CN2509740Y - 高性能天气雷达天线伺服装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高性能天气雷达天线伺服装置,它涉及气象通信领域中的一种通信天线。它由工字筋反射面、反射体支撑、馈源、馈源支撑、波导、中心体、方位俯仰箱体、方位俯仰变速器、方位俯仰轴、汇流环、升降机构、座体等部件组成。本实用新型设计了工字筋反射面和升降机构等部件,从而提供了一种结构简单、便于安装维修、精度高的天线伺服装置。并且本实用新型还具有机械结构工艺性能好,重量轻,成本低廉,电气性能好等优点,特别适用于作天气预警雷达的天线伺服装置。

Description

高性能天气雷达天线伺服装置

技术领域

本实用新型涉及气象通信领域中的高性能天气雷达天线伺服装置，特别适用于作天气预警雷达天线伺服装置。

背景技术

随着天气预报技术的发展，对雷达系统中天线与伺服设备的性能提出了新的要求，诸如大口径、低旁瓣、大功率、高精度及全天候等指标要求有新的技术及设备与之适应。目前大口径天线结构普遍采用了较为复杂的钢材料背架结构，同时天线结构的重要指标反射面精度要在安装现场进行调试。这种结构产生多种不利影响，首先是重量大，天线座的多项指标如电机功率、减速器、固有频率及整体结构等不利，其次复杂的结构及精度调试都增加了安装现场工作量，而且不便于维修，第三，其加工工艺性差，成本高。而现有的大型天线座多采用直齿传动或丝杠传动，前者使结构庞大，后者交叉率低，速度慢。另外现有天线座在维修时，有时需将天线拆掉，降低了系统的可维护指标。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题就是提供一种结构简单、重量轻、便于安装维修的高性能天气雷达天线伺服装置，并本实用新型还具有机械结构精度高，工艺性能好，成本低廉，天线电气性能好等特点。

本实用新型所要解决的技术问题由以下技术方案实现：它由馈源1、馈源支撑2、波导3、工字筋结构抛物反射面4、反射体支撑5、中心体6、俯仰支臂7、方位箱体8、俯仰箱体9、方位变速器10、汇流环11、座体12、俯仰变速器13、俯仰轴14、方位轴17、升降机构24构成。其中馈源支撑2顶端用紧固件固定安装支撑馈源1，下端用紧固件固定在工字筋结构抛物反射面4口径上，反射体支撑5上端用紧固件支撑固定在工字筋结构抛物反射面4背面口径上、下端用紧固件固定在中心体6下端法兰盘上，工字筋结构抛物反射面4中心用紧固件在中心体6上端法兰盘上，中心体6下端法兰盘用紧固件固定在俯仰支臂7上，波导3上端口用紧固件与馈源1入端口固定连接，波导3的波导管用紧固件固定在工字筋结构抛物反射面4口径上后再用固定夹固定在反射体支撑5上，波导3的波导管延续连接波导俯仰旋转关节活动固定安装在俯仰轴14上，波导俯仰旋转关节下端的波导3穿过俯仰箱体9、方位箱体8后与波导方位旋转关节连接活动固定安装在座体12内，俯仰箱体9用紧固件固定在两俯仰支臂7之间，俯仰轴14两端用销钉安装在俯仰支臂7轴孔内，俯仰轴14通过轴承齿轮构件活动安装在俯仰箱体9上，俯仰变速器13用紧固件固定在俯仰箱体9内，俯仰变速器13变速齿轮与俯仰轴14轴承齿轮啮合联接，俯仰箱体9用紧固件固定在方位轴17内轴上端向上，方位轴17轴承外侧轴套卡装固定在方位箱体8上，方位轴17下端内轴齿轮安装在方位箱体8内，方位变速器10用紧固件固定安装在方位箱体8内，方位变速器10变速齿轮与方位轴17轴承齿轮啮合联接，方位箱体8用紧固件固定安装在座体12上，汇流环11安装在座体12内，方位变速器10和俯仰变速器13各伺服电机接线接触连接汇流环11后与外接电源连接，座体12用紧固件安装在基础面上，升降机构24用紧固件固定在方位箱体8两外侧面上。

本实用新型工字筋结构抛物反射面4由工字筋15、12至22块扇形板16构成，其中每块扇形板16右侧边用铆钉铆接固定在工字筋15左上侧臂上，构成工字筋结构扇形板，每块扇形板16左侧边用螺钉安装在相邻工字筋结构扇形板的工字筋15右上侧臂上，依次相互连接组装工字筋结构抛物反射面4。

