CN115764231B - 卫星天线的俯仰升降机构、车载天线、卫星测控车载站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卫星测控技术领域，提供一种卫星天线的俯仰升降机构、车载天线、卫星测控车载站，俯仰升降机构包括两两相互铰接的升降结构、俯仰结构和底座。本方案的结构体积小、重量轻、载重大、抗风能力强、便携性高，便于运输到野外执行测控任务。

Description

卫星天线的俯仰升降机构、车载天线、卫星测控车载站

技术领域

本发明涉及卫星测控技术领域，特别是涉及一种卫星天线的俯仰升降机构、车载天线、卫星测控车载站。

背景技术

卫星测控需要地面站的天线调整方位和俯仰对准卫星与卫星进行信号传输指示卫星执行命令以及接收卫星下发的数据。

现在有许多小火箭等飞行器的发射需要搭建临时测控站，需要使用车载便携站，将天线运输到各个地方进行测控。

市面上现有很多车载大口径天线，如图1所示，大口径车载站只能调整天线的俯仰角度，天线收起后长度长，并且丝杆朝后，需要设置托板并且只能常开后货箱门，在保证天线口径的条件下，必须使用大货车才能装载，但是大货车运输不方便，有很多地方不能到达，其实用大货车装载就已经降低了便携性了。

如何压缩天线、俯仰结构、升降结构、转台结构，使其能够装载在更小的车上显得尤为重要。

因此，亟需开发一种卫星天线的俯仰升降机构、车载天线、卫星测控车载站，体积小、重量轻、载重大、抗风能力强、便携性高，便于运输到野外执行测控任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种卫星天线的俯仰升降机构、车载天线、卫星测控车载站，体积小、重量轻、载重大、抗风能力强、便携性高，便于运输到野外执行测控任务。

为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种卫星天线的俯仰升降机构，包括两两相互铰接的升降结构、俯仰结构和底座。

作为本发明一示例实施方式，所述升降结构包括上端和下端；所述上端为自由端，与卫星天线连接；所述下端与底座铰接；

所述俯仰结构包括第一端和第二端；所述第一端与升降机构铰接；所述第二端与底座铰接；该第一端可沿第一端和第二端连线的方向靠近或远离第二端，使得升降结构调整俯仰角度。

作为本发明一示例实施方式，所述升降结构包括固定部和升降部；

所述固定部包括上方开口、内部空心的壳体结构，其底部与底座铰接；

固定部还包括两个以上滑块，所述滑块固定在固定部的上部；

所述升降部的顶部与卫星天线连接；

升降部包括设置在升降部外表面的两根以上导轨，每根导轨与一个滑块适配，使得导轨可沿着导轨的长度方向运动并带动升降部进入固定部的内部或从固定部伸出。

作为本发明一示例实施方式，所述固定部还包括齿轮和升降电机，所述升降部还包括固定在升降部外表面并与该齿轮啮合的齿条；该齿条的长度方向与导轨的长度方向平行；所述升降电机与齿轮连接，用于带动齿轮旋转；该齿轮的旋转可带动升降部沿导轨的长度方向运动。

作为本发明一示例实施方式，所述滑块上设有一凹槽，该凹槽的长度方向与导轨平行；该导轨可伸入凹槽内并沿着凹槽的长度方向运动。

作为本发明一示例实施方式，所述滑块还包括一个或多个槽底轴承、以及一对或多对槽边轴承；所述槽底轴承的外圈外壁设置在凹槽的槽道底部，该槽底轴承的轴线与凹槽的长度方向垂直；每对槽边轴承的外圈外壁设置在凹槽的槽道两侧，该槽边轴承的轴线与凹槽的长度方向垂直。

