CN208835260U - S/X/Ka三轴天线 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种S/X/Ka三轴天线，包括天线反射体和支撑天线反射体的三轴座架结构，天线反射体包括副面模块、天线主反射面和天线支撑模块，三轴座架结构包括俯仰组合模块、方位组合模块和倾斜轴组合模块，副面模块包括副反射面和副面支撑机构，副面支撑机构将副反射面架设在天线主反射面的对面，天线支撑模块支撑天线主反射面的底面；俯仰组合模块使得天线反射体垂直于俯仰轴运动，方位组合模块垂直于方位轴运动，倾斜轴组合模块使得所述方位轴与大地铅垂线呈设定夹角。所述天线通过模块化设计，使得在工作环境、吊装及运输条件受限的情况下，亦可实现运输和快速安装，并可实现优异的天线动态性能。

Description

S/X/Ka三轴天线
技术领域
本实用新型涉及天线结构设计技术领域，更具体地，涉及一种S/X/Ka三轴天线。
背景技术
卫星数据接收天线一般用于完成各类卫星下行数据的接收，根据星地链路需求，星地链路测算的卫星信号信噪比需大于卫星信号解调门限要求。为适应不同卫星接收需求，地面接收天线一般要求采用较大口径的天线，以Ka频段为例，遥感卫星数据接收天线一般要求G/T值大于40dB/K，对应的天线口径为12米。常规12米Ka频段天线结构重量往往超过50吨，是一种大型天线。
随着国家空间基础设施的规划，各类卫星迎来了蓬勃的发展，地面接收能力的建设逐步由国内转向境外，现有的大型天线在境外(如极地地区)进行建设时，存在设备重量过大的问题，条件受限时将无法完成转运。如极地地区在冰层融化厉害时，将需要利用直升机实现转运，此时要求转运单件设备重量不超过4吨。此外部分境外站存在条件艰苦、供电受限、建设时间短等问题，需减少现场安装部署的时间，实现快速安装。
实用新型内容
鉴于上述问题，本实用新型提供一种模块化、轻型化，易于包装、运输和快速安装的S/X/Ka三轴天线。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种S/X/Ka三轴天线，包括天线反射体和支撑天线反射体的三轴座架结构，所述天线反射体包括副面模块、天线主反射面和天线支撑模块，所述三轴座架结构包括俯仰组合模块、倾斜轴组合模块和方位组合模块，其中：
所述副面模块包括副反射面和副面支撑机构，副面支撑机构将副反射面架设在天线主反射面的对面，将天线主反射面接收到的微波能量，通过副反射面的二次聚焦，使微波能量汇聚到安装在天线主反射面中部的馈源之内；
所述天线支撑模块支撑天线主反射面的底面；
所述俯仰组合模块包括俯仰箱单元、从左右两侧支撑俯仰箱单元的两个俯仰支撑单元和与分别与两个俯仰支撑单元连接的两个俯仰配重单元，俯仰支撑单元的顶面与天线反射体单元连接，底面与方位组合模块连接，所述倾斜轴组合模块包括斜转台单元和倾斜轴组合单元，斜转台单元一端与方位组合模块连接，另一端与倾斜轴组合单元连接，所述俯仰组合模块使得天线反射体垂直于俯仰轴运动，所述方位组合模块垂直于方位轴运动，所述倾斜轴组合模块使得所述方位组合模块的方位轴与大地铅垂线呈设定夹角，所述方位轴和所述俯仰轴垂直。
优选地，所述天线主反射面包括多块天线面板，所述多块天线面板组合排列成从中心向四周辐射的多圈结构，所述天线面板采用碳纤维加蜂窝夹层粘接而成，上下两面都是碳纤维板，中间是铝蜂窝夹层，上表面金属化。
进一步，优选地，单块天线面板的面积小于2㎡，天线主反射面分四圈。
另外，优选地，所述天线支撑模块包括中心体和外包围中心体的背架，其中，所述中心体呈锥形，采用桁架结构，由钢管和T型钢形成中心体内圈和中心体外圈，中心体内圈和中线体外圈的上节点和下节点分别采用钢板连接，中心体内圈的钢管之间设置抗剪腹板，围成一个封闭空间；所述背架包括辐射梁和环梁，所述环梁沿天线主反射面中心呈环形布置，用于架设不同圈的天线面板，所述辐射梁沿主反射面中心呈发散布置，用于连接不同环梁。
