CN116995430B - 一种卫星信号自动跟踪系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于卫星信号跟踪领域，具体地说是一种卫星信号自动跟踪系统，天线板下表面安装有天线转接板，天线转接板上安装有通信机，通信机能够和天线板一起随天线转接板转动，通信机两侧安装设有左侧支架和右侧支架，左侧支架和右侧支架上端分别与天线转接板连接，右侧支架下端安装于右侧支架转接件外侧，左侧支架下端安装于左侧支架转接件外侧，左、右侧支架转接件内侧分别位于伺服控制系统的外壳内部，使天线板和通信机能够跟随伺服控制系统的控制进行俯仰、方位回转运动。本发明具有俯仰、方位回转两种运动，能够使通信机跟随天线板进行俯仰调节或方位调节，实现对卫星信号的动态实时跟踪。
Description
技术领域
本发明属于卫星信号跟踪领域，具体地说是一种卫星信号自动跟踪系统。
背景技术
近年来，卫星在近代通讯、天气预报、地面导航、军事勘察等方面应用愈来愈广泛。基于卫星提出的关于卫星信号自动跟踪系统作为天线系统的一部分，其主要功能是能够快速实现天线平板对卫星信号的动态实时跟踪。
发明内容
为了满足卫星应用的需求，本发明的目的在于提供一种卫星信号自动跟踪系统。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括天线板、通信机、伺服控制系统及底座，其中伺服控制系统能够相对转动地安装在底座上，所述天线板通过支架与伺服控制系统转动连接，所述通信机固接在天线板上；所述伺服控制系统包括外壳及分别安装于外壳内的俯仰系统及方位驱动系统，所述俯仰系统包括俯仰电机、俯仰传动机构、俯仰驱动轴及俯仰配平组件，所述俯仰驱动轴与外壳转动连接，所述俯仰电机的输出端通过俯仰传动机构与俯仰驱动轴相连，所述俯仰驱动轴的一端与支架连接、另一端安装于俯仰配平组件内部；所述俯仰配平组件包括左侧涡卷弹簧、涡卷弹簧外壳及右侧涡卷弹簧，所述涡卷弹簧外壳内部通过带中间孔的隔板分为左右两个空间，左右两个空间内分别容置左侧涡卷弹簧、右侧涡卷弹簧，所述隔板左右两侧的涡卷弹簧外壳上分别开设有涡卷弹簧反向转动槽，所述俯仰驱动轴的另一端由隔板上的中间孔穿过，并在俯仰驱动轴的另一端沿轴向开设有涡卷弹簧安装槽，所述左侧涡卷弹簧及右侧涡卷弹簧的内端分别插设在涡卷弹簧安装槽中，所述左侧涡卷弹簧及右侧涡卷弹簧的外端分别卡在涡卷弹簧外壳左右两侧开设的涡卷弹簧反向转动槽内；所述方位驱动系统包括方位电机、方位传送带及方位大带轮，所述方位电机的输出端连接有方位小带轮，所述方位大带轮转动安装于底座上，并与所述外壳固接，所述方位小带轮通过方位传送带与方位大带轮相连；所述俯仰电机通过俯仰驱动轴带动天线板及通信机实现俯仰动作，所述方位电机通过方位大带轮带动伺服控制系统、天线板及通信机转动。
其中：所述俯仰驱动轴上设有轴肩，所述涡卷弹簧安装槽由俯仰驱动轴另一端的端部开设至轴肩处，所述俯仰驱动轴由涡卷弹簧外壳的左侧插入，并穿过所述隔板上的中心孔，所述左侧涡卷弹簧位于轴肩与隔板之间，并通过所述轴肩与隔板轴向限位。
所述涡卷弹簧外壳的右侧固接有限制右侧涡卷弹簧轴向移动的端盖。
所述天线板的下表面安装有天线转接板，所述通信机固定在天线转接板上；所述支架分为左侧支架及右侧支架，所述外壳的左右两侧分别转动安装有左侧支架转接件、右侧支架转接件，所述右侧支架的下端固接于右侧支架转接件的外侧，所述左侧支架的下端固接于左侧支架转接件的外侧，所述左侧支架的上端及右侧支架的上端分别与天线转接板的左右两侧固接，所述左侧支架转接件的内侧及右侧支架转接件的内侧均位于外壳的内侧。
所述右侧支架转接件的内侧分别安装有霍尔开关A及限位销钉，所述外壳的左侧设有齿轮端盖，所述左侧支架转接件的内侧由齿轮端盖穿过，并能够与所述齿轮端盖相对转动，所述俯仰驱动轴的一端与左侧支架转接件相连。
