CN114257297B - 用于卫星测控的转台及卫星测控移动站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卫星测控技术领域，提供一种用于卫星测控的转台和卫星测控移动站，转台包括：底座、连接框、第一下连接件、第一电机组件、第一上连接件、第二电机组件和顶座；连接框位于底座的上方，包括第一轴向通道和第二轴向通道，第一轴向通道和第二轴向通道错位排布，并呈十字交叉状；第一轴向通道位于第二轴向通道的下方；第一电机组件设置在第一轴向通道内，包括内定子和外转子，内定子通过第一下连接件与底座固定连接，外转子与连接框固定连接；第二电机组件设置在第二轴向通道内，包括外定子和内转子，内转子通过第一上连接件与顶座固定连接，外定子与连接框固定连接。本发明的转台小巧、便于携带，能使天线平稳跟星，适用野外的恶劣环境。

Description

用于卫星测控的转台及卫星测控移动站

技术领域

本发明涉及卫星测控技术领域，特别是涉及一种用于卫星测控的转台及卫星测控移动站。

背景技术

测控站的任务是直接对航天器进行跟踪测量、遥测、遥控和通信等，它将接收到的测量、遥测信息传送给航天控制中心，根据航天控制中心的指令与航天器通信，并配合控制中心完成对航天器的控制。

现有的便携式移动测控基站的转台大部分采用XY转台，因为XY转台相比AE转台结构更加简单、重量更轻。目前便携式移动测控站中的XY转台使用的是电机、行星减速机和谐波减速机共同作用，电机转速快，需要减速机降低转速，但是降低转速后扭矩会增大。但是电机、行星减速机和谐波减速机的组合模块电机初始转速大，需要很大减速比才可以满足要求，但往往受限于设备的额定转矩，当转速降到满足天线跟星要求时，浪费了很大的扭矩，而且设备的额定扭矩有限，超出额定扭矩会严重耗损减速机，扭矩的浪费还使得扭矩不足，无法抵御野外恶劣的环境，例如大风。又由于电机、行星减速机和谐波减速机为组合模块，要将电机、行星减速机和谐波减速机串联起来，使得转台的轴向长度很长，导致只能单侧固定天线，造成天线的固定稳，更不适合野外的环境。

因此，亟需开发一种用于卫星测控的转台，不浪费扭矩，便于携带，能够适应野外的环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于卫星测控的转台及卫星测控移动站，该转台小巧、便于携带，能够不浪费扭矩，还能使天线平稳跟星，适用野外的恶劣环境。

为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种用于卫星测控的转台，包括：底座、连接框、第一下连接件、第一电机组件、第一上连接件、第二电机组件和顶座；

所述连接框位于底座的上方，包括第一轴向通道和第二轴向通道，第一轴向通道和第二轴向通道错位排布，并呈十字交叉状；第一轴向通道位于第二轴向通道的下方；

所述第一电机组件设置在第一轴向通道内，包括内定子和外转子，内定子通过第一下连接件与底座固定连接，外转子与连接框固定连接；

所述第二电机组件设置在第二轴向通道内，包括外定子和内转子，内转子通过第一上连接件与顶座固定连接，外定子与连接框固定连接。

根据本发明一示例实施方式，所述转台还包括第一固定圈和第二固定圈，第一固定圈固定连接外转子和连接框；第二固定圈固定连接外定子和连接框。

根据本发明一示例实施方式，所述第一固定圈与第一下连接件设置在第一轴向通道的同一端，内定子穿过第一固定圈的内圈与第一下连接件固定连接；所述第二固定圈与第一上连接件设置在第二轴向通道的同一端，内转子穿过第二固定圈的内圈与第一上连接件固定连接；

第一下连接件的下部与底座固定连接，第一上连接件的上部与顶座固定连接。

根据本发明一示例实施方式，所述转台还包括第二下连接件、第二上连接件、第一加强圈、第二加强圈、第一轴承和第二轴承；

第二下连接件、第一加强圈和第一轴承均设置在第一轴向通道的与第一下连接件不同的一端；第二上连接件、第二加强圈和第二轴承均设置在第二轴向通道的与第一上连接件不同的一端；