优选地，所述副面模块包括副反射面和副面支撑机构，所述副反射面采用铝合金加蜂窝夹层粘接而成，所述副面支撑机构包括多根副面撑腿，所述副面撑腿为桁架结构。
优选地，辐射梁、环梁、副面撑腿采用碳纤维管，通过钢接头的形式与其他构件连接。
优选地，还包括第一面板调整机构或/和第二面板调整机构，所述第一面板调整机构包括多个调整螺栓，设置在天线主反射面和背架之间，调整天线主反射面相对于背架的位置；所述第二面板调整机构包括第一框架和第二框架，均固定在副面支撑机构上，第一框架和副反射面固定连接，组成第二框架的固定杆上设置有滑槽，通过调整螺栓连接第一框架和第二框架，通过调整螺栓在滑槽中的滑动，调整副反射面相对于主反射面的位置。
优选地，所述方位组合模块包括方位底座、方位转盘轴承、方位转台、方位驱动系统和方位减速箱，所述方位转台通过方位转盘轴承和方位底座连接，所述方位转盘轴承还与方位减速箱连接，所述方位驱动系统安装在方位底座上，驱动所述方位减速箱带动所述方位转盘轴承转动，从而带动方位转台转动。
优选地，所述俯仰箱单元包括俯仰箱、俯仰驱动系统和俯仰减速箱，所述俯仰支撑单元包括叉臂和俯仰转盘轴承和俯仰轴，所述叉臂通过俯仰轴和俯仰转盘轴承悬挂于俯仰箱侧面，所述俯仰减速箱与所述俯仰转盘轴承连接，所述俯仰驱动系统驱动所述俯仰减速箱带动转盘轴承和叉臂绕俯仰轴做俯仰运动。
优选地，所述倾斜轴组合单元包括倾斜轴底座、倾斜轴转盘轴承、倾斜轴减速箱和倾斜轴驱动系统，斜轴驱动系统设置在斜轴底座上，斜转台单元通过斜轴转盘轴承与斜轴底座连接，倾斜轴转盘轴承还连接倾斜轴减速箱，倾斜轴驱动系统驱动倾斜轴减速箱带动斜转台单元运动，实现倾斜轴运动。
优选地，所述天线主反射面的第一圈16块天线面板，后三圈每圈32块天线面板，共112块天线面板，每块天线面板面积都在1.5m2左右，天线面板四个角上预埋金属连接块；
所述天线支撑模块包括中心体和外包围中心体的背架，其中，所述中心体呈锥形，采用桁架结构，由钢管和T型钢形成中心体内圈和中心体外圈，中心体外圈16个节点，中心体内圈8个节点均匀分布，中心体上下表面均采用一块钢板将所有节点连成一体，钢板中间让开节点处掏空，内圈8根钢管之间加抗剪腹板，围成一个封闭空间；所述背架包括辐射梁、环梁、副梁和交叉杆，所述环梁沿天线主反射面中心呈环形布置，用于架设不同圈的天线面板，所述辐射梁沿主反射面中心呈发散布置，用于连接不同环梁，所述交叉杆倾斜连接在不同环梁之间，所述副梁设置在相邻辐射梁之间，沿主反射面中心呈辐射状；
所述副面模块包括副反射面、副面支撑机构和第二面板调整机构，副面支撑机构包括四根副面撑腿，每根副面撑腿分别连接到背架的辐射梁的第二环和第三环两个节点上，
其中，所述辐射梁、环梁、副梁、交叉杆和副面撑腿采用碳纤维圆管，通过钢接头的形式与其他构件连接，所述钢接头为外径与碳纤维圆管内径相同的钢管，一端插入碳纤维圆管内与碳纤维圆管胶粘到一起，另一端焊上钢板，其他构件采用螺栓连接到钢板上。
有益效果
上述S/X/Ka三轴天线进行模块化设计，使得天线在工作环境、吊装及运输条件受限的情况下，亦可实现运输和快速安装，并可实现优异的天线动态性能。
上述S/X/Ka三轴天线对天线和天线座从材料、结构型式、结构尺寸以及结构件的截面参数等设计参数都进行了全面的优化，设计了满足强度、刚度和精度要求的轻型高精度天线结构系统。
从材料上选择轻型化、低温性能好的材料，如天线主反射体采用轻型碳纤维复合材料结构，与传统的钢结构背架形式、铝反射体比较，天线反射体结构重量大大减轻。
从结构形式上考虑，辐射梁、环梁选用刚重比较好的碳纤维材料代替传统的角钢、T型钢形式，减轻天线背架系统的重量；天线副面及其支撑件由传统的钢支撑件更改为碳纤维材料；天线中心体采用桁架式结构形式，在满足刚度、强度的前提下，通过结构变形的力学分析及优化设计，尽可能减小中心体尺寸及重量。
附图说明
通过参考以下具体实施方式并且结合附图，本实用新型的其它目的及结果将更加明白且易于理解。在附图中：
图1是本实用新型所述S/X/Ka三轴天线的立体示意图；
