CN114243290A - 一种相控阵天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相控阵天线，包括：转子和定子；所述转子包括依次叠加的：馈电层、辐射层、下极化层和上极化层；所述定子用于固定转子中的馈电层、辐射层、下极化层和上极化层；本发明解决了现有VICTS相控阵天线通常采用电机带动齿轮或皮带的传动方式，使得VICTS相控阵天线的旋转精度和响应速度慢的问题。

Description

一种相控阵天线

技术领域

本发明涉及卫星通信系统技术领域，具体涉及一种相控阵天线。

背景技术

传统卫星天线伺服控制系统中，多使用直流电机或者永磁同步电机，且电机与天线之间须通过中间环节连接。直流电机中的换向器、位置传感器等让系统电气连线变得复杂，维护难度大，且换向摩擦容易造成系统稳定性下降，在高速旋转的卫星天线系统中有较大的局限性，与卫星天线连接通常通过同步带或者齿轮，导致系统响应速度慢、可靠性差；永磁同步电机结构简单、功率密度高、控制精度高，虽然在卫星天线交流伺服控制系统中性能良好，但是与卫星天线连接时也避免不了使用联轴器、齿轮，使系统更加复杂，响应时间增加，可靠性下降。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种相控阵天线解决了现有VICTS相控阵天线通常采用电机带动齿轮或皮带的传动方式，使得VICTS相控阵天线的旋转精度和响应速度慢的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种相控阵天线，包括：转子和定子；

所述转子包括依次叠加的：馈电层、辐射层、下极化层和上极化层；

所述定子用于固定转子中的馈电层、辐射层、下极化层和上极化层。

本发明的有益效果为：本发明将电机和卫星天线做成一体，使得天线本体成为转子，减少中间连接环节，简化系统结构，缩短寻星时间，提高系统可靠性。

通过控制定子上的定子线圈直接驱动转子，使得转子响应速度快，控制精度高。

进一步地，所述上极化层与下极化层间设置有轴承球体，所述下极化层与辐射层间设置有轴承球体，所述辐射层与馈电层间设置有轴承球体。

上述进一步方案的有益效果为：天线的各个层级间均设置了轴承球体，是便于馈电层、辐射层、下极化层和上极化层间的相对运动，使得各层均可单独运动，随意控制运动方位。

进一步地，所述定子包括：定子线圈、紧固螺丝、外壳和底板；

所述紧固螺丝用于将外壳与底板固定；所述定子线圈与外壳固定。

上述进一步方案的有益效果为：紧固螺丝、外壳和底板是用于固定转子的装置，是转子的载体。

进一步地，所述定子还包括：弹簧；所述弹簧套在紧固螺丝露出外壳上的部分。

上述进一步方案的有益效果为：在馈电层、辐射层、下极化层或上极化层进行旋转时，势必会产生轴向运动，本发明通过在紧固螺丝上设置弹簧的方式，抑制天线的轴向跳动。

进一步地，所述定子线圈的数量为12个，其中，每4个定子线圈位于转子的同一方位。

进一步地，所述转子还包括：永磁体；所述永磁体的数量为12个，每4个永磁体位于转子的同一方位。

进一步地，所述馈电层与底板间设置有轴承球体。

上述进一步方案的有益效果为：馈电层和底板间设置轴承球体后，是便于馈电层的运动。

进一步地，所述上极化层与外壳间设置有轴承球体。

上述进一步方案的有益效果为：上极化层与外壳间设置轴承球体后，是便于上极化层的运动。

附图说明

图1为转子和定子线圈的结构示意图；

图2为转子和定子结合处的结构示意图；

其中，1、上极化层；2、下极化层；3、辐射层；4、馈电层；5、定子线圈；6、永磁体；7、轴承球体；8、紧固螺丝；9、弹簧；10、外壳；11、底板；51、第一定子线圈；52、第二定子线圈；53、第三定子线圈；54、第四定子线圈。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1～2所示，一种相控阵天线，包括：转子和定子；