所述第一加强圈包括第一内圈和第一外圈，所述第二下连接件包括第一连接轴，该第一连接轴穿过第一内圈，第一轴承的内圈与第一连接轴连接，第一轴承的外圈与第一内圈连接，第一外圈与连接框固定连接；

所述第二加强圈包括第二内圈和第二外圈，所述第二上连接件包括第二连接轴，该第二连接轴穿过第二内圈，第二轴承的内圈与第二连接轴连接，第二轴承的外圈与第二内圈连接，第二外圈与连接框固定连接；

第二下连接件的下部与底座固定连接，第二上连接件的上部与顶座固定连接。

根据本发明一示例实施方式，所述第一加强圈的第一内圈的内壁为阶梯状，所述第一连接轴的外壁为倒阶梯状，该第一轴承的外圈与第一内圈的阶梯状卡合，第一轴承的内圈与第一连接轴的倒阶梯状卡合；

所述第二加强圈的第二内圈的内壁为阶梯状，所述第二连接轴的外壁为倒阶梯状，该第二轴承的外圈与第二内圈的阶梯状卡合，第二轴承的内圈与第二连接轴的倒阶梯状卡合。

根据本发明一示例实施方式，所述转台还包括第一孔用卡簧、第一轴用卡簧、第二孔用卡簧和第二轴用卡簧；

所述第一内圈上设有第一孔用凹槽，该第一孔用卡簧插入第一孔用凹槽，使第一轴承的外圈卡在第一孔用卡簧和第一内圈的凸起的阶梯之间；所述第一连接轴上设有第一轴用凹槽，该第一轴用卡簧插入第一轴用凹槽，使第一轴承的内圈卡在第一轴用卡簧和第一连接轴的凸起的阶梯之间；

所述第二内圈上设有第二孔用凹槽，该第二孔用卡簧插入第二孔用凹槽，使第二轴承的外圈卡在第二孔用卡簧和第二内圈的凸起的阶梯之间；所述第二连接轴上设有第二轴用凹槽，该第二轴用卡簧插入第二轴用凹槽，使第二轴承的内圈卡在第二轴用卡簧和第二连接轴的凸起的阶梯之间。

根据本发明一示例实施方式，所述第一加强圈还包括多根第一连接条，该第一连接条两端分别固定连接第一内圈和第一外圈；

所述第二加强圈还包括多根第二连接条，该第二连接条两端分别固定连接第二内圈和第二外圈。

根据本发明一示例实施方式，所述第一加强圈还包括第一挡板，所述第一挡板设置在第一内圈和第一外圈之间；

所述第二加强圈还包括第二挡板，所述第二挡板设置在第二内圈和第二外圈之间。

根据本发明一示例实施方式，所述转台还包括限位块，所述限位块固定在底座的上方，位于第一轴向通道的一侧，并靠近第一轴向通道。

作为本发明第二个方面，本发明提供一种卫星测控移动站，包括由上到下依次设置的天线、所述用于卫星测控的转台和基座；

所述转台的顶座与天线的底部固定连接，所述转台的底座与基座的顶部固定连接。

根据本发明一示例实施方式，所述天线包括抛物面反射器和馈源，所述馈源位于抛物面反射器的焦点上。

根据本发明一示例实施方式，所述抛物面反射器的直径为1.5-3m，优选1.8m。

本发明的有益效果是：

本发明将电机设置在连接框内，第一电机组件带动连接框旋转，第二电机组件带动顶座旋转，本发明的电机结构简单、小巧，便于携带。由于只采用电机，电机两端都能够与顶座、底座固定，加固了整个转台，使天线追星更加平稳。电机设置在连接框内部，各个结构紧凑地结合，更能适应野外恶劣的环境。