图2是本实用新型所述天线主反射面的示意图；
图3是天线面板的示意图；
图4是本实用新型所述中心体的示意图；
图5a是本实用新型所述背架的示意图；
图5b是本实用新型所述背架和天线主反射面相对位置的示意图；
图5c是图5b中Ⅰ处的放大图；
图6a是本实用新型所述副面模块的示意图；
图6b是本实用新型所述第二面板调整机构的示意图；
图6c是图6b中Ⅱ处的放大图；
图6d是图6c中A-A向的剖视图；
图7是本实用新型所述俯仰组合模块的示意图；
图8是本实用新型所述方位组合模块的示意图；
图9是本实用新型所述倾斜轴组合模块的示意图。
在附图中，相同的附图标记指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
下面将参照附图来对根据本实用新型的各个实施例进行详细描述。
图1是本实用新型所述S/X/Ka三轴天线的立体示意图，如图1所示，所述S/X/Ka三轴天线包括天线反射体1和支撑天线反射体1的三轴座架结构2，所述天线反射体1包括副面模块11、天线主反射面12和天线支撑模块13，所述三轴座架结构2包括俯仰组合模块21、方位组合模块22和倾斜轴组合模块23，其中：所述副面模块21聚焦天线主反射面12接收的微波能量；所述俯仰组合模块使得天线反射体垂直于俯仰轴运动，所述方位组合模块垂直于方位轴运动，所述倾斜轴组合模块使得所述方位组合模块的方位轴与大地铅垂线呈设定夹角，所述方位轴和所述俯仰轴垂直。
图2是本实用新型所述天线主反射面的示意图，图3是天线面板的示意图，如图2和3所示，所述天线主反射面12包括多块天线面板121，所述多块天线面板组合排列成从中心向四周辐射的多圈结构(内凹的伞面结构)，所述天线面板采用碳纤维加蜂窝夹层粘接而成，上下两面都是碳纤维板，中间是铝蜂窝夹层，上表面金属化。
优选地，单块面板精度要求的均方根值≤0.1mm，考虑加工工艺性，单块天线面板的面积小于2㎡，天线主反射面分四圈。
上述天线支撑模块13包括中心体131和外包围中心体的背架132，所述中心体顶面与天线主反射面的中心区域连接，底面与俯仰组合模块连接，侧面与背架连接，起支撑天线主反射面和背架的作用，所述背架支撑天线主反射面的辐射区域。
图4是本实用新型所述中心体的示意图，如图4所示，所述中心体131呈锥形，采用桁架结构，由钢管和T型钢形成中心体内圈1311和中心体外圈1312，中心体内圈和中线体外圈的上节点和下节点分别采用钢板连接，中心体内圈的钢管之间设置抗剪腹板1313，围成一个封闭空间。
图5a是本实用新型所述背架的示意图，如图5a所示，所述背架132包括辐射梁1321和环梁1322，所述环梁1322沿天线主反射面中心呈环形布置，用于架设不同圈的天线面板121，所述辐射梁1321沿主反射面中心呈发散布置，用于连接不同环梁1321，所述辐射梁和环梁使得背架形成支撑主反射面的倒伞面结构。
为了增加背架结构的刚性，优选地，还包括交叉杆1323和副梁1324，所述交叉杆1323倾斜连接在不同环梁之间，进一步，优选地，交叉杆1323沿辐射梁1321或/和副梁1324对称倾斜设置；所述副梁1324设置在相邻辐射梁之间，沿主反射面中心呈辐射状，用于连接不同圈的环梁1321。
为了调整天线主反射面12相对于背架13的安装位置，优选地，天线反射体1还包括第一面板调整机构14，如图5b和5c所示，所述第一面板调整机构14包括多个调整螺栓141，连接在辐射梁和天线面板之间，对天线面板起固定作用的同时，可以调整天线面板和辐射梁的相对位置。
图6a是本实用新型所述副面模块的示意图，如图6a所示，所述副面模块11包括副反射面111和副面支撑机构112，副面支撑机构112一端架设在天线主反射面12的顶面，另一端固定副反射面111，使得副反射面111与主反射面12相对设置，天线支撑模块13支撑天线主反射面12的底面。