所述转子包括依次叠加的：馈电层4、辐射层3、下极化层2和上极化层1；

所述定子用于固定转子中的馈电层4、辐射层3、下极化层2和上极化层1。

本发明将电机和卫星天线做成一体，使得天线本体成为转子，减少中间连接环节，简化系统结构，缩短寻星时间，提高系统可靠性。

通过控制定子上的定子线圈5直接驱动转子，使得转子响应速度快，且控制的精度高。

上极化层1与下极化层2间设置有轴承球体7，所述下极化层2与辐射层3间设置有轴承球体7，所述辐射层3与馈电层4间设置有轴承球体7。

天线的各个层级间均设置了轴承球体7，是便于馈电层4、辐射层3、下极化层2和上极化层1间的相对运动，使得各层均可单独运动，随意控制运动方位。

定子包括：定子线圈5、紧固螺丝8、外壳10和底板11；

所述紧固螺丝8用于将外壳10与底板11固定；所述定子线圈5与外壳10固定。

紧固螺丝8、外壳10和底板11是用于固定转子的装置，是转子的载体。

定子还包括：弹簧9；所述弹簧9套在紧固螺丝8露出外壳10上的部分。

在馈电层4、辐射层3、下极化层2或上极化层1进行旋转时，势必会产生轴向运动，本发明通过在紧固螺丝8上设置弹簧9的方式，抑制天线层的轴向跳动，减小摩擦，各层天线转子径向位移<0.05mm，任意位置电机摩擦力矩<0.2N·m，满足机载冲击振动环境要求。

定子线圈5的数量为12个，其中，每4个定子线圈5位于转子的同一方位。

如图1所示，同一方位的4个定子线圈5分别为：第一定子线圈51、第二定子线圈52、第三定子线圈53和第四定子线圈54。

转子还包括：永磁体6；所述永磁体6的数量为12个，每4个永磁体6位于转子的同一方位。

如图2所示，在转子静止时，可将永磁体6旋转到定子线圈5相对，一个定子线圈5对应一层的永磁体6。

通过对第一定子线圈51供电控制上极化层1上的永磁体6，进而控制上极化层1的转速和旋转角度。

通过对第二定子线圈52供电控制下极化层2上的永磁体6，进而控制下极化层2的转速和旋转角度。

通过对第三定子线圈53供电控制辐射层3上的永磁体6，进而控制辐射层3的转速和旋转角度。

通过对第四定子线圈54供电控制馈电层4上的永磁体6，进而控制馈电层4的转速和旋转角度。

例如：1、在第四定子线圈54和第三定子线圈53通电时，可通过控制第四定子线圈54和第三定子线圈53通电时间和电量，控制馈电层4和辐射层3的相同转速，实现波束360°方位面扫描。

2、馈电层4和辐射层3不同转速，两者间发生相对运动，波束透过两层之间的间隙进行扫描，实现波束俯仰面扫描，可实现俯仰0-85°扫描。

3、在第一定子线圈51和第二定子线圈52通电时，控制下极化层2和上极化层1的转动，实现天线与卫星极化状态的匹配调整。

馈电层4与底板11间设置有轴承球体7。馈电层4和底板11间设置轴承球体7后，是便于馈电层4的运动。

上极化层1与外壳10间设置有轴承球体7。上极化层1与外壳10间设置轴承球体7后，是便于上极化层1的运动。

综上，本发明的有益效果为：

1、本发明将电机和卫星天线融为一体，直接通过定子上的定子线圈5去控制转子上的永磁铁6，实现对天线的直接控制，避免中间结构，提高了控制精度。

2、本发明弹簧9与外壳10的配合，构成预紧机构，可以抑制天线的轴向跳动，提高天线转子的旋转精度，进一步提高系统可靠性。

Claims (8)

1.一种相控阵天线，其特征在于，包括：转子和定子；

所述转子包括依次叠加的：馈电层(4)、辐射层(3)、下极化层(2)和上极化层(1)；

所述定子用于固定转子中的馈电层(4)、辐射层(3)、下极化层(2)和上极化层(1)。

2.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述上极化层(1)与下极化层(2)间设置有轴承球体(7)，所述下极化层(2)与辐射层(3)间设置有轴承球体(7)，所述辐射层(3)与馈电层(4)间设置有轴承球体(7)。

3.根据权利要求2所述的相控阵天线，其特征在于，所述定子包括：定子线圈(5)、紧固螺丝(8)、外壳(10)和底板(11)；

所述紧固螺丝(8)用于将外壳(10)与底板(11)固定；

所述定子线圈(5)与外壳(10)固定。

4.根据权利要求3所述的相控阵天线，其特征在于，所述定子还包括：弹簧(9)；所述弹簧(9)套在紧固螺丝(8)露出外壳(10)上的部分。

5.根据权利要求3所述的相控阵天线，其特征在于，所述定子线圈(5)的数量为12个，其中，每4个定子线圈(5)位于转子的同一方位。

6.根据权利要求3所述的相控阵天线，其特征在于，所述转子还包括：永磁体(6)；所述永磁体(6)的数量为12个，每4个永磁体(6)位于转子的同一方位。

7.根据权利要求3所述的相控阵天线，其特征在于，所述馈电层(4)与底板(11)间设置有轴承球体(7)。

8.根据权利要求3所述的相控阵天线，其特征在于，所述上极化层(1)与外壳(10)间设置有轴承球体(7)。

Images