CN113904112A - 多维天线指向机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多维天线指向机构，包括根部展开机构、360°驱滑机构、天馈机构以及伸展臂；所述根部展开机构，用于固定在飞行器本体上，所述根部展开机构的输出轴与360°驱滑机构连接；所述360°驱滑机构通过伸展臂与天馈机构连接，用于配合所述天馈机构驱动天线进行多轴转动。本发明根部展开机构、360°驱滑机构、天馈机构、压紧释放装置以及伸展臂配合，能够实现天馈机构上天线产品的多轴转动，能够适用于空间飞行器有指向功能要求的天线，具有结构简单紧凑、机构刚度大、360°旋转和指向精度高等优点。

Description

多维天线指向机构

技术领域

本发明涉及航空航天机电技术领域，具体地，涉及一种多维天线指向机构。

背景技术

随着现代航空航天技术的成熟发展，空间探测活动越来越频繁、任务也越来越复杂，尤其以空间站、登月计划和火星探测工程为代表。与此同时，星地或者星间传输的数据量也不断增加。

随着星间、星地之间数据传输需求日益增高，天线转动角度越来越大，由于传统指向机构的低频信号均采用导线式传输，无法实现360°转动；另外，出于建立星地或者星间链路需要，星载天线指向机构对特定区域的指向精度要求也很高，这需要由指向机构来实现。

由于发射阶段振动环境非常恶劣，需要将天线机构收拢至指定状态锁紧固定，避免天线机构不受控造成自身损坏及碰撞其它载荷。现有的有些星载天线，仅依靠电机的保持力矩实现指向机构的位置保持，保持刚度低且易受外界干扰的影响，存在较大安全隐患。

因此目前迫切需要一种结构简单紧凑、机构刚度大、可实现360°旋转和指向精度高的天线指向机构。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多维天线指向机构。