为了调整副反射面111相对于主反射面的位置，优选地，如图6b-6d所示，天线反射体1还包括第二面板调整机构15，包括第一框架151和第二框架152，均固定在副面支撑机构112上，第一框架和副反射面固定连接，组成第二框架的固定杆上设置有滑槽153，调整螺栓141连接第一框架151和第二框架152，通过调整螺栓141在滑槽中的滑动，调整副反射面相对于主反射面的位置，使得副反射面的中心对准主反射面的中心，进一步优选地，第一框架151和第二框架152呈矩形，第二框架152外包围第一框架151，在组成第二框架152的四个杆上分别对称设置有两对滑槽153。
优选地，上述副反射面111采用铝合金加蜂窝夹层粘接而成，上述副面支撑机构112包括多跟副面撑腿1121，所述副面撑腿为桁架结构，进一步，优选地，副面撑腿1121采用碳纤维管，通过钢接头的形式与其他构件连接。
图7是本实用新型所述俯仰组合模块的剖视示意图，如图7所示，所述俯仰组合模块21包括俯仰箱单元211、从左右两侧支撑俯仰箱单元的两个俯仰支撑单元212和与分别与两个俯仰支撑单元连接的两个俯仰配重单元213(图1示出)，所述俯仰箱单元211包括俯仰箱2111、俯仰驱动系统2112(例如电机)和俯仰减速箱2113，所述俯仰支撑单元212包括叉臂2121、俯仰转盘轴承2122和俯仰轴2123，所述叉臂2121上表面与中心体131连接，叉臂2121侧面通过俯仰轴2123和俯仰转盘轴承2122悬挂于俯仰箱2111侧面，叉臂2121底面与俯仰配重单元213连接，所述俯仰减速箱2113与所述俯仰转盘轴承2122连接，也就是说，俯仰箱居中，左右叉臂通过俯仰转盘轴承连接悬挂于俯仰箱两侧，俯仰转盘轴承内圈与俯仰箱相连，外圈与左右叉臂相连，俯仰转盘轴承外圈齿轮与安装在俯仰箱体内的俯仰驱动系统外伸齿轮啮合，所述俯仰驱动系统2112驱动所述俯仰减速箱2112带动俯仰转盘轴承2122和叉臂2121绕俯仰轴2123做俯仰运动，从而带动天线反射体1做俯仰运动。
为了限制天线反射体1的俯仰角度，优选地，所述俯仰支撑单元212还包括俯仰限位装置2124和俯仰旋转变压器2125，俯仰限位装置2124一端与叉臂固定连接，另一端与俯仰箱固定连接，俯仰旋转变压器2125安装在俯仰轴2123上，通过俯仰旋转变压器2125测量俯仰轴2123的转动角度，通过俯仰限位装置2124，使天线反射体1的俯仰转动角度限制在设定范围内，进一步，优选地，俯仰组合模块可实现天线反射体1垂直于俯仰轴做0°～180°的范围内运动。
优选地，俯仰限位装置2124采取机械限位和电气开关配合进行限位，具体地，叉臂两端均安装有撞块，在运动范围的极限位置安装有渐进开关。当天线在俯仰轴向上或向下运动至极限位置时，撞块逼近渐进开关就会引起开关的状态发生改变，使得俯仰驱动系统能够断电并停止工作，使天线主反射面停在当前位置无法继续运动，从而实现了对天线设备的限位功能。
图8是本实用新型所述方位组合模块的剖视示意图，如图8所示，所述方位组合模块22包括方位底座221、方位转盘轴承222、方位转台223、方位驱动系统224和方位减速箱225，所述方位转台223通过方位转盘轴承222和方位底座221连接，所述方位转盘轴承222还与方位减速箱225连接，所述方位驱动系统224安装在方位底座221上，驱动所述方位减速箱225带动所述方位转盘轴承222转动，从而带动方位转台223转动。
为了限制天线反射体1的旋转角度，优选地，所述方位组合模块还包括方位轴226、方位旋转变压器227和方位限位装置228，方位轴226安装在方位转台223的中央垂直方位转台平面设置，方位旋转变压器227套装在方位轴226上，在方位轴226的下端连接方位限位装置228(例如，电气限位机构)，通过范围旋转变压器227测量方位轴226的旋转角度，当旋转角度超出设定范围时，通过方位限位装置228进行限位，进一步，优选地，方位组合模块可实现天线反射体1垂直于方位轴在±355°的范围内运动。
图9是本实用新型所述倾斜轴组合模块的剖视示意图，如图9所示，所述倾斜轴组合模块23包括斜转台单元231和倾斜轴组合单元232，斜转台单元231一端与倾斜轴组合单元232连接，所述倾斜轴组合模块23使得所述方位组合模块的转动轴线与大地铅垂线呈设定夹角。
