CN114256621B - 一种天线换馈系统及其换馈方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线换馈系统及其换馈方法，属于天线技术领域。其包括升降机构、平移换馈机构、馈源支撑机构等部件，基于升降机构的丝杠副传动实现天线多组馈源的垂直方向运动，基于平移换馈机构的丝杠副传动实现天线多组馈源的水平方向调整，通过馈源支撑机构的齿轮副啮合传动实现所需馈源绕自身轴线的极化旋转运动，满足了天线多组馈源的换馈定焦要求；当所需的天线馈源移动到位时，通过高精度角度传感器及微动限位开关为机械运动进行判断。本发明不仅适用于全自动、高精度、多频段共用的中大型反射面天线，而且具有多自由度调整、高精度、全自动、稳定可靠，实现性强等优点。

Description

一种天线换馈系统及其换馈方法

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种天线换馈系统及其换馈方法。

背景技术

随着全球航天测控技术的飞速发展，测控地面站天线朝着多频段、高精度方向发展。为适应天线系统多频段卫星信号的收发共用需求，反射面天线通常采用多组馈源实现频段切换。

目前大多数天线馈源切换方法主要包括手动换馈、旋转换馈、直线行走换馈。手动换馈常应用于更换频率不高、定位精度较低的场合；旋转换馈应用于大型射电望远镜系统中，遮挡面积引起的增益损失相对系统可以接受；直线行走换馈应用于单自由度固定站天线系统中，对天线整体的高度无限制要求。

传统的天线换馈形式，主要存在以下不足：

1、手动换馈方式效率低、换馈定位精度差；

2、旋转换馈方式遮挡面积大、结构复杂，不适用于中小口径天线。

3、直线行走换馈方式无轴角编码器实时监测角度状态、难以实现较高的换馈定位精度，且适用于对天线整体高度无要求的场合。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种天线换馈系统及其换馈方法。本系统适用于高精度、多频段馈源共用、机动灵活的中大口径车载反射面天线，其具有高精度、全自动、多自由度调整、稳定可靠，实现性强等优点。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种天线换馈系统，包括移动结构、双线极化馈源和双圆极化馈源，所述双线极化馈源和双圆极化馈源均位于馈源组外壳内，两者分别与馈源组外壳固定连接并构成馈源机构；所述移动结构包括支撑机构、平移机构和升降机构；所述升降机构位于支撑机构的底部，所述平移机构位于支撑机构上，且平移机构的移动端与馈源机构的馈源组外壳固定连接；所述平移机构的移动端的移动方向平行于双线极化馈源和双圆极化馈源的连线。

进一步的，所述支撑机构包括上支撑板和下支撑板，所述上支撑板和下支撑板平行设置，两者通过中间直杆固定连接；所述上支撑板和下支撑板的中心均设有供馈源机构平移的中心孔。

进一步的，所述升降机构包括升降驱动电机和垂直于下支撑板的升降丝杠；所述下支撑板上设有升降螺孔，升降丝杠位于升降螺孔内并与升降螺孔配合；所述升降驱动电机连接在升降丝杠的端部并驱动升降丝杠转动。

进一步的，还包括T型支腿，所述下支撑板的底部还设有约束件，约束件上具有T型滑道，T型支腿约束于T型滑道内；所述T型滑道的延伸方向平行于升降丝杠。

进一步的，所述升降机构还包括C型件，所述C型件的下枝节上设有第二换向器；所述升降丝杠的底部与第二换向器的输出轴连接，升降丝杠的顶部与C型件的上枝节轴承连接，其中升降丝杠平行于C型件的竖直枝节；所述升降驱动电机的输出轴与第二换向器的输入轴。

进一步的，所述升降驱动电机与第二换向器之间还设有第一换向器和传动轴；所述约束件设有两个，位于下支撑板底部的同一侧；所述升降丝杠设有两个，位于下支撑板的另一侧；所述升降驱动电机的输出轴与第一换向器输入轴连接，第一换向器的两个输出轴通过传动轴连接对应的第二换向器的输入轴。

进一步的，所述平移机构包括位于上支撑板底部的平移丝杠、与平移丝杠螺接的移动端以及驱动平移丝杠转动的平移驱动电机；所述上支撑板上还设有用于支撑馈源机构的两套支撑组件；所述支撑组件均包括滑轨和滑块；所述滑轨位于上支撑板的顶部，滑块约束于滑轨上并可沿滑轨移动；滑轨的延伸方向平行于丝杠；滑块与馈源机构固定连接。