所述方位大带轮上安装有控制器固定件，所述控制器固定件上设有控制器，所述控制器的上方安装有顶部散热风扇；所述控制器固定件上还安装有霍尔开关B。
所述外壳内分别设有俯仰电机驱动器、俯仰电机驱动器散热风扇、方位电机驱动器及方位电机驱动器散热风扇，所述俯仰电机与俯仰电机驱动器连接，通过所述俯仰电机驱动器驱动俯仰电机工作，所述俯仰电机驱动器散热风扇位于俯仰电机驱动器的一侧，用于对所述俯仰电机驱动器散热；所述方位电机与方位电机驱动器连接，通过所述方位电机驱动器驱动方位电机工作，所述方位电机驱动器散热风扇位于方位电机驱动器的一侧，用于对所述方位电机驱动器散热。
所述底座内安装有为跟踪系统提供电力的电源，所述底座的底部安装有电磁铁，所述底座的侧面分别设有状态指示灯、连接器及电源按键。
所述外壳内还安装有对方位传送带进行张紧的带轮张紧组件。
所述外壳上开设有散热槽。
本发明的优点与积极效果为：
1．本发明具有俯仰、方位回转两种运动，能够使通信机跟随天线板进行俯仰调节或方位调节，实现对卫星信号的动态实时跟踪。
2．本发明在俯仰驱动轴的另一端设置了俯仰配平组件，使俯仰驱动轴无论在正转还是反转时，通过两个涡卷弹簧外端卡扣与涡卷弹簧反向转动槽相配合，实现俯仰配平功能。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明伺服控制系统的内部结构示意图；
图3为本发明伺服控制系统内部的结构俯视图；
图4为本发明俯仰配平组件的爆炸图；
图5为本发明底座的结构示意图；
其中：1为天线板，101为天线转接板，102为左侧支架，103为右侧支架；
2为通信机；
3为伺服控制系统，301为右侧支架转接件，302为左侧支架转接件，303为齿轮端盖，304为控制器，305为顶部散热风扇，306为外壳，307为散热槽，308为霍尔开关A，309为限位销钉；
401为俯仰驱动轴，402为俯仰配平组件，403为俯仰大齿轮，404为俯仰小齿轮，405为俯仰电机，406为俯仰电机驱动器，407为俯仰电机驱动器散热风扇，408为涡卷弹簧安装槽，409为左侧涡卷弹簧，410为涡卷弹簧外壳，411为涡卷弹簧反向转动槽，412为右侧涡卷弹簧，413为端盖，414为轴肩，415为隔板，416为卡扣；
501为方位大带轮，502为控制器固定件，503为方位传送带，504为带轮张紧组件，505为方位电机，506为方位电机驱动器，507为霍尔开关B，508为方位电机驱动器散热风扇；
6为底座，601为电源，602为状态指示灯，603为连接器，604为电源按键，605为电磁铁。
实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～5所示，本发明包括天线板1、通信机2、伺服控制系统3及底座6，其中伺服控制系统3能够相对转动地安装在底座6上，天线板1通过支架与伺服控制系统3转动连接，通信机2固接在天线板1上。本实施例的天线板1的下表面安装有天线转接板101，使天线板1能够跟随天线转接板101转动，通信机2固定在天线转接板101上，使通信机2能够和天线板1一起转动；支架分为左侧支架102及右侧支架103，伺服控制系统3的外壳306的左右两侧分别转动安装有左侧支架转接件302、右侧支架转接件301，右侧支架103的下端固接于右侧支架转接件301的外侧，左侧支架102的下端固接于左侧支架转接件302的外侧，外壳306的左侧设有齿轮端盖303，左侧支架转接件302的内侧由齿轮端盖303穿过，并能够与齿轮端盖303相对转动；左侧支架102的上端及右侧支架103的上端分别与天线转接板101的左右两侧固接，左侧支架转接件302的内侧及右侧支架转接件301的内侧均位于外壳306的内侧，右侧支架转接件301的内侧分别安装有霍尔开关A308及限位销钉309，使天线板1和通信机2的转动能够控制。
本实施例的伺服控制系统3包括外壳306及分别安装于外壳306内的俯仰系统及方位驱动系统，外壳306上开设有散热槽307。