附图说明

图1示意性示出了用于卫星测控的转台的立体图。

图2示意性示出了用于卫星测控的转台的爆炸图。

图3示意性示出了转台的剖面图。

图4示意性示出了第一加强圈的结构图。

图5示意性示出了图3中A的放大图。

图6示意性示出了用于卫星测控的转台的使用状态图。

图7示意性示出了用于卫星测控的转台的使用状态图（另一种状态）。

图8示意性示出了卫星测控移动站的结构图。

其中，100—用于卫星测控的转台，200—天线，300—基座，400—通讯设备，1—底座，2—第一下连接件，3—第一固定圈，4—第一电机组件，5—连接框，6—第二加强圈，7—第二轴承，8—第二上连接件，9—顶座，10—第二电机组件，11—第二固定圈，12—第一上连接件，13—第二下连接件，14—第一轴承，15—第一加强圈，151—第一外圈，152—第一内圈，153—第一连接条，154—第一挡板，16—限位块，17—第一孔用卡簧，18—第一轴用卡簧，19—第二孔用卡簧，20—第二轴用卡簧。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

作为本发明的第一个实施方式，提供一种用于卫星测控的转台100，如图1和图2所示，转台100包括底座1、连接框5、第一下连接件2、第一电机组件4、第一上连接件12、第二电机组件10、第一固定圈3、第二固定圈11、第二下连接件13、第二上连接件8、第一加强圈15、第二加强圈6、第一轴承14、第二轴承7、顶座9、限位块16、第一孔用卡簧17、第一轴用卡簧18、第二孔用卡簧19和第二轴用卡簧20。连接框5设置在顶座9和底座1之间，底座1位于连接框5的下方，常态下顶座9位于连接框5的上方，通过其他部件将底座1和连接框5、顶座9和连接框5进行连接。

连接框5包括第一轴向通道和第二轴向通道，第一轴向通道和第二轴向通道错位排布，并呈十字交叉状；常态下，第一轴向通道位于第二轴向通道的下方。连接框5以两个圆筒形构件分别将第一轴向通道和第二轴向通道包围，第一轴向通道和第二轴向通道两端均为开口，上下两个圆筒形构件固定连接。第一圆筒形构件包围第一轴向通道，第二圆筒形构件包围第二轴向通道。

如图3所示，第一电机组件4设置在第一轴向通道内，包括内定子和外转子。第一下连接件2和第二下连接件13，分别设置在第一轴向通道的两端，第一下连接件2用以将第一电机组件4和底座1进行固定。具体地，第一下连接件2和第二下连接件13的下部与底座1固定连接，第一下连接件2的上部与内定子的一端固定连接，第二下连接件13通过第一加强圈15与连接框5连接。电机转轴一般只有一侧有，因此只将第一下连接件2与内定子连接。第一电机组件4在与第一下连接件2连接的一端，内定子较外转子更为凸出，该凸出部分为第一凸起部。第一固定圈3为环形结构，第一固定圈3与第一下连接件2设置在第一轴向通道的同一端。第一凸起部穿过第一固定圈3的中部与第一下连接件2固定连接，第一固定圈3的内圈与外转子固定连接，第一固定圈3的外圈与连接框5的第一圆筒形构件固定连接。第二下连接件13、第一加强圈15、第一轴承14均设置在第一轴向通道的另一端。如图4所示，第一加强圈15包括第一内圈152、第一外圈151、多根第一连接条153和第一挡板154。第一连接条153的两端分别固定连接第一内圈152和第一外圈151。第一挡板154设置在第一内圈152和第一外圈151之间，防止转台100外部水汽进入第一轴向通道内。采用第一连接条153和第一挡板154的结构，可以减轻第一加强圈15的重量。第二下连接件13的上部包括第一连接轴，该第一连接轴穿过第一内圈152。第一轴承14的内圈与第一连接轴连接，第一轴承14的外圈与第一加强圈15的第一内圈152连接。具体地，如图5所示，第一加强圈15的第一内圈152的内壁为阶梯状，第一连接轴的外壁为倒阶梯状，两个阶梯状的结构相配合卡合第一轴承14，第一内圈152的阶梯状卡合第一轴承14的外圈，第一连接轴的倒阶梯状卡合第一轴承14的内圈。第一内圈152上设有第一孔用凹槽，第一孔用卡簧17的其中一部分插入第一孔用凹槽，另一部分凸起，使第一轴承14的外圈卡在第一孔用卡簧17的凸起和第一内圈152的凸起的阶梯之间。第一轴承14的外圈与第一内圈152为过盈配合。第一连接轴上设有第一轴用凹槽，该第一轴用卡簧18的其中一部分插入第一轴用凹槽，另一部分凸起，使第一轴承14的内圈卡在第一轴用卡簧18的凸起和第一连接轴的凸起的阶梯之间。第一轴承14的内圈与第一连接轴为紧密配合。第一加强圈15的第一外圈151与连接框5的第一圆筒形构件固定连接。由此实现第一电机组件4的内定子与底座1固定连接，外转子与连接框5固定连接，外转子的旋转时带动连接框5旋转。