进一步的，两套支撑组件分别位于馈源机构的两侧，且两个滑块分别固定于馈源机构的馈源组外壳对应侧。

进一步的，所述馈源机构的馈源组外壳的外壁上还固设有支撑盘，所述支撑盘平行于上支撑板；所述双线极化馈源的动筒外壁上设有与动筒固定的大齿轮，大齿轮的轴线和动筒的轴线重合，动筒和馈源组外壳轴承连接；所述支撑盘上设有极化驱动齿轮和用于驱动极化驱动齿轮的极化驱动电机，所述极化驱动齿轮和大齿轮啮合。

进一步的，极化驱动齿轮和极化驱动电机之间设有极化减速器；升降驱动电机和第一换向器之间设有升降减速器；平移驱动电机和丝杠之间设有水平减速器。

进一步的，所述升降机构还包括上限微动开关下限微动开关，上限微动开关位于其中一C型件的上枝节底部或上枝节一侧，下限微动开关位于其中一第二换向器的顶部。

进一步的，所述平移机构还包括左限位微动开关、右限位微动开关和平移编码器，左限位开关和右限位开关均位于上支撑板的底部，并且对应平移丝杠的两端；所述移动端上设有平移限位挡块；所述平移限位挡块在平移丝杠的左侧极限位时，与左限位开关接触并施加有压力；所述平移限位挡块在平移丝杠的右侧极限位时，与左限位开关接触并施加有压力；所述平移驱动电机连接在平移丝杠的一端，平移编码器连接在丝杠的另一端。

进一步的，所述动筒外壁上设有极化限位挡板；在馈源组外壳内壁的对应位置设有顺限位微动开关和逆限位微动开关；所述双线极化馈源的动筒转动角为-90°，极限限位挡板与逆限位微动开关接触并施加有压力；所述双线极化馈源的动筒转动角为+90°，极限限位挡板与顺限位微动开关接触并施加有压力；所述极化驱动电机的输出轴延伸至支撑盘下方并与位于支撑盘下方的极化编码器连接。

进一步的，还包括上位机，平移编码器、极化编码器、平移驱动电机、升降驱动电机、极化驱动电机、左限位微动开关、右限位微动开关、上限位微动开关、下限位微动开关、顺限位微动开关和逆限位微动开关均与上位机连接。

一种换馈方法，应用于如上述的一种天线换馈系统，具体步骤如下：

步骤1，天线控制器对升降驱动电机发送工作指令，升降驱动电机驱动馈源机构下降；

步骤2，天线控制器对平移驱动电机发送工作指令，平移驱动电机驱动馈源机构水平方向运动，切换为双线极化馈源或双圆极化馈源对准天线的电轴；

步骤3，天线控制器对升降驱动电机发送工作指令，升降驱动电机驱动馈源机构上升，使双线极化馈源或双圆极化馈源与对准的天线电轴连接。

进一步的，所述步骤2中，若双圆极化馈源切换为双线极化馈源，则步骤2和步骤3之间还具有步骤202：天线控制器向极化驱动电机发送工作指令，极化驱动电机驱动动筒转动，调节双线极化馈源的极化角。

进一步的，所述极化驱动电机和平移驱动电机运动过程中，天线控制器接收平移编码器和极化编码器发送平移位置信号和极化位置信号，用于实时监控馈源机构的水平位置信息和双线极化馈源的极化角信息。

进一步的，所述升降驱动电机运动过程中，触发上限位微动开关或下限位微动开关时，天线控制器接收来自上限位微动开关或下限位微动开关的电信号，向正在运行的升降驱动电机发送停止指令，升降驱动电机停止运动。

进一步的，所述平移驱动电机运动过程中，触发左限位微动开关或右限位微动开关时，天线控制器接收来自左限位微动开关或右限位微动开关的电信号，向正在运行的平移驱动电机发送停止指令，平移驱动电机停止运动。

进一步的，所述极化驱动电机运动过程中，触发顺限位微动开关或逆限位微动开关时，天线控制器接收来自顺限位微动开关或逆限位微动开关的电信号，向正在运行的极化驱动电机发送停止指令，极化驱动电机停止运动。

本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明通过升降机构实现馈源位姿的垂直方向运动，通过平移机构实现馈源位姿的水平方向运动，通过极化旋转机构实现馈源位姿绕自身轴线的旋转运动，满足了天线多组馈源的换馈定焦要求，具有高精度、全自动、多自由度调整等优点。

2、本发明基于丝杠副、滑道副的升降机构传动链，使得馈源机构在天线收藏状态时移动至升降丝杠行程下限后锁定，大大降低了天线整体的高度，满足了天线的装车要求。

3、本发明通过高精度编码器及微动限位开关，将天线馈源的位置参数准确传递到上位机中为机械运动进行预判，使得所需的天线馈源机构移动到位时，限位块碰撞对应的微动开关而运动停止，防止机械碰撞损坏。