上述斜转台组合单元231包括斜转台2311和倾斜连接架2312，倾斜连接架一端与斜转台2311固定连接(可以一体成型)，另一端呈倾斜状与方位组合模块(例如，方位底座)连接；上述倾斜轴组合单元232包括倾斜轴底座2321、倾斜轴转盘轴承2322，倾斜轴驱动系统2323、倾斜轴减速箱2324和倾斜轴2325，倾斜轴2325设置在斜转台中央，倾斜轴驱动系统布置在倾斜轴底座上，倾斜轴减速箱在倾斜轴驱动系统的驱动下运动，通过倾斜轴减速箱末级齿轮带动倾斜轴转盘轴承，使得斜转台单元一起转动，实现倾斜轴运动。
为了限制天线反射体1的倾斜角度，优选地，所述倾斜轴组合单元232还包括倾斜轴限位装置2326和倾斜轴旋转变压器2327，倾斜轴限位装置2326设置在倾斜轴一侧或两侧，倾斜轴旋转变压器2327套装在倾斜轴2325上，通过倾斜轴旋转变压器2327测量倾斜轴2325的转动角度，通过倾斜轴限位装置2326使天线反射体1的倾斜角度限制在设定范围内，进一步，优选地，倾斜轴与大地铅垂，倾斜连接架2312的上顶面与水平面有7°的倾斜角，可实现将7°最高点在±170°的范围内运动，因此在倾斜连接架2312上安装的方位组合模块的转动轴线便与铅垂线成7°夹角。
另外，优选地，所述俯仰组合模块、倾斜轴组合模块和方位组合模块还包括锁定装置24，用于锁定俯仰轴、方位轴和倾斜轴，在大风情况下保证天线设备的安全，可防止风速过大对设备造成损坏，进一步，优选地，当风速超过8级风时，对天线进行锁定，锁定状态下天线不能运转。当风速小于8级风时可解除锁定状态。
在本实用新型的一个实施例中，锁定装置24包括锁定电机、锁定插销和锁定孔，当需要进行锁定时，将天线运动至锁定位置，点击锁定按键，此时锁定电机会将锁定插销插入锁定孔内，完成天线的锁定；反之，点击解锁按键，锁定电机会将插销拔出锁定孔，完成天线的解锁。为保证天线设备运转安全，设计有锁定到位开关和解锁到位开关，只有解锁开关动作后，天线才可以转动，否则天线不能转动。
在本实用新型的一个优选实施例中，针对轻型化、模块化、抗低温、易拆装等要求，同时结合天线在境外的工作环境和吊装及运输条件限制，从天线结构型式、相关材料、结构刚度、结构精度、保型设计、变形控制、复装技术以及制造检测等技术方面开展设计，对天线和天线座从材料、结构型式、结构尺寸以及结构件的截面参数等设计参数都进行了全面的优化，设计了一种12米S/X/Ka三轴天线，具体地：
在天线反射体1中：
天线主反射面12的第一圈16块天线面板121，后三圈每圈32块天线面板121，共112块天线面板，天线面板121采用碳纤维加蜂窝夹层粘接而成，上下两面都是碳纤维板，中间是铝蜂窝夹层，上表面金属化，面板四个角上预埋金属连接块，每块天线面板面积都在1.5m2左右，碳纤维的重量1600Kg/m3，铝蜂窝的重量50Kg/m3，表面金属化大概是0.5Kg/m2，这样算下来一块面板的重量约4.5Kg，加上预埋的金属块、粘接用的胶、面板的弯边，面板重量约5-5.5Kg，全部112块面板约650Kg；
天线支撑模块13包括中心体131和外包围中心体的背架132，其中，所述中心体131呈锥形，采用桁架结构，由钢管和T型钢形成中心体内圈和中心体外圈，中心体外圈16个节点，中心体内圈8个节点均匀分布，中心体上下表面均采用一块钢板将所有节点连成一体，钢板中间让开节点处掏空以减轻重量，内圈8根钢管之间加抗剪腹板，围成一个封闭空间，既增加了中心体的刚度，也为电气设备的安装和保温提供了方便；所述背架132包括辐射梁、环梁、副梁和交叉杆，所述辐射梁采用碳纤维圆管加钢接头的形式，接头为外径与碳纤维管内径相同的钢管，一端插入碳纤维管内与碳纤维管胶粘到一起，另一端焊上钢板，与别的接头螺栓连接；所述环梁、副梁和交叉杆都采用碳纤维圆管，两端加钢接头，环梁与辐射梁、环梁与副梁、斜杆与辐射梁之间通过钢接头用螺栓连接；