根据本发明提供的多维天线指向机构，包括根部展开机构、360°驱滑机构、天馈机构以及伸展臂；

所述根部展开机构，用于固定在飞行器本体上，所述根部展开机构的输出轴与360°驱滑机构连接；

所述360°驱滑机构通过伸展臂与天馈机构连接，用于配合所述天馈机构驱动天线进行多轴转动。

优选地，所述根部展开机构，用于实现所述360°驱滑机构、天馈机构以及伸展臂在0～180°转动；

所述360°驱滑机构，用于实现天馈机构上天线360°转动且无干涉传输；

所述天馈机构，用于实现天馈机构上天线天线-77°～+30°转动。

优选地，所述360°驱滑机构包括中孔电机、机座、中孔谐波减速器、中孔旋转变压器以及中孔滑环；

所述中孔电机固定在机座上，所述中孔电机的输出轴连接中孔谐波减速器的输入轴连接，所述中孔谐波减速器的输出轴与所述中孔旋转变压器中转子连接；

所述中孔旋转变压器的转子通过第一转接件与中孔滑环的内圈的一端连接；所述中孔滑环的内圈另一端用于输出扭矩；

所述根部展开机构的输出轴与所述机座链接，所述中孔滑环的内圈另一端通过伸展臂与天馈机构连接。

优选地，还包括壳体和第二转接件；

所述中孔旋转变压器装配在壳体的内侧；

所述中孔滑环的外壳与所述壳体前端固定连接；

所述机座与所述壳体后端固定连接；

所述中孔滑环的内圈另一端与第二转接件，通过所述第二转接件机械进行扭矩的输出。

优选地，所述机座、所述中孔电机、所述中孔谐波减速器、所述中孔旋转变压器、所述第一转接件、所述中孔滑环、所述第二转接件均设置有沿轴向延伸且相互连通的中孔；

所述中孔，用于波导结构件穿过，以进行高频信号的传输。

优选地，所述机座、所述中孔电机、所述中孔谐波减速器、所述中孔旋转变压器、所述第一转接件、所述中孔滑环、所述第二转接件同轴设置；

所述机座、所述中孔电机、所述中孔谐波减速器、所述中孔旋转变压器、所述第一转接件、所述中孔滑环、所述第二转接件呈轴对称。

优选地，所述天馈机构包括主体机座、天线机座、驱动组件、馈源机座以及锁定组件；

所述驱动组件设置在所述主体机座一侧面上，用于驱动所述天线机座转动；

所述天线机座设置在所述主体机座的内侧，所述天线机座一端通过第一法兰A与所述主体机座转动连接，另一端连接所述驱动组件的输出轴；

所述馈源机座设置在所述天线机座的内侧，所述馈源机座的一端通过第一法兰B与所述天线机座转动连接，另一端通过第二法兰连接所述驱动组件的输出轴；

所述馈源机座上设置有锁定组件，所述锁定组件，用于所述馈源机座与所述天线机座之间的锁定。

优选地，所述锁定组件包括锁定支架、锁定销以及压簧；

所述锁定支架设置在所述天线机座的内侧面上，设置有锁定销滑槽；

所述锁定销设置在所述锁定销滑槽内，所述锁定销上设置有限位台阶；所述压簧套设在所述锁定销上且限位在所述锁定支架和所述限位台阶之间。

优选地，所述锁定组件还微动开关和微动开关压片；

所述微动开关压片设置在所述锁定销的外端部，所述锁定支架上设置有的外端部设置有微动开关；

当所述压簧驱动所述锁定销进入所述限位孔时，使得所述馈源机座与所述天线机座之间的锁定时，所述微动开关压片压触所述微动开关。

优选地，还包括第一轴承、第二轴承以及第三轴承；

所述第一轴承设置在所述主体机座上；所述第一法兰A设置在所述第一轴承的内圈上，以使得所述天线机座与所述主体机座转动连接；

所述天线机座的内侧面的两端部分别设置有所述第二轴承、所述第三轴承；

所述第一法兰B设置在所述第二轴承的内圈上，所述第二法兰设置在所述第三轴承的内圈上，以使得所述天线机座与所述馈源机座转动连接。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明根部展开机构、360°驱滑机构、天馈机构、压紧释放装置以及伸展臂配合，能够实现天馈机构上天线产品的多轴转动，能够适用于空间飞行器有指向功能要求的天线，具有结构简单紧凑、机构刚度大、360°旋转和指向精度高等优点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例中多维天线指向机构的收拢状态示意图；

图2是本发明实施例中多维天线指向机构的展开状态示意图。

图3为本发明实施例中360°驱滑机构的示意图；

图4为本发明实施例中360°驱滑机构的剖面状态示意图；

图5为本发明实施例中天馈机构的结构示意图；

图6为本发明实施例中天馈机构的锁定状态锁定组件局部剖面示意图。

图中：

1为根部展开机构；2为360°驱滑机构；3为天馈机构；4为压紧释放装置；5 为伸展臂；201为机座；202为中孔电机；203为中孔谐波减速器；204为中孔旋转变压器；205为壳体；206为第一转接件；207为中孔滑环；208为第二转接件；301 为主体机座，302为天线机座，303为馈源机座，304为锁定组件，305为驱动组件， 3401为锁定支架，3402为锁定销，3403为微动开关，3404为微动开关压片，3405 为压簧。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1为本发明实施例中多维天线指向机构的收拢状态示意图，图2是本发明实施例中多维天线指向机构的展开状态示意图，如图1、图2所示，本发明提供的多维天线指向机构，包括：根部展开机构1、360°驱滑机构2、天馈机构3、压紧释放装置4以及伸展臂5。