附图说明

图1是本发明实施例的总体装配关系结构示意图；

图2是本发明实施例的总装结构主视图；

图3是本发明实施例的总装结构侧视图；

图4是本发明实施例中平移机构的结构示意图；

图5是本发明实施例中平移机构的装配关系结构剖视图；

图6是本发明实施例中平移机构的结构侧视图；

图7是本发明实施例中平移机构的平移丝杠副的结构示意图；

图8是图4中Ⅱ处的放大图；

图9是本发明实施例中升降机构的总装结构示意图；

图10是本发明实施例中升降机构的总装结构主视图；

图11是本发明实施例中升降机构的总装结构俯视图；

图12是本发明实施例中升降机构驱动部分的结构剖视图；

图13是图12中Ⅰ处的放大图；

图14是本发明实施例中馈源机构的结构示意图；

图15是本发明实施例中馈源机构的结构剖视图；

图16是本发明实施例中滑道副的装配结构示意图；

图17是本发明实施例的工作状态的结构布局示意图；

图18是本发明实施例的收藏状态的结构布局示意图；

图19是本发明实施例的换馈过程示意图。

图中：1.升降机构 2.平移机构 3.馈源支撑机构 4.滑道副 5.双线极化馈源 6.双圆极化馈源 7.连接板 8.升降丝杠副 9.换向器一 10.联轴节一 11.传动轴 12.联轴节二 13.升降驱动装置 14.升降导轨 15.升降下限位挡板 16.下限位微动开关 17.上限位微动开关 18.升降驱动电机 19.联轴节三 20.升降减速器 21.换向器二 22.升降丝杠23.升降丝母 24.深沟球轴承

25.滚珠导轨副 26.上支撑板 27.平移驱动装置 28.中间直杆 29.下支撑板 30.下连接板 31.丝杠支耳 32.平移丝杠副 33.平移丝杠 34.平移丝母 35.丝母支耳 36.平移驱动电机 37.平移减速器 38.联轴节四 39.联轴节五 40.平移编码器 41.平移限位挡块 42.左限位微动开关 43.右限位微动开关 44.圆锥滚子轴承 45.平移导轨 46平移导轨滑块 47.滑轨罩

48.极化驱动装置 49.齿轮副 50.动筒 51.馈源组外壳 52.薄壁轴承 53.小齿轮54.大齿轮 55.极化驱动电机 56.极化减速器 57.极化传动轴 58.联轴节六 59.极化编码器 60.极化驱动电机罩 61.极化限位挡板 62.顺限位微动开关 63.逆限位微动开关 64.齿轮箱 65.支板 66.T型支腿 67.约束件

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

一种天线换馈系统，本实施例包括升降机构、平移机构、馈源支撑机构、滑道副、为双线极化馈源的双线极化馈源、为双圆极化馈源的双圆极化馈源等部分。升降机构顶部通过两组下连接板、两组升降丝母依次配装平移机构，平移机构通过丝杠支耳、平移导轨滑块依次配装馈源支撑机构，馈源支撑机构通过馈源组外壳依次连接双线极化馈源、双圆极化馈源，从而完成整个天线换馈系统的组装。

换馈系统通过升降机构的升降丝杠副传动实现两套馈源位姿的垂直方向调整，通过平移机构的平移丝杠副传动实现两套馈源位姿的水平方向调整，通过馈源支撑机构的齿轮副啮合传动实现双线极化馈源绕自身轴线的极化旋转运动。

升降机构包括自上而下串联的连接板、升降丝杠副、换向器一、联轴节一、传动轴、联轴节二、换向器二、升降驱动装置，升降丝杠副外侧设置有升降导轨，换向器二顶部设置升降下限位挡板，在升降下限位挡板外侧连接下限位微动开关、在连接板内侧配装上限位微动开关，升降驱动机构自外而内依次串联升降驱动电机、联轴节三、升降减速器、换向器二，升降丝杠副由升降丝杠、升降丝母构成。其中，平移丝母和丝母支耳构成移动端。

工作时，升降驱动电机驱动升降减速器、换向器二、传动轴、换向器一转动进而带动升降丝母沿着升降导轨上下移动。当升降丝母带动平移机构以上的部件运动到行程上限时，下支撑板上平面接触上限位微动开关从而使得双线极化馈源、双圆极化馈源上升至最顶部位置(即天线展开状态)；当升降丝母带动平移机构以上的部件运动到行程下限时，下支撑板下平面接触下限位微动开关从而使得双线极化馈源、双圆极化馈源下降至最底部位置(即天线收藏状态)。