作为本发明一示例实施方式，所述俯仰结构包括俯仰电机、滚珠丝杆和螺母；

该俯仰电机设置在俯仰结构的第一端，螺母设置在俯仰结构的第二端；

滚珠丝杆的一端与俯仰电机固定连接，该俯仰电机可带动滚珠丝杆转动；

滚珠丝杆的另一端延伸至俯仰结构的第二端并与螺母螺纹连接。

作为本发明一示例实施方式，所述俯仰结构还包括导向轴和限位块；

所述导向轴与滚珠丝杆平行，该导向轴的一端设置在俯仰结构的第一端；

所述限位块与螺母固定连接，该限位块上设有一供导向轴的另一端穿过的通孔。

作为本发明一示例实施方式，所述限位块包括直线轴承和直线轴承座，所述直线轴承座与螺母固定连接，该直线轴承设置在直线轴承座的通孔内，其外圈与直线轴承座固定连接，所述导向轴的另一端穿过该直线轴承的内圈。

作为本发明的第二个方面，提供一种车载天线，包括所述的卫星天线的俯仰升降机构、转台和天线；

所述转台的底部与俯仰升降机构的升降结构的上端固定连接；

所述天线固定连接在转台的顶部。

作为本发明一示例实施方式，所述转台为AE型转台。

作为本发明的第三个方面，提供一种卫星测控车载站，包括所述的车载天线和运载车；

所述车载天线固定在运载车上。

作为本发明一示例实施方式，所述运载车为皮卡车。

本发明的有益效果是：

本发明的升降结构和俯仰结构，通过铰接的方式两两连接，形成稳定的三角关系，载重大、抗风能力强；同时升降结构和俯仰结构紧凑，连接方式简单，重量轻、体积小、便携性高。

附图说明

图1示意性示出了现有技术的车载站的示意图。

图2示意性示出了卫星天线的俯仰升降机构的结构图(展开状态)。

图3示意性示出了卫星天线的俯仰升降机构的结构图(收起状态)。

图4示意性示出了升降结构的结构图。

图5示意性示出了滑块的结构图。

图6示意性示出了俯仰结构的结构图。

图7示意性示出了控制信号线路图。

图8示意性示出了车载天线的结构图(展开状态)。

图9示意性示出了车载天线的结构图(收起状态)。

图10示意性示出了卫星测控车载站的结构图(展开状态)。

图11示意性示出了卫星测控车载站的结构图(收起状态)。

其中，1—俯仰升降机构，11—升降结构，111—固定部，1111—滑块，1111A—凹槽，1111B—槽底轴承，1111C—槽边轴承，1112—齿轮，1113—升降电机，1114—壳体结构，1115—第一连接件，112—升降部，1121—导轨，1122—齿条，1123—升降部本体，12—俯仰结构，121—俯仰电机，122—滚珠丝杆，123—螺母，124—导向轴，125—限位块，126—第二连接件，127—第三连接件，13—底座，131—底座本体，132—支座，14—第一铰接件，15—第二铰接件，16—第三铰接件，2—卫星天线，3—转台，4—运载车。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。

下例所描述的实施例是本发明卫星天线的俯仰升降机构、车载天线、卫星测控车载站，本例仅是本发明的一部分实施例，但本发明的保护范围并不局限于此。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

作为本发明的第一个实施方式，提供一种卫星天线的俯仰升降机构1，如图2和图3所示，包括两个相互铰接的升降结构11、俯仰结构12、底座13，还包括第一铰接件14、第二铰接件15、第三铰接件16和倾角传感器。

第一铰接件14铰接升降结构11和底座13，第二铰接件15铰接升降结构11和俯仰结构12，第三铰接件16铰接底座和俯仰结构12。第一铰接件14、第二铰接件15和第三铰接件16均包括转轴、轴承和固定座。固定座上设有支撑转轴的通孔，该轴承的外圈与固定座的通孔内壁固定连接，内圈与转轴固定连接。