所述副面模块11包括副反射面111、副面支撑机构112和第二面板调整机构113，副面支撑机构112包括四根副面撑腿1121，每根副面撑腿分别连接到背架的辐射梁的第二环和第三环两个节点上，将整个副面撑调机构的重量分散到背架的辐射梁上弦的8个节点上，使整个背架的受力更加均匀，对整个背架的变形影响小了一些，副面模块的位移也有较大程度的改善，可以减小到0.82mm；第二面板调整机构的第一框架和第二框架用圆形钢管通过接头组焊而成，用钢管是便于调整机构生根，装配简便；副反射面采用铝合金加蜂窝夹层粘接而成，重量轻，刚度好，蜂窝里预埋金属连接件，与第二面板调整机构连接。
优选地，副面撑腿1121为桁架结构，采用碳纤维管加钢接头的形式，接头为外径与碳纤维管内径相同的钢管，一端插入碳纤维管内与碳纤维管胶粘到一起，另一端焊上钢板，与别的接头螺栓连接，刚度好，重量轻。
上述天线反射体1从材料上选择轻型化、低温性能好的材料，如天线主反射体采用轻型碳纤维复合材料结构，与传统的钢结构背架形式、铝反射体比较，天线反射体结构重量大大减轻。
从结构形式上考虑，辐射梁、环梁选用刚重比较好的碳纤维材料代替传统的角钢、T型钢形式，减轻天线背架系统的重量；天线副面及其支撑件由传统的钢支撑件更改为碳纤维材料；天线中心体采用桁架式结构形式，在满足刚度、强度的前提下，通过结构变形的力学分析及优化设计，尽可能减小中心体尺寸及重量。
在三轴座架结构2中：
俯仰组合模块21包括俯仰箱单元211、从左右两侧支撑俯仰箱单元的两个俯仰支撑单元212和与分别与两个俯仰支撑单元连接的两个俯仰配重单元213，其中，俯仰箱单元211的俯仰箱2111及其左右的俯仰支撑单元212的叉臂采用16Mn钢板焊接而成；
方位组合模块22包括方位底座221、方位转盘轴承222、方位转台223、方位驱动系统224、方位减速箱225、方位轴226、方位旋转变压器227和方位限位装置228，方位底座221和方位转台223采用16Mn钢板焊接而成；
倾斜轴组合模块23包括斜转台单元231和倾斜轴组合单元232，斜转台单元231的斜转台和倾斜轴组合单元232的倾斜轴底座采用16Mn钢板焊接而成。
在上述实施例中，本实用新型所述S/X/Ka三轴天线分为11个单件重量小于4吨的单元，各模块之间可以利用连接法兰及定位销固定，具体地：
1)倾斜轴组合单元232重3.7吨；
2)斜转台单元231重1.6吨；
3)方位组合模块22重3.6吨；
4)俯仰箱单元211重3.5吨；
5)俯仰箱单元的左右两边的两个俯仰支撑单元212，每个俯仰支撑单元212重2.6吨；
6)俯仰配重单元213共两件，每件2.5吨(左右各一件)；
7)天线支撑模块13重3.7吨；
8)天线主反射面12重0.672吨(6×112㎏)；
9)副面模块11重0.3吨；
天线结构合计总重量约为28.0吨，同时满足最大吊装单元不大于4吨的要求。
上述S/X/Ka三轴天线与常规12米三轴天线的重量对比，如下表1所示，
表1
从上表可以看出，本实用新型所述S/X/Ka三轴天线通过轻型化和模块化设计，使得天线在工作环境、吊装及运输条件受限的情况下，亦可实现运输和快速安装，并可实现优异的天线动态性能。
尽管前面公开的内容示出了本实用新型的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。此外，尽管本实用新型的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。

Claims (10)

1.一种S/X/Ka三轴天线，其特征在于，包括天线反射体和支撑天线反射体的三轴座架结构，所述天线反射体包括副面模块、天线主反射面和天线支撑模块，所述三轴座架结构包括俯仰组合模块、方位组合模块和倾斜轴组合模块，其中：
所述副面模块包括副反射面和副面支撑机构，副面支撑机构将副反射面架设在天线主反射面的对面，将天线主反射面接收到的微波能量，通过副反射面的二次聚焦，使微波能量汇聚到安装在天线主反射面中部的馈源之内；