平移机构包括自上而下依次串联的两组滚珠导轨副、上支撑板、平移驱动装置，四组支撑板、下支撑板、两组下连接板，上支撑板内侧设置两组丝杠支耳、丝杠支耳与平移丝杠副相连接，平移丝杠副由平移丝杠、平移丝母构成；在平移丝母外侧设置平移限位挡块，在上支撑板下平面相应位置依次连接左限位微动开关、右限位微动开关；平移驱动装置自右向左依次串联平移驱动电机、平移减速器、联轴节四，平移丝杠、平移丝母、联轴节五、平移编码器，平移丝杠通过丝杠支耳与上支撑板连接，平移丝母通过丝母支耳与馈源组外壳内侧固定连接。

工作时，平移驱动电机驱动平移减速器、平移丝杠、平移丝母转动，进而带动馈源组外壳移动，从而使得双线极化馈源、双圆极化馈源沿平移丝杠轴向移动。当所需馈源移动至最左侧位置(即双圆极化馈源与天线轴线重合)时，平移限位挡块碰撞左限位微动开关进而运动停止；当所需馈源移动至最右侧位置(即双线极化馈源与天线轴线重合)时，平移限位挡块碰撞右限位微动开关进而运动停止。平移编码器可实时反馈平移丝杠副的角度，将角度状态信息反馈给天线控制器进行监测。

馈源支撑机构包括由左而右依次串联的极化驱动装置、齿轮副、动筒、双线极化馈源、馈源组外壳、双圆极化馈源，双线极化馈源与薄壁轴承内圈连接、馈源组外壳与薄壁轴承外圈连接，齿轮副由小齿轮、大齿轮构成。

极化驱动装置自上而下依次串联极化驱动电机、极化减速器、极化极化轴、联轴节六、极化编码器，极化传动轴上配装的小齿轮与大齿轮相啮合，双线极化馈源下盘上固定连接极化限位挡板，动筒底部相应位置固定连接顺限位微动开关、逆限位微动开关。

工作时，极化驱动电机驱动极化减速器、极化传动轴、小齿轮、大齿轮、动筒转动，进而驱动双线极化馈源绕自身轴线自转。当双线极化馈源转动至极化顺限角度位置时，极化限位挡板碰撞顺限位微动开关进而运动停止；当双线极化馈源转动至极化逆限角度位置时，极化限位挡板碰撞逆限位微动开关进而运动停止。极化编码器可实时反馈极化极化轴的角度，将角度状态信息反馈给天线控制器进行监测。

升降机构中的两组升降丝母与平移机构底部的下支撑板固定连接，升降丝杠副中的两组升降丝杠与两组下连接板通过深沟球轴承相连接。

平移机构中上支撑板作为整个平移机构的基准，整体采用高精度数控加工成型，保证平移丝杠副与滚珠导轨副的安装精度。

平移机构中平移丝杠与丝杠支耳之间通过圆锥滚子轴承相连接，滚珠导轨副包括平移导轨、平移导轨滑块，平移导轨滑块与馈源组外壳外侧固定连接；两组滚珠导轨副外侧依次配装导轨罩。

馈源支撑机构中大齿轮与动筒通过螺栓固定连接，双线极化馈源与动筒通过螺栓固定连接，双圆极化馈源与馈源组外壳通过螺栓固定连接。

馈源支撑机构中的小齿轮外部设置齿轮箱，齿轮箱通过支板与馈源组外壳外侧固定连接；极化驱动电机外侧配装极化驱动电机罩。

每组导轨副由一组导轨及导轨滑块组成。

此外，本发明还提供了一种天线换馈方法，该方法应用于上述的一种天线换馈系统中，包括以下步骤：

S1:天线控制器对升降驱动电机发送工作指令，控制电机驱动天线多组馈源垂直方向运动；

S2:天线控制器对平移驱动电机发送工作指令，控制电机驱动天线多组馈源水平方向运动；

S3:天线控制器对极化驱动电机发送工作指令，控制电机驱动天线馈源绕自身轴线作极化转动；

天线控制器实时监测各限位传感器的输出信号，升降、平移、极化旋转运动分别到达极限位置时，向各驱动电机发送停止运动指令，进而天线进行工作；

天线工作完毕后，极化驱动电机驱动天线馈源支撑机构极化旋转，双线极化馈源的极化角度位置状态复位；平移驱动电机驱动平移机构水平运动，天线多组馈源的水平位置状态复位；升降驱动电机驱动升降机构下降，天线多组馈源的垂直位置状态复位，天线收藏。

各限位传感器的状态信息上报给天线控制计算机，升降机构、平移机构、馈源支撑机构分别连接报警单元，在天线控制计算机在检测到限位信号前，如果任何一个驱动电机发生故障时，计算机立即对各驱动电机发出停止命令，同时相应传动机构(升降机构、平移机构、馈源支撑机构)的警报单元发出报警信息。