升降结构11包括上端和下端；上端为自由端，与卫星天线2连接，可上下运动进行升降操作；下端通过第一铰接件14与底座13铰接。

如图2、图3和图4所示，升降结构11包括固定部111和升降部112。

固定部111包括两个以上滑块1111、齿轮1112、升降电机1113、壳体结构1114和第一连接件1115。升降部112包括设置在升降部112外表面的两根以上导轨1121、升降部本体1123和齿条1122。

壳体结构1114为长方体结构，上方开口、内部空心4，其底部通过第一铰接件14与底座13铰接。图4为了更清楚地展示升降结构11，将壳体结构1114的一个面摘出。

滑块1111固定在固定部111的上部，优选地固定壳体结构1114内的开口处。为了让升降部12的上下运动更稳定，滑块1111为4个，分别设置在壳体结构1114顶部的四个角。导轨1121设置在升降部112的升降部本体1123的外表面，导轨1121的长度方向与升降机构11的升降方向一致。导轨1121的数量与滑块1111的数量相当。每根导轨1121与一个滑块1111适配，使得导轨1121可沿着导轨1121的长度方向运动并带动升降部112进入固定部111的内部或从固定部111伸出。如图5所示，滑块1111上设有一凹槽1111A，该凹槽1111A的长度方向与导轨1121平行；该导轨1121可伸入凹槽1111A内并沿着凹槽1111A的长度方向运动。滑块1111还包括一个或多个槽底轴承1111B、以及一对或多对槽边轴承1111C。图5中一个滑块1111的槽底轴承1111B为一个，槽边轴承1111C为一对，可以根据实际需求设置槽底轴承1111B和槽边轴承1111C的数量。槽底轴承1111B的外圈外壁设置在凹槽1111A的槽道底部，槽底轴承1111B的内圈固定在滑块1111上，该槽底轴承1111B的轴线与凹槽1111A的长度方向垂直，当导轨1121在凹槽1111A上滑动时，槽底轴承1111B的外圈滚动，利于带动导轨1121滑动。每对槽边轴承1111C的外圈外壁设置在凹槽1111A的槽道两侧，槽边轴承1111C的内圈固定在滑块1111上，该槽边轴承1111C的轴线与凹槽1111A的长度方向垂直，当导轨1121在凹槽1111A上滑动时，槽边轴承1111C的外圈滚动，利于带动导轨1121滑动。槽底轴承1111B和槽边轴承1111C均采用偏心轴承，可以微调滑块1111与导轨1121之间的距离，减少晃动量，提高稳定性。

齿条1122固定在升降部112的升降部本体1123的外表面，齿条1122与齿轮1112啮合。齿条1122的长度方向与导轨1121的长度方向平行。齿条1122采用斜齿条，齿轮1112采用斜齿轮。升降电机1113包括相互连接的电机和直角减速机，升降电机1113的直角减速机与齿轮1112连接，用于带动齿轮1112旋转，齿轮1112的旋转可带动齿条1122运动，进而带动升降部112沿导轨1121的长度方向运动。