本实施例的俯仰系统包括俯仰电机405、俯仰传动机构、俯仰驱动轴401及俯仰配平组件402，俯仰驱动轴401与外壳306转动连接，俯仰电机405的输出端通过俯仰传动机构与俯仰驱动轴401相连，俯仰驱动轴401的一端穿过齿轮端盖303、与左侧支架转接件302连接，俯仰驱动轴401的另一端安装于俯仰配平组件402内部；俯仰电机405通过俯仰传动机构驱动俯仰驱动轴401旋转，带动左侧支架转接件302转动，进而通过左侧支架102带动天线板1、通信机2实现俯仰动作。本实施例的俯仰传动机构包括相互啮合传动的俯仰大齿轮403及俯仰小齿轮404，俯仰大齿轮403连接于俯仰驱动轴401上，位于俯仰配平组件402与左侧支架转接件302之间；俯仰小齿轮404与俯仰电机405的输出端相连；齿轮端盖303使俯仰大齿轮403及俯仰小齿轮404能够受到保护。本实施例的外壳306内分别安装有俯仰电机驱动器406及俯仰电机驱动器散热风扇407，俯仰电机405与俯仰电机驱动器406连接，通过俯仰电机驱动器406驱动俯仰电机405工作，俯仰电机驱动器散热风扇407位于俯仰电机驱动器406的一侧，用于对俯仰电机驱动器406散热。
本实施例的俯仰配平组件402包括左侧涡卷弹簧409、涡卷弹簧外壳410及右侧涡卷弹簧412，涡卷弹簧外壳410内部通过带中间孔的隔板415分为左右两个空间，左右两个空间内分别容置左侧涡卷弹簧409、右侧涡卷弹簧412，隔板415左右两侧的涡卷弹簧外壳410上分别开设有涡卷弹簧反向转动槽411，俯仰驱动轴401的另一端由隔板415上的中间孔穿过，并在俯仰驱动轴401的另一端沿轴向开设有涡卷弹簧安装槽408，左侧涡卷弹簧409及右侧涡卷弹簧412的内端分别插设在涡卷弹簧安装槽408中，左侧涡卷弹簧409及右侧涡卷弹簧412的外端均设有卡扣416，左侧涡卷弹簧409及右侧涡卷弹簧412上的卡扣416分别卡在涡卷弹簧外壳410左右两侧开设的涡卷弹簧反向转动槽411内。本实施例在俯仰驱动轴401上设有轴肩414，涡卷弹簧安装槽408由俯仰驱动轴401另一端的端部开设至轴肩414处，俯仰驱动轴401由涡卷弹簧外壳410的左侧插入，并穿过隔板415上的中心孔，左侧涡卷弹簧409位于轴肩414与隔板415之间，并通过轴肩414与隔板415轴向限位。本实施例在涡卷弹簧外壳410的右侧固接有端盖，右侧涡卷弹簧412位于隔板415与端盖413之间，通过隔板15及端盖413轴向限位。涡卷弹簧外壳410左右两侧的涡卷弹簧反向转动槽411可以使俯仰驱动轴401无论在正转还是反转时，通过左侧涡卷弹簧409外端的卡扣416及右侧涡卷弹簧410外端的卡扣416与两侧涡卷弹簧反向转动槽411相卡接配合，实现俯仰配平功能。
本实施例的方位驱动系统包括方位电机505、方位传送带503及方位大带轮501，方位电机505的输出端连接有方位小带轮，方位大带轮501转动安装于底座6的上盖板上，并与外壳306固接，方位小带轮通过方位传送带503与方位大带轮501相连，方位传送带503位于方位电机505的下方，方位电机505通过方位小带轮、方位传送带503带动方位大带轮501旋转，进而带动伺服控制系统3、天线板1及通信机2在底座6上转动。本实施例的外壳306内，在方位传送带503的一侧还安装有对方位传送带503进行张紧的带轮张紧组件504，带轮张紧组件504为现有技术，在此不再赘述。本实施例的外壳306内分别设有方位电机驱动器506及方位电机驱动器散热风扇508，方位电机505与方位电机驱动器506连接，通过方位电机驱动器506驱动方位电机505工作，方位电机驱动器散热风扇508位于方位电机驱动器506的一侧，用于对方位电机驱动器506散热。
本实施例的方位大带轮501上安装有控制器固定件502，控制器固定件502上设有控制器304，使伺服控制系统3能够受到信号控制，控制器304的上方安装有顶部散热风扇305，使控制器304能够有效散热。通信机2、俯仰电机驱动器406、方位电机驱动器506分别与控制器304连接。控制器固定件502上还安装有霍尔开关B507。