第二电机组件10设置在第二轴向通道内，包括内转子和外定子。第一上连接件12和第二上连接件8分别设置在第二轴向通道的两端，第一上连接件12用以将第二电机组件10和顶座9进行固定。具体地，第一上连接件12和第二上连接件8的上部与顶座9固定连接，第一上连接件12的下部与内转子的一端固定连接，第二上连接件8通过第二固定圈11与连接框连接。电机转轴一般只有一侧有，因此只将第一上连接件12与内转子连接。第二电机组件10在与第一上连接件12连接的一端，内转子较外定子更为凸出，该凸出部分为第二凸起部。第二固定圈11为环形结构，第二固定圈11与第一上连接件12设置在第二轴向通道的同一端。第二凸起部穿过第二固定圈11的中部与第一上连接件12固定连接，第二固定圈11的内圈与外定子固定连接，第二固定圈11的外圈与连接框5的第二圆筒形构件固定连接。第二上连接件8、第二加强圈6、第二轴承7均设置在第二轴向通道的另一端。与第二下连接件13的连接关系类似，参考图4，第二加强圈6包括第二内圈、第二外圈、多根第二连接条和第二挡板。第二连接条的两端分别固定连接第二内圈和第二外圈。第二挡板设置在第二内圈和第二外圈之间，放置转台100外部水汽进入第二轴向通道内。采用第二连接条和第二挡板的结构，可以减轻第二加强圈6的重量。第二上连接件8的下部包括第二连接轴，该第二连接轴穿过第二内圈。第二轴承7的内圈与第二连接轴连接，第二轴承7的外圈与第二加强圈6的第二内圈连接。具体地，参考图5，第二加强圈6的第二内圈的内壁为阶梯状，第二连接轴的外壁为倒阶梯状，两个阶梯状的结构相配合卡合第二轴承7，第二内圈的阶梯状卡合第二轴承7的外圈，第二连接轴的倒阶梯状卡合第二轴承7的内圈。第二内圈上设有第二孔用凹槽，第二孔用卡簧19的其中一部分插入第二孔用凹槽，另一部分凸起，使第二轴承7的外圈卡在第二孔用卡簧19的凸起和第二内圈的凸起的阶梯之间。第二轴承7的外圈与第二外圈为过盈配合。第二连接轴上设有第二轴用凹槽，该第二轴用卡簧20的其中一部分插入第二轴用凹槽，另一部分凸起，使第二轴承7的内圈卡在第二轴用卡簧20的凸起和第一连接轴的凸起的阶梯之间。第二轴承7的内圈与第二连接轴为紧密配合。第二加强圈6的第二外圈与连接框5的第二圆筒形构件固定连接。由此实现第二电机组件10的内转子与顶座9固定连接，外定子与连接框5固定连接，内转子旋转时带动顶座9旋转。

限位块16固定在底座1的上方，位于第一轴向通道的一侧，并靠近第一轴向通道。当第一电机组件4的外转子旋转并带动连接框5旋转并超过预定范围时，限位块16对连接框5进行限位，防止连接框5过度运动造成其他部件的损坏。限位块16为硬限位，是转台100机械部件失效的最后保护措施。本方案的转台100绕X轴旋转的角度为0°-90°，绕Y轴旋转的角度为0°-90°。相比于电机、行星减速机、谐波减速机的组合模块由于要使用光电开关需要软限位的复杂结构，本方案的转台100只需要限位块16的硬限位保证主要结构安全即可，结构更加简单。优选地，第一电机组件4还包括编码器，用于控制第一电机组件4的旋转，第二电机组件10还包括编码器，用于控制第二电机组件10的旋转。光电开关是通过两侧开关碰触找到0°和90°的位置，因此每次断电开机都要重新转一次找位置。而编码器有记忆功能，开机就能够知道电机组件旋转的位置，省去了开机需要找位置的步骤。优选地，第一电机组件4还包括电机和减速机，第二电机组件10还包括电机和减速机。减速机采用谐波减速机。