最佳实施例以某A-E-T轴车载7.3米S/X/Ku频段反射面天线的好天线换馈系统为例。如图1至图18所示，一种全自动天线换馈系统，包括升降机构1、平移机构2、馈源支撑机构3、导轨副4、双线极化馈源5、双圆极化馈源6等部分。所述的双线极化馈源5为Ku频段馈源，极化方式为双线极化，极化角转动范围为-90°-﹢90°；所述的双圆极化馈源6为S/X频段馈源，极化方式为双圆极化，不需要旋转极化角度。

天线工作时，双线极化馈源5、双圆极化馈源6首先通过升降机构1的升降丝杠副8传动上升到行程上限(最大高度)位置，再通过平移机构2的平移丝杠副31传动使得所需馈源分别移动到焦点位置；双线极化馈源工作时，通过馈源支撑机构3的齿轮副啮合传动实现极化旋转功能。天线收藏时，两组馈源通过升降机构1的升降丝杠副8传动下降到行程下限(最低高度)位置，满足车载天线的装车高度要求。

为实现天线换馈系统的升降功能，所述的升降机构1自上而下依次串联量两组下连接板7、两组升降丝杠副8、换向器一9、联轴节一10、传动轴11、两组联轴节二12、两组换向器二13、升降驱动机构14，在升降丝杠副8外侧配装有两组升降导轨14，在换向器二顶部配装升降下限位挡板15，在升降下限位挡板15外侧配装下限位微动开关16、在连接板7内侧配装上限位微动开关17；升降驱动机构14自外而内依次串联升降驱动电机18、联轴节三19、升降减速器20、换向器二21；所述的每组升降丝杠副8分别包含一组升降丝杠22、一组升降丝母23。

为实现天线换馈系统的平移换馈功能，所述的平移机构2自上而下依次串联两组滚珠导轨副25、上支撑板26、平移驱动装置27，四组支撑板28、下支撑板29、两组下连接板30，两组上支撑板26内侧分别配装两组丝杠支耳31、两组丝杠支耳31通过螺栓与平移丝杠副32固定连接，平移丝杠副32由平移丝杠33、平移丝母34构成；在平移丝母34外侧相应位置配装平移限位挡块41，在上支撑板26下平面的相应位置依次配装左限位微动开关42及右限位微动开关43；平移驱动装置27自右向左依次串联平移驱动电机36、平移减速器37、联轴节四38，平移丝杠33、平移丝母34、联轴节五39、平移编码器40，平移丝杠33通过丝杠支耳31与上支撑板26固定连接，平移丝母34通过丝母支耳35与馈源组外壳51内侧固定连接。

为实现天线换馈系统的极化旋转功能，所述的馈源支撑机构3自左而右依次串联极化驱动装置48、齿轮副49、动筒50、双线极化馈源5、馈源组外壳51、双圆极化馈源6，双线极化馈源5通过螺栓与薄壁轴承52内圈固定连接、馈源组外壳51通过螺栓与薄壁轴承52外圈固定连接，齿轮副49由小齿轮53、大齿轮54构成。极化驱动装置48自上而下依次串联极化驱动电机55、极化减速器56、极化极化轴57、联轴节六58、极化编码器59；在极化传动轴57上配装的小齿轮53与大齿轮54啮合传动，在双线极化馈源5下盘上通过螺栓固定连接极化限位挡板61，动筒50底部相应位置通过螺栓依次固定连接顺限位微动开关62、逆限位微动开关63。

上述的升降机构1工作时，升降驱动电机18依次驱动升降减速器20、换向器二21、传动轴11、换向器一9转动，进而带动两组升降丝母22同时沿着两组升降导轨14上下移动。当升降丝母22带动平移机构2以上的部件运动到行程上限时，平移机构2底部的下支撑板29上平面接触上限位微动开关17后，使得双线极化馈源5、双圆极化馈源6上升至最顶部位置(即天线展开状态)停止；当升降丝母22带动平移机构2以上的部件运动到行程下限时，下支撑板29下平面接触下限位微动开关18从而使得双线极化馈源5、双圆极化馈源6下降至最底部位置(即天线收藏状态)停止。

上述的平移机构2工作时，平移驱动电机36依次驱动平移减速器37、平移丝杠33、平移丝母34转动，进而带动馈源支撑机构3外侧的馈源组外壳51移动，从而使得双线极化馈源5、双圆极化馈源6沿平移丝杠33轴向移动。当所需馈源移动至最左侧位置(即双圆极化馈源与天线轴线重合)时，平移限位挡块41碰撞左限位微动开关42进而运动停止；当所需馈源移动至最右侧位置(即双线极化馈源与天线轴线重合)时，平移限位挡块41碰撞右限位微动开关43进而运动停止。上述的平移编码器40可以实时反馈平移丝杠副32的角度状态参数，将角度信息上报给天线控制计算机进行监测。