本实施例的底座6内安装有为跟踪系统提供电力的电源601。底座6的底部安装有电磁铁605，使整个跟踪系统能够增加工作过程的稳定性，本实施例的电磁铁65为七个。底座6的侧面分别设有状态指示灯602、连接器603及电源按键604，使整个跟踪系统能够观察工作状态和得到控制；本实施例的状态指示灯602的数量为三个，连接器603的数量为三个。
本发明的工作原理为：
本发明在使用时，跟踪系统具有俯仰和方位回转两个运动。
俯仰运动：通过俯仰电机驱动器406及俯仰电机405带动俯仰小齿轮404和俯仰大齿轮403旋转，俯仰电机驱动器散热风扇407对俯仰电机驱动器406进行有效散热；俯仰大齿轮403带动俯仰驱动轴401转动，通过俯仰驱动轴401带动左侧支架102转动，天线转接板101在左侧支架102、右侧支架103的作用下，进行与底座6夹角在0°～90°范围内的俯仰运动，天线板1及通信机2随天线转接板101完成俯仰动作。在俯仰过程中，右侧支架转接件301随着一起转动，霍尔开关A308及限位销钉309可实现寻零及机械限位，此为现有技术，在此不再赘述。
方位回转运动：伺服控制系统3可带动天线板1、通信机2绕方位大带轮501的轮轴轴线进行360°的方位回转运动。方位电机505经电机支架固定在外壳306内，方位电机505经方位小带轮、方位传送带503带动方位大带轮501旋转，方位大带轮501的轮轴与底座6的上盖板转动连接，方位大带轮501带动伺服控制系统3、天线板1及通信机2绕轮轴轴线回转。
底座6底部的电磁铁605在通电时具有磁性，以增加与安装板之间的附着力，从而增加跟踪系统在工作过程中的稳定性。整个跟踪系统的电力由电源601提供。
通信机2在俯仰运动、方位回转运动的支持下，可自动跟踪卫星信号。
Claims (10)
1.一种卫星信号自动跟踪系统，其特征在于：包括天线板（1）、通信机（2）、伺服控制系统（3）及底座（6），其中伺服控制系统（3）能够相对转动地安装在底座（6）上，所述天线板（1）通过支架与伺服控制系统（3）转动连接，所述天线板（1）的下表面安装有天线转接板（101），所述通信机（2）固定在天线转接板（101）上；所述伺服控制系统（3）包括外壳（306）及分别安装于外壳（306）内的俯仰系统及方位驱动系统，所述俯仰系统包括俯仰电机（405）、俯仰传动机构、俯仰驱动轴（401）及俯仰配平组件（402），所述俯仰驱动轴（401）与外壳（306）转动连接，所述俯仰电机（405）的输出端通过俯仰传动机构与俯仰驱动轴（401）相连，所述俯仰传动机构包括相互啮合传动的俯仰大齿轮（403）及俯仰小齿轮（404），所述俯仰大齿轮（403）连接于俯仰驱动轴（401）上，所述俯仰小齿轮（404）与俯仰电机（405）的输出端相连，所述俯仰驱动轴（401）的一端与支架连接、另一端安装于俯仰配平组件（402）内部；所述俯仰配平组件（402）包括左侧涡卷弹簧（409）、涡卷弹簧外壳（410）及右侧涡卷弹簧（412），所述涡卷弹簧外壳（410）内部通过带中间孔的隔板（415）分为左右两个空间，左右两个空间内分别容置左侧涡卷弹簧（409）、右侧涡卷弹簧（412），所述隔板（415）左右两侧的涡卷弹簧外壳（410）上分别开设有涡卷弹簧反向转动槽（411），所述俯仰驱动轴（401）的另一端由隔板（415）上的中间孔穿过，并在俯仰驱动轴（401）的另一端沿轴向开设有涡卷弹簧安装槽（408），所述左侧涡卷弹簧（409）及右侧涡卷弹簧（412）的内端分别插设在涡卷弹簧安装槽（408）中，所述左侧涡卷弹簧（409）及右侧涡卷弹簧（412）的外端分别卡在涡卷弹簧外壳（410）左右两侧开设的涡卷弹簧反向转动槽（411）内；所述方位驱动系统包括方位电机（505）、方位传送带（503）及方位大带轮（501），所述方位电机（505）的输出端连接有方位小带轮，所述方位大带轮（501）转动安装于底座（6）上，并与所述外壳（306）固接，所述方位小带轮通过方位传送带（503）与方位大带轮（501）相连；所述俯仰电机（405）通过俯仰驱动轴（401）带动天线板（1）及通信机（2）实现俯仰动作，所述方位电机（505）通过方位大带轮（501）带动伺服控制系统（3）、天线板（1）及通信机（2）转动。