优选地，转台100还包括水平泡，固定在底座1的上方。转台100还包括多个胶条，设置在连接框5和第一固定圈3的连接面、和/或设置在连接框5和第二固定圈11的连接面、和/或设置在连接框5和第一加强圈15的连接面、和/或设置在连接框5和第二加强圈6的连接面，满足整个转台100的防水要求，在雨天或湿度大的地方可以正常使用，更能适应野外的环境。

以第一轴向通道的轴向方向为X轴，以第二轴向通道的轴向方向为Y轴。常态下，转台100的结构如图1所示。当转台100收到绕X轴旋转的指令时，如图6所示，第一电机组件4的外转子绕X轴转动，带动连接框5转动，连接框5带动第二电机组件10、第一上连接件12转动，第一上连接件12进而带动顶座9转动，第二上连接件8随着顶座9的转动而转动。接着，当转台100收到绕Y轴旋转的指令时，如图7所示，第二电机组件10的内转子绕Y轴转动，带动第一上连接件12转动，第一上连接件12进而带动顶座9转动，第二上连接件8随着顶座9的转动而转动。上述的方案是转台100先绕X轴转动再绕Y轴转动的一具体示例实施方式，因为绕X轴转动和绕Y轴转动是由两个不同的电机控制，具体实施中可以同时绕X轴转动和Y轴转动。

本方案的转台100结构简单、紧凑、小巧，便于携带，只需要两个电机旋转就能实现转台三维方向的转动。由于只采用电机组件，不需要行星减速机，解决了低转速扭矩小的问题，并且电机两端都能够与顶座9、底座1固定，加固了整个转台，使天线追星更加平稳，更能适应野外恶劣的环境。

作为本发明第二个实施方式，本发明提供一种卫星测控移动站，如图8所示，包括：天线200、第一个实施方式的用于卫星测控的转台100、基座300和通讯设备400。

天线200、转台100和基座300由上到下依次设置。

转台100的顶座9与天线200的底部固定连接，转台100的底座1与基座300的顶部固定连接，通过顶座9的旋转带动天线200转动。

天线200包括抛物面反射器和馈源，馈源位于抛物面反射器的焦点上。抛物面反射器的直径为1.5-3m，优选1.8m，小口径的天线更便于携带。

通讯设备400和天线200通过线缆通讯地连接，由于控制天线200收发卫星测控数据。通讯设备400还与转台100通讯地连接，用于控制转台100绕X轴和Y轴转动。

该卫星测控移动站采用了转台100，结构小巧，更方便携带，适合野外环境下的卫星测控。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于卫星测控的转台，其特征在于，包括：底座(1)、连接框(5)、第一下连接件(2)、第一电机组件(4)、第一上连接件(12)、第二电机组件(10)和顶座(9)；

所述连接框(5)位于底座(1)的上方，包括第一轴向通道和第二轴向通道，第一轴向通道和第二轴向通道错位排布，并呈十字交叉状；第一轴向通道位于第二轴向通道的下方；

所述第一电机组件(4)设置在第一轴向通道内，包括内定子和外转子，内定子通过第一下连接件(2)与底座(1)固定连接，外转子与连接框(5)固定连接；

所述第二电机组件(10)设置在第二轴向通道内，包括外定子和内转子，内转子通过第一上连接件(12)与顶座(9)固定连接，外定子与连接框(5)固定连接；

还包括第一固定圈(3)和第二固定圈(11)，第一固定圈(3)固定连接外转子和连接框(5)；第二固定圈(11)固定连接外定子和连接框(5)。

2.根据权利要求1所述的用于卫星测控的转台，其特征在于，所述第一固定圈(3)与第一下连接件(2)设置在第一轴向通道的同一端，内定子穿过第一固定圈(3)的中部与第一下连接件(2)固定连接；所述第二固定圈(11)与第一上连接件(12)设置在第二轴向通道的同一端，内转子穿过第二固定圈(11)的中部与第一上连接件(12)固定连接；

