调整机构(5)通过转接保护机构(3)形成一个整体，固定在一维水平滑轨移动平台(6)上，波导喇叭(1)和波导同轴转换器(2)均与上述角度调整机构(5)联接；在波导喇叭极向角调整装置随一维水平滑轨移动平台(6)往复运动过程中，蜗杆减振机构(4)起减振作用；且蜗杆减振机构(4)与角度调整机构(5)能够联动，实现波导喇叭(1)和波导同轴转换器(2)同时改变极性方向；

波导喇叭包括两套，一个作为波导接收喇叭，一个作为波导发射喇叭；

所述转接保护机构(3)包括转接底座(31)和盖板(33)，盖板(33)固定在转接底座(31)的壳体上，外部螺栓穿过转接底座(31)转接板的安装孔，将整个装置联接固定到一维水平滑轨移动平台上；

所述蜗杆减振机构(4)包括电机驱动器(41)、直流减速电机(43)、蜗杆(46)、蜗杆铜套轴承(47)和蜗轮(48)，电机驱动器(41)封装后固定在转接底座(31)的转接板上，直流减速电机(43)固定在转接底座(31)壳体的外壁上，直流减速电机(43)转轴朝向转接底座(31)壳体内；蜗杆(46)一端与直流减速电机(43)的转轴联接，另一端插入转接底座(31)外壳的第一安装孔中，且转接底座(31)外壳的第一安装孔中嵌有蜗杆铜套轴承(47)，蜗轮(48)在蜗杆(46)正交方向与蜗杆(46)啮合；

所述角度调整机构(5)包括主动波导齿轮(51)、传动齿轮(54)、从动波导齿轮(56)和转角限位轴(57)；蜗轮(48)套入主动波导齿轮(51)的阶梯轴并固定，两个传动齿轮(54)相互啮合，且其中一个传动齿轮与主动波导齿轮(51)啮合，另一个传动齿轮与从动波导齿轮(56)啮合；转角限位轴(57)一端穿过从动波导齿轮(56)的环形限位孔，插入转接底座(31)外壳的第二安装孔，另一端插入盖板(33)第二安装孔；

主动波导齿轮(51)一端插入转接底座(31)外壳的第三安装孔中，另一端插入盖板(33)的第三安装孔中，从动波导齿轮(56)一端插入转接底座(31)外壳的第四安装孔中，另一端插入盖板(33)的第四安装孔中；

其中一个传动齿轮一端插入转接底座(31)外壳的第五安装孔中，另一端插入盖板(33)的第五安装孔中，另一个传动齿轮一端插入转接底座(31)外壳的第六安装孔中，另一端插入盖板(33)的第六安装孔中；

主动波导齿轮(51)和从动波导齿轮(56)的波导通孔一端均固定连接一个波导喇叭(1)，另一端均固定连接一个波导同轴转换器(2)；

所述从动波导齿轮(56)的环形限位孔圆心角为90度；

主动波导齿轮到从动波导齿轮的传动比恒为1，能够同时反向改变两个波导喇叭(1)相等极向角，避免旋转过程中两根连接波导同轴转换器的同轴电缆相互干涉；利用转角限位轴(57)限位，能够避免波导喇叭(1)过盈转动，确保装置安全及测试精度。

2.根据权利要求1所述的一种波导喇叭极向角调整装置，其特征在于：所述蜗杆(46)外侧端面设有内六角孔。

3.根据权利要求1所述的一种波导喇叭极向角调整装置，其特征在于：所述角度调整机构(5)还包括波导齿轮铜套轴承(52)和传动齿轮铜套轴承(55)；所述转接底座(31)外壳的第三安装孔和第四安装孔以及盖板(33)的第三安装孔和第四安装孔中均嵌有波导齿轮铜套轴承(52)，所述转接底座(31)外壳的第五安装孔和第六安装孔以及盖板(33)的第五安装孔和第六安装孔中均嵌有传动齿轮铜套轴承(55)。

4.根据权利要求1所述的一种波导喇叭极向角调整装置，其特征在于：所述传动齿轮(54)与主动波导齿轮(51)模数相等。

5.根据权利要求1所述的一种波导喇叭极向角调整装置，其特征在于：所述主动波导齿轮(51)和从动波导齿轮(56)模数和齿数相等。

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