CN204720557U - 一种对称三自由度冗余驱动并联式天线结构系统 - Google Patents

Abstract

一种对称三自由度冗余驱动并联式天线结构系统，包括天线反射体，所述的天线发射体联结在天线座上，所述的天线座包括并行设置的定平台和动平台，定平台和动平台通过环绕二者中心连线均分设置的三根运动支链相联结；每根运动支链都包括铰接在定平台侧壁上的主动杆和铰接在动平台侧壁上的从动杆，主动杆通过球铰与从动杆相连,解决了天线座的过顶跟踪问题，可以实现半球工作范围内天线对目标任意姿态无盲区的连续跟踪，具有机构对称、结构紧凑、比刚度大、指向精度高、承载能力强、动态特性好等优点，采用冗余驱动，实现静力卸载，有利于提高天线系统稳定性，降低天线系统的质量，扩大了移动载体天线系统的使用范围。

Description

一种对称三自由度冗余驱动并联式天线结构系统

技术领域

本实用新型属于天线装置领域，具体涉及到一种对称三自由度冗余驱动并联式天线结构系统。

背景技术

天线座是天线的支撑和定向装置，用以使天线能够按照预定的轨迹或者跟随目标运动，准确地指向目标，并且精确地测出目标的方向，其结构在很大程度上影响着天线整机的性能指标。

随着天线技术的不断发展，其尺寸和重量不断增大，对转动角速度、角加速度以及精度、刚度、可靠性、动态特性等性能要求日益提升，而传统天线座的性能指标已愈发难以满足这些要求。如随着卫星通信技术的不断拓展，车载天线已成为机动通信的必备设备，车载天线需要机动性强，能够快速展开与收藏，而一般天线中心体安装在座架上，辐射梁、天线面板需要现场安装与拆卸，不仅耗时费力，而且精度难以保证；对于机载和舰载天线，其尺寸和重量有严格的限制，尤其是机载雷达，随着飞机速度的提高，每公斤电子设备使飞机本身增加的重量急剧的上升，惯量随之增大，而惯量直接影响整个系统的固有频率，进而影响系统的稳定性和快速性；若天线尺寸较大，一旦超宽超高，将不能满足陆路运输的要求，且目前天线传动链多为齿轮传动，重量大、占用空间大、存在回程误差，很难适应未来天线高速、重载、精密的发展趋势。

传统天线座的三种支撑方式，即方位角-仰角支撑、X-Y支撑和 极轴支撑，在半球范围内都有各自的奇异点，方位角-仰角支撑在天顶具有奇异性，X-Y支撑在水平的X轴两端各有一个奇异点，极轴支撑奇异点位于其固定轴方向上，故这三种天线座都有各自的盲区，难以实现全工作范围内目标跟踪。

实用新型内容

针对上述所提及的传统天线存在的诸多不足，提供了一种对称三自由度冗余驱动并联式天线结构系统，解决了传统天线座过顶“盲区”的问题，实现天线工作空域任意姿态无盲区的连续跟踪。

对此提供的技术方案为：

提供了一种对称三自由度冗余驱动并联式天线结构系统，包括天线反射体，所述的天线发射体联结在天线座上，所述的天线座包括并行设置的定平台和动平台，定平台和动平台通过环绕二者中心连线均分设置的三根运动支链相联结；每根运动支链都包括铰接在定平台上的主动杆和铰接在动平台上的从动杆，主动杆通过球铰与从动杆相连；位于定平台和动平台之间还设有随摆升降支链。

进一步的，所述的随摆升降支链位于定平台和动平台的中心连线上。

进一步的，所述的随摆升降支链包括设置在定平台中央的球铰和设置在动平台中央的直线运动推拉装置，所述的直线运动推拉装置与球铰相连。

进一步的，所述的定平台和动平台的侧壁的中央处都具有凹口，在凹口的两端之间设有轴,所述的运动支链的两端都设有套筒，运动 支链两端的套筒分别与定平台和动平台凹口内的轴相配合。

本实用新型相对于现有技术相比具有以下有益效果：

本实用新型可以灵活地指向上半球内的任意方向,实现天线工作空域任意姿态无盲区的连续跟踪。

天线座采用并联机构，无需绕线机构，驱动装置可置于定平台或接近定平台的位置，使运动部分重量减轻，故便于实现大刚度质量比，同等情况下，可降低天线系统质量，提高其动态性能。

采用并联机构的天线座，可以产生绕空间任意轴线的转动，因此飞行目标与转动间的最近距离为其最低飞行高度，故其不会产生无穷大转动角速度，自然不存在过顶盲区问题。

机构具有两转动一移动三个自由度，机构动平台能够实现上下伸缩，故非常便于实现天线的快速展开与收藏，尤其适用于车载天线的运输，不必拆卸，有效提高了天线的机动性。

在保证机构自由度不变的前提下，通过增设中心支链，引入中心球面副和移动副，由四支链中的四个运动副共同协调驱动实现机构三个自由度，实现了冗余驱动，可以根据实际工况的不同选择更为合适的控制策略和方式，使机构受力及运动始终处于较佳状态，机构的稳定性、灵活性和刚度将大为增强。