升降部112的升降部本体1123的顶部与卫星天线2通过转台3连接。在齿轮1112的带动下，升降部112沿着导轨1121的长度方向运动，进而带动卫星天线2升降。

第一连接件1115固定在壳体结构1114的外表面，用于固定支撑升降电机1113，还用于将固定部11与第二铰接件15的固定座固定连接。

如图2、图3和图6所示，俯仰结构12包括第一端和第二端。第一端通过第二铰接件15的转轴与升降机构115铰接；第二端通过第三铰接件16的转轴与底座13铰接。第一端可沿第一端和第二端连线的方向靠近或远离第二端，使得升降结构11调整俯仰角度。俯仰结构12包括俯仰电机121、滚珠丝杆122、螺母123、导向轴124、限位块125、第二连接件126和第三连接件127。俯仰电机121包括相互连接的电机和直角减速机。俯仰电机121设置在俯仰结构12的第一端，通过第二连接件126与第二铰接件15的转轴固定连接。螺母123设置在俯仰结构12的第二端通过第三连接件127与第三铰接件16的转轴固定连接。滚珠丝杆122的一端与俯仰电机121的直角减速机固定连接，该俯仰电机121可带动滚珠丝杆122转动。滚珠丝杆122的另一端延伸至俯仰结构12的第二端并与螺母123螺纹连接。滚珠丝杆122的另一端穿过螺母122的内通孔。滚珠丝杆122位于第一端和第二端的连线上，当俯仰电机121旋转并带动滚珠丝杆122旋转时，由于滚珠丝杆122与螺母123的螺纹连接，使得第一端和第二端的距离缩小或拉大，进而带动升降结构11、卫星天线2调节俯仰角度。当需要把整个卫星天线2收起来时，如图3所示，将第一端和第二端的距离调至最小即可。导向轴124可以减轻丝杆的承力。导向轴124与滚珠丝杆122平行，导向轴124的一端设置在俯仰结构11的第一端，与第二连接件126固定连接。限位块125与螺母123固定连接，限位块125上设有一供导向轴124的另一端穿过的通孔。限位块125包括直线轴承和直线轴承座，直线轴承座与螺母125固定连接，该直线轴承设置在直线轴承座的通孔内，其外圈与直线轴承座固定连接，导向轴122的另一端穿过该直线轴承的内圈。

升降电机1113和俯仰电机121均采用带有编码器的电机，可以省略光电开关，电机记录位置，即可一键打开俯仰升降机构1、一键收起俯仰升降机构1。升降电机1113和俯仰电机121选用同类型电机。如图7所示，信号线可以串联，笔记本通过CANopen、网线、信号线控制即可，可以选择不同功率。CANopen是一种架构在控制局域网络(Controller AreaNetwork,CAN)上的高层通信协议，包括通信子协议及设备子协议，常在嵌入式系统中使用，也是工业控制常用到的一种现场总线。

底座13包括底座本体131和支座132。为了保证底座13的稳定性，底座本体131为长方形结构，支撑升降结构11的部分高度较高，形成预定高度差，使得收起状态时，滚珠丝杆122和导向轴124不会触地。底座本体131与第一铰接件14的固定座固定连接，还与第三铰接件16的固定座固定连接。当卫星天线2为收起状态时，支座132位于转台3的下方，用于支撑转台3和卫星天线2，减少电机的负担。

作为优选的实施方式，俯仰升降机构1还包括位于升降结构11顶部的倾角传感器，该倾角传感器用于测量升降结构11的倾斜程度，将该倾斜程度的数据返回软件补偿到转台的转动角度，这样开车到任何一个地方，都不用重新调整水平。

当不需要进行卫星测控时，如图3所示，俯仰升降机构1为收起状态，此时第一端和第二端的距离最近，滚珠丝杆122和导向轴124向底座13区域外伸出，升降结构11的升降部112收进固定部111中。当需要进行卫星测控时，如图2所示，俯仰升降机构1展开，第一端逐渐远离第二端，根据俯仰的角度不同，展开的程度也不同，当导轨1121与水平面垂直时，展开幅度最大。在展开的过程中，升降结构11、俯仰结构12和底座13形成类似三角形的结构，具有稳定性，就算是俯仰升降机构1的结构比较紧凑、重量比较轻，也能够稳定地支撑卫星天线2，就算在大风天气也能够稳定支撑卫星天线2。同时，由于俯仰升降机构1的结构比较紧凑，可以使用小口径的移动车载站，可以放置在较小的车上运输至野外低区，自由度高；还可以一键自动化展开整个结构，不需要人工开门等操作即可直接使用卫星天线2。