所述根部展开机构1，用于固定在飞行器本体上，所述根部展开机构1的输出轴与360°驱滑机构2连接；

所述360°驱滑机构2通过伸展臂5与天馈机构3连接，用于配合所述天馈机构3 驱动天线进行多轴转动。

当所述飞行器发射时，所述多维天线指向机构通过多个所述压紧释放装置4固定在所述飞行器的侧壁上，且提供高刚度、高强度压紧；在轨释放后实现天线对星、对地多维转动。

在本发明实施例中，通过所述根部展开机构1，能够实现所述指向机构0～180°转动；并可有效定位在任一角度，定位精度优于0.0075°；

所述360°驱滑机构2能够实现天馈机构3上天线360°转动且无干涉传输，具有沿轴向延伸且贯通的中孔，所述中孔用于波导结构件穿过，以进行高频信号的传输，还可以进行低频信号，如电机、旋转变压器、热敏电阻、加热片、展开信号等的传输。

所述中孔为直径大于32mm的中孔，能实现天线不同波段的高频信号通过额外增设波导结构件穿过中孔，实现整个指向机构360°旋转，转动精度优于0.0075°；

所述天馈机构3，用于实现天线-77°～+30°转动，定位精度优于0.0075°。

图3为本发明实施例中360°驱滑机构的示意图，图4为本发明实施例中360°驱滑机构的剖面状态示意图，如图3、图4所示，所述360°驱滑机构2，包括中孔电机 202、机座201、中孔谐波减速器203、中孔旋转变压器204以及中孔滑环207；

所述中孔电机202固定在机座201上，所述中孔电机202的输出轴连接中孔谐波减速器203的输入轴连接，所述中孔谐波减速器203的输出轴与所述中孔旋转变压器204 的转子连接；

所述中孔旋转变压器204的输出轴通过第一转接件206与中孔滑环207的输入轴连接；所述中孔滑环207的输出轴用于输出扭矩。

在本发明实施例中，所述机座201、所述中孔电机202、所述中孔谐波减速器203、所述中孔旋转变压器204、所述第一转接件206、所述中孔滑环207、所述第二转接件 208均设置有沿轴向延伸且相互连通的中孔；

所述中孔，用于波导结构件穿过，以进行高频信号的传输。还可以进行低频信号，如电机、旋转变压器、热敏电阻、加热片、展开信号等的传输。

所述中孔为直径大于32mm的中孔，能实现天线不同波段的高频信号通过额外增设波导结构件穿过中孔，实现整个指向机构360°旋转。

本发明提供的中孔360°转动天线指向机构中，还包括壳体205和第二转接件208；

所述中孔旋转变压器204装配在壳体205的内侧；

所述中孔滑环207的外壳与所述壳体205前端固定连接；

所述机座201与所述壳体205后端固定连接。

所述中孔滑环207的输出轴与第二转接208件，通过所述第二转接件208机械进行扭矩的输出。

在本发明实施例中，所述机座201、所述中孔电机202、所述中孔谐波减速器203、所述中孔旋转变压器204、所述第一转接件206、所述中孔滑环207、所述第二转接件 208同轴设置；

所述机座201、所述中孔电机202、所述中孔谐波减速器203、所述中孔旋转变压器204、所述第一转接件206、所述中孔滑环207、所述第二转接件208呈轴对称。

在本发明实施例中，所述中孔旋转变压器204采用量精度可达±0.00833的旋转变压器。

所述中孔电机202内的轴承以及所述中孔谐波减速器203内有接触且相对转动的部件表面均涂覆MoS2固体润滑膜。

所述中孔谐波减速器203，用于对所述中孔电机202的驱动力矩进行放大。此外所述中孔谐波减速器203，还能够提高天线指向机构的裕度和指向精度。

所述裕度不小于8，所述指向精度能够达到0.005625°。

在本发明实施例中，所述中孔电机202、所述中孔谐波减速器203、所述中孔旋转变压器204通过接口连接，能够实现直接连接，并通过结构简单的第一转接件206与中孔滑环207连接，从而提高了结构紧凑性，机构长宽高包络尺寸为139mm×427mm。

图5为本发明实施例中天馈机构的结构示意图，如图5所示，所述天馈机构3，包括主体机座301、天线机座302、驱动组件5、馈源机座303、锁定组件304、第一轴承、第二轴承以及第三轴承；