所述天线支撑模块支撑天线主反射面的底面；
所述俯仰组合模块包括俯仰箱单元、从左右两侧支撑俯仰箱单元的两个俯仰支撑单元和与分别与两个俯仰支撑单元连接的两个俯仰配重单元，俯仰支撑单元的顶面与天线反射体单元连接，底面与方位组合模块连接，所述倾斜轴组合模块包括斜转台单元和倾斜轴组合单元，斜转台单元一端与方位组合模块连接，另一端与倾斜轴组合单元连接，所述俯仰组合模块使得天线反射体垂直于俯仰轴运动，所述方位组合模块垂直于方位轴运动，所述倾斜轴组合模块使得所述方位组合模块的方位轴与大地铅垂线呈设定夹角，所述方位轴和所述俯仰轴垂直。
2.根据权利要求1所述的S/X/Ka三轴天线，其特征在于，所述天线主反射面包括多块天线面板，所述多块天线面板组合排列成从中心向四周辐射的多圈结构，所述天线面板采用碳纤维加蜂窝夹层粘接而成，上下两面都是碳纤维板，中间是铝蜂窝夹层，上表面金属化。
3.根据权利要求2所述的S/X/Ka三轴天线，其特征在于，单块天线面板的面积小于2㎡，天线主反射面分四圈。
4.根据权利要求2所述的S/X/Ka三轴天线，其特征在于，所述天线支撑模块包括中心体和外包围中心体的背架，其中，所述中心体呈锥形，采用桁架结构，由钢管和T型钢形成中心体内圈和中心体外圈，中心体内圈和中线体外圈的上节点和下节点分别采用钢板连接，中心体内圈的钢管之间设置抗剪腹板，围成一个封闭空间；所述背架包括辐射梁和环梁，所述环梁沿天线主反射面中心呈环形布置，用于架设不同圈的天线面板，所述辐射梁沿主反射面中心呈发散布置，用于连接不同环梁。
5.根据权利要求1所述的S/X/Ka三轴天线，其特征在于，所述副面模块包括副反射面和副面支撑机构，所述副反射面采用铝合金加蜂窝夹层粘接而成，所述副面支撑机构包括多根副面撑腿，所述副面撑腿为桁架结构。
6.根据权利要求4或5所述的S/X/Ka三轴天线，其特征在于，辐射梁、环梁、副面撑腿采用碳纤维管，通过钢接头的形式与其他构件连接。
7.根据权利要求2或5所述的S/X/Ka三轴天线，其特征在于，还包括第一面板调整机构或/和第二面板调整机构，所述第一面板调整机构包括多个调整螺栓，设置在天线主反射面和背架之间，调整天线主反射面相对于背架的位置；所述第二面板调整机构包括第一框架和第二框架，均固定在副面支撑机构上，第一框架和副反射面固定连接，组成第二框架的固定杆上设置有滑槽，通过调整螺栓连接第一框架和第二框架，通过调整螺栓在滑槽中的滑动，调整副反射面相对于主反射面的位置。
8.根据权利要求1所述的S/X/Ka三轴天线，其特征在于，所述方位组合模块包括方位底座、方位转盘轴承、方位转台、方位驱动系统和方位减速箱，所述方位转台通过方位转盘轴承和方位底座连接，所述方位转盘轴承还与方位减速箱连接，所述方位驱动系统安装在方位底座上，驱动所述方位减速箱带动所述方位转盘轴承转动，从而带动方位转台转动；
其特征还在于，所述俯仰箱单元包括俯仰箱、俯仰驱动系统和俯仰减速箱，所述俯仰支撑单元包括叉臂和俯仰转盘轴承和俯仰轴，所述叉臂通过俯仰轴和俯仰转盘轴承悬挂于俯仰箱侧面，所述俯仰减速箱与所述俯仰转盘轴承连接，所述俯仰驱动系统驱动所述俯仰减速箱带动转盘轴承和叉臂绕俯仰轴做俯仰运动。
9.根据权利要求1所述的S/X/Ka三轴天线，其特征在于，所述倾斜轴组合单元包括倾斜轴底座、倾斜轴转盘轴承、倾斜轴减速箱和倾斜轴驱动系统，斜轴驱动系统设置在斜轴底座上，斜转台单元通过斜轴转盘轴承与斜轴底座连接，倾斜轴转盘轴承还连接倾斜轴减速箱，倾斜轴驱动系统驱动倾斜轴减速箱带动斜转台单元运动，实现倾斜轴运动。
10.根据权利要求1所述的S/X/Ka三轴天线，其特征在于，
所述天线主反射面的第一圈16块天线面板，后三圈每圈32块天线面板，共112块天线面板，每块天线面板面积都在1.5m2，天线面板四个角上预埋金属连接块；