上述的馈源支撑机构3工作时，极化驱动电机55依次驱动极化减速器56、极化传动轴57、小齿轮53、大齿轮54、动筒50转动，进而驱动双线极化馈源5绕自身轴线自转。当双线极化馈源5转动至极化顺限角度位置时，极化限位挡板61接触顺限位微动开关62后运动停止；当双线极化馈源5转动至极化逆限角度位置时，极化限位挡板61碰撞逆限位微动开关63后运动停止。所述的极化编码器59可实时反馈极化极化轴的角度状态参数，将角度状态信息上报给天线控制计算机进行监测。

进一步的，所述的升降机构1中的两组升降丝母23分别通过螺栓与平移机构2底部的下支撑板29固定连接；所述的两组升降丝杠副8中的两组升降丝杠22分别与两组下连接板7通过深沟球轴承24相连接。

进一步的，所述的平移机构2中的上支撑板26作为整个平移机构2的基准，整体采用高精度数控加工成型，保证平移丝杠副32与滚珠导轨副25的安装精度。

进一步的，所述的平移机构2中的平移丝杠33与丝杠支耳31之间通过圆锥滚子轴承44相连接，所述的两组滚珠导轨副25分别包括一组平移导轨45、平移导轨滑块46，平移导轨滑块46通过螺栓与馈源支撑机构3中的馈源组外壳51外侧固定连接；所述的两组滚珠导轨副25外侧分别加装导轨罩，便于防尘密封。

进一步的，所述的馈源支撑机构3中的大齿轮54与动筒50通过螺栓固定连接，双线极化馈源5通过螺栓与动筒50固定连接，双圆极化馈源6通过螺栓与馈源组外壳51固定连接。

进一步的，所述的馈源支撑机构3中的小齿轮53外部配装齿轮箱64，齿轮箱64通过支板65与馈源组外壳51外侧固定连接；所述的极化驱动电机55外侧配装极化驱动电机罩60，便于防尘密封。

进一步的，所述的导轨副4共两组，分别由一组导轨66及导轨滑块67配装而成。

此外，如图7所示，本发明还提供了一种天线换馈方法，该方法应用于如上所述的任何一种天线换馈系统中，具体包括以下步骤：

S1:天线控制器对升降驱动电机18发送工作指令，升降驱动电机驱动馈源机构下降；

S2:天线控制器对平移驱动电机36发送工作指令，平移驱动电机驱动馈源机构水平方向运动，切换为双线极化馈源或双圆极化馈源对准天线的XX；

S3,天线控制器对升降驱动电机18发送工作指令，升降驱动电机驱动馈源机构上升；

S3:天线控制器对极化驱动电机55发送工作指令，控制电机驱动天线双线极化馈源5绕自身轴线作极化转动；

天线控制器实时监测各限位传感器的输出信号，升降、平移、极化旋转运动分别到达极限位置时，分别向升降驱动电机18、平移驱动电机36、极化驱动电机55发送停止运动指令，进而天线进行工作；

天线工作完毕后，极化驱动电机55驱动天线馈源支撑机构3极化旋转，双线极化馈源5的极化角度位置状态复位；平移驱动电机36驱动平移机构2水平运动，天线双线极化馈源5、双圆极化馈源6的水平位置状态复位；升降驱动电机18驱动升降机构1下降，天线双线极化馈源5、双圆极化馈源6的垂直位置状态复位，天线收进入收藏状态。

所述各限位传感器的状态信息上报天线控制计算机，升降机构1、平移机构2、馈源支撑机构3还分别连接报警单元，在天线控制计算机在检测到限位信号前，如果任何一个驱动电机(升降驱动电机18、平移驱动电机36、极化驱动电机55)发生故障时，计算机立即对各驱动电机(升降驱动电机18、平移驱动电机36、极化驱动电机55)发出停止命令，同时相应传动机构(升降机构1、平移机构2、馈源支撑机构3)的警报单元发出报警信息。

综上所述，本发明专利提供的技术方案通过将全自动天线换馈系统拆分为升降机构、平移机构、馈源支撑机构部分，通过升降机构实现天线多组馈源位姿的垂直方向运动，通过平移机构实现天线多组馈源位姿的水平方向运动，通过极化旋转机构实现天线馈源位姿绕自身轴线的旋转运动，满足了天线多组馈源的换馈定焦要求；在所需的天线馈源移动到位时，通过高精度角度传感器及微动限位开关为机械运动进行预判，防止机械碰撞损坏。通过基于丝杠副、导轨副的升降机构传动链，使得多组馈源在天线收藏状态时移动至丝杠行程下限后锁定，有效降低了天线整体的高度，满足了天线的装车要求。本技术方案具有高精度、全自动、多自由度调整、稳定可靠，实现性强等优点，是对现有技术方案的一个创造性的重要改进。