所述驱动组件5设置在所述主体机座301一侧面上，用于驱动所述天线机座302转动；

所述天线机座302设置在所述主体机座301的内侧，所述天线机座302一端通过第一法兰A与所述主体机座301转动连接，另一端连接所述驱动组件5的输出轴；

所述馈源机座303设置在所述天线机座302的内侧，所述馈源机座303的一端通过第一法兰B与所述天线机座302转动连接，另一端通过第二法兰8连接所述驱动组件5 的输出轴；

所述馈源机座303上设置有锁定组件304，所述锁定组件304，用于所述馈源机座303与所述天线机座302之间的锁定。

所述第一轴承设置在所述主体机座301上；所述第一法兰A设置在所述第一轴承的内圈上，以使得所述天线机座302与所述主体机座301转动连接。

所述天线机座302的内侧面的两端部分别设置有所述第二轴承、所述第三轴承；

所述第一法兰B设置在所述第二轴承的内圈上，所述第二法兰8设置在所述第三轴承的内圈上，以使得所述天线机座302与所述馈源机座303转动连接。

图4为本发明实施例中天馈机构的锁定状态锁定组件局部剖面示意图，如图4所示，所述锁定组件304包括锁定支架3401、锁定销3402以及压簧3405；

所述锁定支架3401设置在所述天线机座302的内侧面上，设置有锁定销滑槽；

所述锁定销3402设置在所述锁定销滑槽内，所述锁定销3402上设置有限位台阶；所述压簧3405套设在所述锁定销3402上且限位在所述锁定支架3401和所述限位台阶之间；

所述微动开关压片3404设置在所述锁定销3402的外端部，所述锁定支架3401上设置有的外端部设置有微动开关3403；

所述天线机座302上设置有锁定销孔，当所述压簧3405驱动所述锁定销3402进入所述锁定销孔时，所述馈源机座303与所述天线机座302之间的锁定，所述微动开关压片3404压触所述微动开关3403，

所述锁定组件304还微动开关3403和微动开关压片3404；

所述微动开关压片3404设置在所述锁定销3402的外端部，所述锁定支架3401上设置有的外端部设置有微动开关3403；

当所述压簧3405驱动所述锁定销3402进入所述限位孔时，使得所述馈源机座303与所述天线机座302之间的锁定时，所述微动开关压片3404压触所述微动开关3403。

在本发明实施例中，所述锁定销表面、锁定销滑槽的壁面以及所述锁定销孔面为相对滑动面均涂覆MoS2固体润滑膜。

所述天线机座302和所述馈源机座303能够相对转动77°；

所述天线机座302和所述馈源机座303能够整体相对于主体机座301进行一77°～+30°转动。

所述天线机座302和所述馈源机座303呈U形；且所述天线机座302和所述馈源机座303同轴设置。

本发明根部展开机构、360°驱滑机构、天馈机构、压紧释放装置以及伸展臂配合，能够实现天馈机构上天线产品的多轴转动，能够适用于空间飞行器有指向功能要求的天线，具有结构简单紧凑、机构刚度大、360°旋转和指向精度高等优点。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种多维天线指向机构，其特征在于，包括根部展开机构、360°驱滑机构、天馈机构以及伸展臂；