所述天线支撑模块包括中心体和外包围中心体的背架，其中，所述中心体呈锥形，采用桁架结构，由钢管和T型钢形成中心体内圈和中心体外圈，中心体外圈16个节点，中心体内圈8个节点均匀分布，中心体上下表面均采用一块钢板将所有节点连成一体，钢板中间让开节点处掏空，内圈8根钢管之间加抗剪腹板，围成一个封闭空间；所述背架包括辐射梁、环梁、副梁和交叉杆，所述环梁沿天线主反射面中心呈环形布置，用于架设不同圈的天线面板，所述辐射梁沿主反射面中心呈发散布置，用于连接不同环梁，所述交叉杆倾斜连接在不同环梁之间，所述副梁设置在相邻辐射梁之间，沿主反射面中心呈辐射状；
所述副面模块包括副反射面、副面支撑机构和第二面板调整机构，副面支撑机构包括四根副面撑腿，每根副面撑腿分别连接到背架的辐射梁的第二环和第三环两个节点上，
其中，所述辐射梁、环梁、副梁、交叉杆和副面撑腿采用碳纤维圆管，通过钢接头的形式与其他构件连接，所述钢接头为外径与碳纤维圆管内径相同的钢管，一端插入碳纤维圆管内与碳纤维圆管胶粘到一起，另一端焊上钢板，其他构件采用螺栓连接到钢板上。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109301452A (zh) * 2018-09-19 2019-02-01 中国科学院遥感与数字地球研究所 S/X/Ka三轴天线
CN112436292A (zh) * 2020-11-23 2021-03-02 西安电子科技大学 基于三伸缩杆驱动和准测地线网格结构的反射面天线
CN114126098A (zh) * 2021-12-02 2022-03-01 山东国兴机器人联合研究院有限公司 一种机器人用通讯基站及布放方法
US20230208043A1 (en) * 2021-12-27 2023-06-29 Hughes Network Systems, Llc Antenna structure for satelitte-communications gateway

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109301452A (zh) * 2018-09-19 2019-02-01 中国科学院遥感与数字地球研究所 S/X/Ka三轴天线
CN109301452B (zh) * 2018-09-19 2024-02-02 中国科学院遥感与数字地球研究所 S/X/Ka三轴天线
CN112436292A (zh) * 2020-11-23 2021-03-02 西安电子科技大学 基于三伸缩杆驱动和准测地线网格结构的反射面天线
CN112436292B (zh) * 2020-11-23 2021-07-27 西安电子科技大学 基于三伸缩杆驱动和准测地线网格结构的反射面天线
CN114126098A (zh) * 2021-12-02 2022-03-01 山东国兴机器人联合研究院有限公司 一种机器人用通讯基站及布放方法
CN114126098B (zh) * 2021-12-02 2024-04-26 山东国兴智能科技股份有限公司 一种机器人用通讯基站及布放方法
US20230208043A1 (en) * 2021-12-27 2023-06-29 Hughes Network Systems, Llc Antenna structure for satelitte-communications gateway
WO2023129322A1 (en) * 2021-12-27 2023-07-06 Hughes Network Systems, Llc Antenna structure for satelitte-communications gateway
US11699860B1 (en) * 2021-12-27 2023-07-11 Hughes Network Systems, Llc Antenna structure for satellite-communications gateway

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