第一下连接件(2)的下部与底座(1)固定连接；第一上连接件(12)的上部与顶座(9)固定连接。

3.根据权利要求2所述的用于卫星测控的转台，其特征在于，还包括第二下连接件(13)、第二上连接件(8)、第一加强圈(15)、第二加强圈(6)、第一轴承(14)和第二轴承(7)；

第二下连接件(13)、第一加强圈(15)和第一轴承(14)均设置在第一轴向通道的与第一下连接件(2)不同的一端；第二上连接件(8)、第二加强圈(6)和第二轴承(7)均设置在第二轴向通道的与第一上连接件(12)不同的一端；

所述第一加强圈(15)包括第一内圈和第一外圈，所述第二下连接件(13)包括第一连接轴，该第一连接轴穿过第一内圈，第一轴承(14)的内圈与第一连接轴连接，第一轴承(14)的外圈与第一内圈连接，第一外圈与连接框(5)固定连接；

所述第二加强圈(6)包括第二内圈和第二外圈，所述第二上连接件(8)包括第二连接轴，该第二连接轴穿过第二内圈，第二轴承(7)的内圈与第二连接轴连接，第二轴承(7)的外圈与第二内圈连接，第二外圈与连接框(5)固定连接；

第二下连接件(13)的下部与底座(1)固定连接，第二上连接件(8)的上部与顶座(9)固定连接。

4.根据权利要求3所述的用于卫星测控的转台，其特征在于，所述第一加强圈(15)的第一内圈(152)的内壁为阶梯状，所述第一连接轴的外壁为倒阶梯状，该第一轴承(14)的外圈与第一内圈(152)的阶梯状卡合，第一轴承(14)的内圈与第一连接轴的倒阶梯状卡合；

所述第二加强圈(6)的第二内圈的内壁为阶梯状，所述第二连接轴的外壁为倒阶梯状，该第二轴承(7)的外圈与第二内圈的内壁的阶梯状卡合，第二轴承(7)的内圈与第二连接轴的倒阶梯状卡合。

5.根据权利要求4所述的用于卫星测控的转台，其特征在于，还包括第一孔用卡簧(17)、第一轴用卡簧(18)、第二孔用卡簧(19)和第二轴用卡簧(20)；

所述第一内圈上设有第一孔用凹槽，该第一孔用卡簧(17)插入第一孔用凹槽，使第一轴承(14)的外圈卡在第一孔用卡簧(17)和第一内圈的凸起的阶梯之间；所述第一连接轴上设有第一轴用凹槽，该第一轴用卡簧(18)插入第一轴用凹槽，使第一轴承(14)的内圈卡在第一轴用卡簧(18)和第一连接轴的凸起的阶梯之间；

所述第二内圈上设有第二孔用凹槽，该第二孔用卡簧(19)插入第二孔用凹槽，使第二轴承(7)的外圈卡在第二孔用卡簧(19)和第二内圈的凸起的阶梯之间；所述第二连接轴上设有第二轴用凹槽，该第二轴用卡簧(20)插入第二轴用凹槽，使第二轴承(7)的内圈卡在第二轴用卡簧(20)和第二连接轴的凸起的阶梯之间。

6.根据权利要求1所述的用于卫星测控的转台，其特征在于，还包括限位块(16)，所述限位块(16)固定在底座(1)的上方，位于第一轴向通道的一侧，并靠近第一轴向通道。

7.一种卫星测控移动站，其特征在于，包括：由上到下依次设置的天线、权利要求1-6中任一项所述的转台和基座；

所述转台的顶座与天线的底部固定连接，所述转台的底座与基座的顶部固定连接。

8.根据权利要求7所述的卫星测控移动站，其特征在于，所述天线包括抛物面反射器和馈源，所述馈源位于抛物面反射器的焦点上。

9.根据权利要求8所述的卫星测控移动站，其特征在于，所述抛物面反射器的直径为1.5-3m。

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