需要理解的是，上述对于本专利具体实施方式的叙述仅仅是为了便于本领域普通技术人员理解本专利方案而列举的示例性描述，并非暗示本专利的保护范围仅仅被限制在这些个例中，本领域普通技术人员完全可以在对本专利技术方案做出充分理解的前提下，以不付出任何创造性劳动的形式，通过对本专利所列举的各个例采取组合技术特征、替换部分技术特征、加入更多技术特征等等方式，得到更多的具体实施方式，所有这些具体实施方式均在本专利权利要求书的涵盖范围之内，因此，这些新的具体实施方式也应在本专利的保护范围之内。

此外，出于简化叙述的目的，本专利也可能没有列举一些寻常的具体实施方案，这些方案是本领域普通技术人员在理解了本专利技术方案后能够自然而然想到的，显然，这些方案也应包含在本专利的保护范围之内。

出于简化叙述的目的，上述各具体实施方式对于技术细节的公开程度可能仅仅达到本领域技术人员可以自行决断的程度，即，对于上述具体实施方式没有公开的技术细节，本领域普通技术人员完全可以在不付出任何创造性劳动的情况下，在本专利技术方案的充分提示下，借助于教科书、工具书、论文、专利、音像制品等等已公开文献予以完成，或者，这些细节是在本领域普通技术人员的通常理解下，可以根据实际情况自行作出决定的内容。可见，即使不公开这些技术细节，也不会对本专利技术方案的公开充分性造成影响。

总之，在结合了本专利说明书对权利要求书保护范围的解释作用的基础上，任何落入本专利权利要求书涵盖范围的具体实施方案，均在本专利的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种天线换馈系统，包括移动结构、双线极化馈源和双圆极化馈源，所述双线极化馈源和双圆极化馈源均位于馈源组外壳内，两者分别与馈源组外壳固定连接并构成馈源机构；其特征在于，所述移动结构包括支撑机构、平移机构和升降机构；所述升降机构位于支撑机构的底部，所述平移机构位于支撑机构上，且平移机构的移动端与馈源机构的馈源组外壳固定连接；所述平移机构的移动端的移动方向平行于双线极化馈源和双圆极化馈源的连线；

所述支撑机构包括上支撑板和下支撑板，所述上支撑板和下支撑板平行设置，两者通过中间直杆固定连接；所述上支撑板和下支撑板的中心均设有供馈源机构平移的中心孔；

所述升降机构包括升降驱动电机和垂直于下支撑板的升降丝杠；所述下支撑板上设有升降螺孔，升降丝杠位于升降螺孔内并与升降螺孔配合；所述升降驱动电机连接在升降丝杠的端部并驱动升降丝杠转动；

所述平移机构包括位于上支撑板底部的平移丝杠、与平移丝杠螺接的移动端以及驱动平移丝杠转动的平移驱动电机；所述上支撑板上还设有用于支撑馈源机构的两套支撑组件；所述支撑组件均包括滑轨和滑块；所述滑轨位于上支撑板的顶部，滑块约束于滑轨上并可沿滑轨移动；滑轨的延伸方向平行于平移丝杠；滑块与馈源机构固定连接；

所述馈源机构的馈源组外壳的外壁上还固设有支撑盘，所述支撑盘平行于上支撑板；所述双线极化馈源的动筒外壁上设有与动筒固定的大齿轮，大齿轮的轴线和动筒的轴线重合，动筒和馈源组外壳轴承连接；所述支撑盘上设有极化驱动齿轮和用于驱动极化驱动齿轮的极化驱动电机，所述极化驱动齿轮和大齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的一种天线换馈系统，其特征在于，还包括T型支腿，所述下支撑板的底部还设有约束件，约束件上具有T型滑道，T型支腿约束于T型滑道内；所述T型滑道的延伸方向平行于升降丝杠。

3.根据权利要求2所述的一种天线换馈系统，其特征在于，所述升降机构还包括C型件，所述C型件的下枝节上设有第二换向器；所述升降丝杠的底部与第二换向器的输出轴连接，升降丝杠的顶部与C型件的上枝节轴承连接，其中升降丝杠平行于C型件的竖直枝节；所述升降驱动电机的输出轴与第二换向器的输入轴。