2.根据权利要求1所述的卫星信号自动跟踪系统，其特征在于：所述俯仰驱动轴（401）上设有轴肩（414），所述涡卷弹簧安装槽（408）由俯仰驱动轴（401）另一端的端部开设至轴肩（414）处，所述俯仰驱动轴（401）由涡卷弹簧外壳（410）的左侧插入，并穿过所述隔板（415）上的中心孔，所述左侧涡卷弹簧（409）位于轴肩（414）与隔板（415）之间，并通过所述轴肩（414）与隔板（415）轴向限位。
3.根据权利要求1所述的卫星信号自动跟踪系统，其特征在于：所述涡卷弹簧外壳（410）的右侧固接有限制右侧涡卷弹簧（412）轴向移动的端盖（413）。
4.根据权利要求1所述的卫星信号自动跟踪系统，其特征在于：所述支架分为左侧支架（102）及右侧支架（103），所述外壳（306）的左右两侧分别转动安装有左侧支架转接件（302）、右侧支架转接件（301），所述右侧支架（103）的下端固接于右侧支架转接件（301）的外侧，所述左侧支架（102）的下端固接于左侧支架转接件（302）的外侧，所述左侧支架（102）的上端及右侧支架（103）的上端分别与天线转接板（101）的左右两侧固接，所述左侧支架转接件（302）的内侧及右侧支架转接件（301）的内侧均位于外壳（306）的内侧。
5.根据权利要求4所述的卫星信号自动跟踪系统，其特征在于：所述右侧支架转接件（301）的内侧分别安装有霍尔开关A（308）及限位销钉（309），所述外壳（306）的左侧设有齿轮端盖（303），所述左侧支架转接件（302）的内侧由齿轮端盖（303）穿过，并能够与所述齿轮端盖（303）相对转动，所述俯仰驱动轴（401）的一端与左侧支架转接件（302）相连。
6.根据权利要求1所述的卫星信号自动跟踪系统，其特征在于：所述方位大带轮（501）上安装有控制器固定件（502），所述控制器固定件（502）上设有控制器（304），所述控制器（304）的上方安装有顶部散热风扇（305）；所述控制器固定件（502）上还安装有霍尔开关B（507）。
7.根据权利要求1所述的卫星信号自动跟踪系统，其特征在于：所述外壳（306）内分别设有俯仰电机驱动器（406）、俯仰电机驱动器散热风扇（407）、方位电机驱动器（506）及方位电机驱动器散热风扇（508），所述俯仰电机（405）与俯仰电机驱动器（406）连接，通过所述俯仰电机驱动器（406）驱动俯仰电机（405）工作，所述俯仰电机驱动器散热风扇（407）位于俯仰电机驱动器（406）的一侧，用于对所述俯仰电机驱动器（406）散热；所述方位电机（505）与方位电机驱动器（506）连接，通过所述方位电机驱动器（506）驱动方位电机（505）工作，所述方位电机驱动器散热风扇（508）位于方位电机驱动器（506）的一侧，用于对所述方位电机驱动器（506）散热。
8.根据权利要求1所述的卫星信号自动跟踪系统，其特征在于：所述底座（6）内安装有为跟踪系统提供电力的电源（601），所述底座（6）的底部安装有电磁铁（605），所述底座（6）的侧面分别设有状态指示灯（602）、连接器（603）及电源按键（604）。
9.根据权利要求1所述的卫星信号自动跟踪系统，其特征在于：所述外壳（306）内还安装有对方位传送带（503）进行张紧的带轮张紧组件（504）。
10.根据权利要求1所述的卫星信号自动跟踪系统，其特征在于：所述外壳（306）上开设有散热槽（307）。
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