所述根部展开机构，用于固定在飞行器本体上，所述根部展开机构的输出轴与360°驱滑机构连接；

所述360°驱滑机构通过伸展臂与天馈机构连接，用于配合所述天馈机构驱动天线进行多轴转动。

2.根据权利要求1所述的多维天线指向机构，其特征在于，所述根部展开机构，用于实现所述360°驱滑机构、天馈机构以及伸展臂在0～180°转动；

所述360°驱滑机构，用于实现天馈机构上天线360°转动且无干涉传输；

所述天馈机构，用于实现天馈机构上天线天线-77°～+30°转动。

3.根据权利要求1所述的多维天线指向机构，其特征在于，所述360°驱滑机构包括中孔电机、机座、中孔谐波减速器、中孔旋转变压器以及中孔滑环；

所述中孔电机固定在机座上，所述中孔电机的输出轴连接中孔谐波减速器的输入轴连接，所述中孔谐波减速器的输出轴与所述中孔旋转变压器中转子连接；

所述中孔旋转变压器的转子通过第一转接件与中孔滑环的内圈的一端连接；所述中孔滑环的内圈另一端用于输出扭矩；

所述根部展开机构的输出轴与所述机座链接，所述中孔滑环的内圈另一端通过伸展臂与天馈机构连接。

4.根据权利要求3所述的多维天线指向机构，其特征在于，还包括壳体和第二转接件；

所述中孔旋转变压器装配在壳体的内侧；

所述中孔滑环的外壳与所述壳体前端固定连接；

所述机座与所述壳体后端固定连接；

所述中孔滑环的内圈另一端与第二转接件，通过所述第二转接件机械进行扭矩的输出。

5.根据权利要求4所述的多维天线指向机构，其特征在于，所述机座、所述中孔电机、所述中孔谐波减速器、所述中孔旋转变压器、所述第一转接件、所述中孔滑环、所述第二转接件均设置有沿轴向延伸且相互连通的中孔；

所述中孔，用于波导结构件穿过，以进行高频信号的传输。

6.根据权利要求4所述的多维天线指向机构，其特征在于，所述机座、所述中孔电机、所述中孔谐波减速器、所述中孔旋转变压器、所述第一转接件、所述中孔滑环、所述第二转接件同轴设置；

所述机座、所述中孔电机、所述中孔谐波减速器、所述中孔旋转变压器、所述第一转接件、所述中孔滑环、所述第二转接件呈轴对称。

7.根据权利要求1所述的多维天线指向机构，其特征在于，所述天馈机构包括主体机座、天线机座、驱动组件、馈源机座以及锁定组件；

所述驱动组件设置在所述主体机座一侧面上，用于驱动所述天线机座转动；

所述天线机座设置在所述主体机座的内侧，所述天线机座一端通过第一法兰A与所述主体机座转动连接，另一端连接所述驱动组件的输出轴；

所述馈源机座设置在所述天线机座的内侧，所述馈源机座的一端通过第一法兰B与所述天线机座转动连接，另一端通过第二法兰连接所述驱动组件的输出轴；

所述馈源机座上设置有锁定组件，所述锁定组件，用于所述馈源机座与所述天线机座之间的锁定。

8.根据权利要求7所述的多维天线指向机构，其特征在于，所述锁定组件包括锁定支架、锁定销以及压簧；

所述锁定支架设置在所述天线机座的内侧面上，设置有锁定销滑槽；

所述锁定销设置在所述锁定销滑槽内，所述锁定销上设置有限位台阶；所述压簧套设在所述锁定销上且限位在所述锁定支架和所述限位台阶之间。

9.根据权利要求8所述的多维天线指向机构，其特征在于，所述锁定组件还微动开关和微动开关压片；

所述微动开关压片设置在所述锁定销的外端部，所述锁定支架上设置有的外端部设置有微动开关；

当所述压簧驱动所述锁定销进入所述限位孔时，使得所述馈源机座与所述天线机座之间的锁定时，所述微动开关压片压触所述微动开关。

10.根据权利要求7所述的多维天线指向机构其特征在于，还包括第一轴承、第二轴承以及第三轴承；

所述第一轴承设置在所述主体机座上；所述第一法兰A设置在所述第一轴承的内圈上，以使得所述天线机座与所述主体机座转动连接；

所述天线机座的内侧面的两端部分别设置有所述第二轴承、所述第三轴承；

所述第一法兰B设置在所述第二轴承的内圈上，所述第二法兰设置在所述第三轴承的内圈上，以使得所述天线机座与所述馈源机座转动连接。

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