4.根据权利要求3所述的一种天线换馈系统，其特征在于，所述升降驱动电机与第二换向器之间还设有第一换向器和传动轴；所述约束件设有两个，位于下支撑板底部的同一侧；所述升降丝杠设有两个，位于下支撑板的另一侧；所述升降驱动电机的输出轴与第一换向器输入轴连接，第一换向器的两个输出轴通过传动轴连接对应的第二换向器的输入轴。

5.根据权利要求1所述的一种天线换馈系统，其特征在于，两套支撑组件分别位于馈源机构的两侧，且两个滑块分别固定于馈源机构的馈源组外壳对应侧。

6.根据权利要求1所述的一种天线换馈系统，其特征在于，极化驱动齿轮和极化驱动电机之间设有极化减速器；升降驱动电机和第一换向器之间设有升降减速器；平移驱动电机和丝杠之间设有平移减速器。

7.根据权利要求6所述的一种天线换馈系统，其特征在于，所述升降机构还包括上限微动开关和下限微动开关，上限微动开关位于其中一C型件的上枝节底部或上枝节一侧，下限微动开关位于其中一第二换向器的顶部。

8.根据权利要求7所述的一种天线换馈系统，其特征在于，所述平移机构还包括左限位微动开关、右限位微动开关和平移编码器，左限位微动开关和右限位微动开关均位于上支撑板的底部，并且对应平移丝杠的两端；所述移动端上设有平移限位挡块；所述平移限位挡块在平移丝杠的左侧极限位时，与左限位开关接触并施加有压力；所述平移限位挡块在平移丝杠的右侧极限位时，与左限位开关接触并施加有压力；所述平移驱动电机连接在平移丝杠的一端，平移编码器连接在丝杠的另一端。

9.根据权利要求8所述的一种天线换馈系统，其特征在于，所述动筒外壁上设有极化限位挡板；在馈源组外壳内壁的对应位置设有顺限位微动开关和逆限位微动开关；所述双线极化馈源的动筒转动角为-90°，极限限位挡板与逆限位微动开关接触并施加有压力；所述双线极化馈源的动筒转动角为+90°，极限限位挡板与顺限位微动开关接触并施加有压力；所述极化驱动电机的输出轴延伸至支撑盘下方并与位于支撑盘下方的极化编码器连接。

10.根据权利要求9所述的一种天线换馈系统，其特征在于，还包括天线控制器，平移编码器、极化编码器、平移驱动电机、升降驱动电机、极化驱动电机、左限位微动开关、右限位微动开关、上限位微动开关、下限位微动开关、顺限位微动开关和逆限位微动开关均与天线控制器连接。

11.一种换馈方法，其特征在于，应用于如权利要求10所述的一种天线换馈系统，具体步骤如下：

步骤1，天线控制器对升降驱动电机发送工作指令，升降驱动电机驱动馈源机构下降；

步骤2，天线控制器对平移驱动电机发送工作指令，平移驱动电机驱动馈源机构水平方向运动，切换为双线极化馈源或双圆极化馈源对准天线电轴；

步骤3，天线控制器对升降驱动电机发送工作指令，升降驱动电机驱动馈源机构上升，使双线极化馈源或双圆极化馈源与对准的天线电轴连接。

12.根据权利要求11所述的一种换馈方法，其特征在于，所述步骤2中，若双圆极化馈源切换为双线极化馈源，则步骤2和步骤3之间还具有步骤202：天线控制器向极化驱动电机发送工作指令，极化驱动电机驱动动筒转动，调节双线极化馈源的极化角。

13.根据权利要求12所述的一种换馈方法，其特征在于，所述极化驱动电机和平移驱动电机运动过程中，天线控制器接收平移编码器和极化编码器发送平移位置信号和极化位置信号，用于实时监控馈源机构的水平位置信息和双线极化馈源的极化角信息。

14.根据权利要求12所述的一种换馈方法，其特征在于，所述升降驱动电机运动过程中，触发上限位微动开关或下限位微动开关时，天线控制器接收来自上限位微动开关或下限位微动开关的电信号，向正在运行的升降驱动电机发送停止指令，升降驱动电机停止运动。

15.根据权利要求12所述的一种换馈方法，其特征在于，所述平移驱动电机运动过程中，触发左限位微动开关或右限位微动开关时，天线控制器接收来自左限位微动开关或右限位微动开关的电信号，向正在运行的平移驱动电机发送停止指令，平移驱动电机停止运动。

16.根据权利要求12所述的一种换馈方法，其特征在于，所述极化驱动电机运动过程中，触发顺限位微动开关或逆限位微动开关时，天线控制器接收来自顺限位微动开关或逆限位微动开关的电信号，向正在运行的极化驱动电机发送停止指令，极化驱动电机停止运动。

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