作为本发明的第二个具体实施方式，提供一种车载天线，请参见图8和图9，包括第一个具体实施方式的卫星天线的俯仰升降机构1、转台3和天线2。

转台2的底部与俯仰升降机构1的升降结构11的上端固定连接。天线2固定连接在转台3的顶部。转台3为AE型转台。天线2的口径为1.2-1.8米。

当展开俯仰升降机构1时，车载天线的结构如图8所示；当收起俯仰升降机构1时，车载天线的结构如图9所示。

作为本发明的第三个具体实施方式，提供一种卫星测控车载站，如图10和图11所示，包括第二个具体实施方式的车载天线和运载车4。车载天线固定在运载车4上。运载车4为皮卡车。

由图10可以看到，当展开俯仰升降机构1时，可以直接在运载车4上展开，不需要打开运载车4的后车箱门就能直接执行测控任务，皮卡车相较于大货车小很多，可以自由地开往野外执行任务。由图11可以看到，当收起俯仰升降机构1时，不需要人工操作，直接将天线2收进后车箱。

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 (7)

1.一种卫星天线的俯仰升降机构，其特征在于，包括两两相互铰接的升降结构、俯仰结构和底座；

所述升降结构包括上端和下端；所述上端为自由端，与卫星天线连接；所述下端与底座铰接；

所述升降结构包括固定部和升降部；下端为固定部的壳体结构的底部，上端为升降部的顶部；

所述固定部包括上方开口、内部空心的壳体结构，壳体结构的底部与底座铰接；

固定部还包括两个以上滑块，所述滑块固定在固定部的上部；

所述升降部的顶部与卫星天线连接；

升降部包括设置在升降部外表面的两根以上导轨，每根导轨与一个滑块适配，使得导轨沿着导轨的长度方向运动并带动升降部进入固定部的内部或从固定部伸出；

所述滑块上设有一凹槽，该凹槽的长度方向与导轨平行；该导轨伸入凹槽内并沿着凹槽的长度方向运动；

所述滑块还包括一个或多个槽底轴承、以及一对或多对槽边轴承；所述槽底轴承的外圈外壁设置在凹槽的槽道底部，该槽底轴承的轴线与凹槽的长度方向垂直；每对槽边轴承的外圈外壁设置在凹槽的槽道两侧，该槽边轴承的轴线与凹槽的长度方向垂直。

2.根据权利要求1所述的卫星天线的俯仰升降机构，其特征在于，所述俯仰结构包括第一端和第二端；所述第一端与升降机构铰接；所述第二端与底座铰接；该第一端沿第一端和第二端连线的方向靠近或远离第二端，使得升降结构调整俯仰角度。

3.根据权利要求1所述的卫星天线的俯仰升降机构，其特征在于，所述固定部还包括齿轮和升降电机，所述升降部还包括固定在升降部外表面并与该齿轮啮合的齿条；该齿条的长度方向与导轨的长度方向平行；所述升降电机与齿轮连接，用于带动齿轮旋转；该齿轮的旋转带动升降部沿导轨的长度方向运动。

4.根据权利要求2所述的卫星天线的俯仰升降机构，其特征在于，所述俯仰结构包括俯仰电机、滚珠丝杆和螺母；

该俯仰电机设置在俯仰结构的第一端，螺母设置在俯仰结构的第二端；

滚珠丝杆的一端与俯仰电机固定连接，该俯仰电机带动滚珠丝杆转动；

滚珠丝杆的另一端延伸至俯仰结构的第二端并与螺母螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的卫星天线的俯仰升降机构，其特征在于，所述俯仰结构还包括导向轴和限位块；

所述导向轴与滚珠丝杆平行，该导向轴的一端设置在俯仰结构的第一端；

所述限位块与螺母固定连接，该限位块上设有一供导向轴的另一端穿过的通孔。

6.一种车载天线，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的卫星天线的俯仰升降机构、转台和天线；

所述转台的底部与俯仰升降机构的升降结构的上端固定连接；

所述天线固定连接在转台的顶部。

7.一种卫星测控车载站，其特征在于，权利要求6所述的车载天线和运载车；

所述车载天线固定在运载车上。