由四支链共同支撑天线座机构动平台，并在中心支链引入中心球面副，实现了机构静力卸载，从而也更易于保证更高的运动精度。

附图说明

图1为天线座机构与天线安装示意图；

图2为天线座机构结构示意图；

图3为本实用新型收藏状态示意图；

图4为本实用新型俯仰90°示意图；

图中的附图标记为：定平台—1、动平台—2、主动杆—3、从动杆—4、球铰—5、天线发射体-6、直线运动推拉装置—7。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步详细说明：

如图1、2所示，一种对称三自由度冗余驱动并联式天线结构系统，包括天线反射体6，所述的天线发射体6联结在天线座上，所述的天线座包括定平台1和动平台2，定平台1固定在某一平面，动平台2平行设置在定平台1上方，定平台1和动平台2相并行设置，所述的定平台1和动平台2的形状结构相同，每对相对应的定平台1和动平台2的侧壁之间都铰接有一运动支链。

如图2所示，定平台1和动平台2通过环绕二者中心连线均分设置的三根运动支链相联结，每根运动支链都包括主动杆3、从动杆4，主动杆3的一端通过球铰5与从动杆4相铰接，主动杆3和从动杆4的另一端都连接有套筒，所述的定平台1和动平台2的侧壁的中央处都具有凹口，在凹口的两端之间设有轴；主动杆3的另一端通过套筒与定平台1凹口内的轴相配合，从动杆4的另一端通过套筒与动平台2凹口内的轴相配合。

如图2、3所示，位于定平台1和动平台2之间还设有随摆升降支链，所述的随摆升降支链包括设置在定平台1上表面中央的球铰5 和设置在动平台2中央的直线运动推拉装置7，所述的直线运动推拉装置7的伸缩端与球铰5相配合，所述的直线运动推拉装置7可环绕球铰5随意摆动。

如图2所示，所述的三条运动支链结构完全相同，各个运动支链分别由定平台1的三个侧壁出发一直连接到动平台2的三个相同方位的侧壁上以形成笼状结构，三条运动支链的中央皆为球铰，且三个球铰高度持平位于同一水平面内。

所述的主动杆3和从动杆4的长度相等，结构相同。

在主动杆3与定平台1的铰接点可增设电机以构成驱动副，进而实现天线座机构带动天线转动。

所述的直线运动推拉装置7可以为电缸、气缸或者滚珠丝杠机构，在添加动力源之后以实现动平台2上升或下降。

根据图1、2、3、4对本实用新型的运动机理进行详细说明：

当天线需要收藏时，直线运动推拉装置7收缩，动平台2下降，各个运动支链相折叠，机构高度降低以便于运输，根据具体工况不同，当待测目标从某一方位飞来时，各个对应的运动支链的驱动副转动带动此运动支链摆动以调整天线座的姿态改变天线发射体6的面向方位，同时随摆升降支链也随之摆动并适当调整天线发射体6的高度，三条运动支链和随摆运动支链7协同运动，以调整天线座的姿态进而改变天线发射体6的面向方位，以实现天线在半球工作范围内对目标任意姿态无盲区的连续跟踪。

Claims (4)

1.一种对称三自由度冗余驱动并联式天线结构系统，包括天线反射体(6)，所述的天线发射体(6)联结在天线座上，其特征在于：所述的天线座包括并行设置的定平台(1)和动平台(2)，定平台(1)和动平台(2)通过环绕二者中心连线均分设置的三根运动支链相联结；每根运动支链都包括铰接在定平台(1)上的主动杆(3)和铰接在动平台(2)上的从动杆(4)，主动杆(3)通过球铰(5)与从动杆(4)相连；位于定平台(1)和动平台(2)之间还设有随摆升降支链。

2.根据权利要求1所述的一种对称三自由度冗余驱动并联式天线结构系统，其特征在于：所述的随摆升降支链位于定平台(1)和动平台(2)的中心连线上。

3.根据权利要求2所述的一种对称三自由度冗余驱动并联式天线结构系统，其特征在于：所述的随摆升降支链包括设置在定平台(1)中央的球铰(5)和设置在动平台(2)中央的直线运动推拉装置(7)，所述的直线运动推拉装置(7)与球铰(5)相连。

4.根据权利要求1所述的一种对称三自由度冗余驱动并联式天线结构系统，其特征在于：所述的定平台(1)和动平台(2)的侧壁的中央处都具有凹口，在凹口的两端之间设有轴,所述的运动支链的两端都设有套筒，运动支链两端的套筒分别与定平台(1)和动平台(2)凹口内的轴相配合。