本实用新型升降机构24由固定架18、丝杠19、滑块20、两侧垫块21、中心垫块22、移动架23组成，其中固定架18用紧固件固定在方位箱体8两外侧面上，丝杠19活动安装在固定架18上，滑块20与丝杠19螺纹结构联接后安装在固定架18上，两侧垫块21活动垫装在滑块20上面的固定架18内，移动架23用螺栓活动安装在固定架18上，中心垫块22用螺栓活动固定在固定架18上，移动架23上端面可拆安装与俯仰支臂7连接。

本实用新型相比背景技术有如下优点：

1.本实用新型采用工字筋结构抛物反射面4使天线反射面安装简单，精度高，用户在现场不用做精度调整。同时天线反射面4与反射体支撑5的连接简单，定位精度高，只要通过各自的加工精度即可保证。天线的整体结构简单，重量轻，各部件均可实现互换性。

2.本实用新型方位俯仰变速器10、13采用了行星减速器，其传动效率高且结构简单，克服了直齿传动和丝杠传动的不足。另外方位俯仰箱体8、9内所有转动部件均可换单元，采用了升降机构24，可在不拆卸天线的条件下进行维修更换，提高天线维修性能。

3.本实用新型结构工艺性能好，机械精度高，可更换单元部件结构设计合理，非常便于加工和安装维修。

附图说明

图1是本实用新型安装结构示意图。

图2是本实用新型工字筋结构抛物反射面4安装结构示意图。

图3是本实用新型图2的A-A向剖视图。

图4是本实用新型升降机构24安装结构示意图。

具体实施方式

参照图1至图4，本实用新型由馈源1、馈源支撑2、波导3、工字筋结构抛物反射面4、反射体支撑5、中心体6、俯仰支臂7、方位箱体8、俯仰箱体9、方位变速器10、汇流环11、座体12、俯仰变速器13、俯仰轴14、方位轴17、升降机构24构成。其中馈源支撑2顶端用紧固件固定安装支撑馈源1、下端用紧固件固定在工字筋结构抛物反射面4口径上。实施例馈源支撑2采用3根市售BJ32型铝型材波导管制作，安装成三角型结构支撑馈源1，使馈源1相对安装在工字筋结构抛物面4前中心上方。馈源支撑2其中一根也可用波导3替代，波导3上端口用紧固件与馈源1入端口固定连接，波导3的波导管用紧固件固定在工字筋结构抛物反射面4口径上再延反射体支撑5固定后与波导俯仰旋转关节连接。实施例馈源1采用自制波纹喇叭馈源制作。

本实用新型反射体支撑5上端用紧固件支撑固定在工字筋结构抛物反射面4背面口径上、下端用紧固件固定在中心体6下端法兰盘上，实施例反射体支撑5采用市售18根直径为75毫米的铝管制成，铝管两端焊接有安装接头，便于与天线口径及中心体6连接安装。本实用新型工字筋结构抛物反射面4由工字筋15、12至22块扇形板16构成，如图2、图3示，其中每块扇形板16右侧边用铆钉铆接在工字筋15左上侧臂上，构成工字筋结构扇形板，每块扇形板16左侧边用螺钉紧固件安装在相邻工字筋结构扇形板的工字筋15右上侧臂上，依次相互连接组装工字筋结构抛物反射面4。实施例整个抛物反射面4采用18块扇形板16构成，每块扇形板16采用市售2毫米厚铝板材料拉伸加工制成，工字筋15采用市售工字型铝型材拉弯成抛物曲线型制成，实际制作中每块扇形板16则分别铆接、螺装在两根两邻工字筋15上，依次连接构成抛物反射面。工字筋结构抛物反射面4中心用紧固件固定在中心体6上端法兰盘上，中心体6下端法兰盘用紧固件固定在俯仰支臂7上。实施例中心体6加工成一个锥形钢质框架结构，中心部位采用直径为245毫米的钢管两端焊接法兰盘，锥体下端采用市售80×80×10毫米角钢材料焊接成一个矩形框结构，在中心体6的上下端焊接法兰盘结构，便于固定连接。18块扇形板16与18根反射体支撑5及中心体6相互连接构成稳定的三角形结构。各件的精度经机加工后能满足总装精度，从而不用再对工字筋结构抛物反射面4的精度做调整，保证了天线的定位精度。

本实用新型波导俯仰旋转关节活动固定安装在俯仰轴14上，使俯仰轴14带动俯仰支臂7作俯仰转动时波导俯仰旋转关节带动波导3也作相应俯仰转动。波导俯仰旋转关节下端的波导3穿过俯仰箱体9、方位箱体8后与波导方位旋转关节活动连接固定安装，波导方位旋转关节用紧固件固定在座体(12)内，使方位轴17作方位转动时波导方位旋转关节带动波导3作方位旋转，波导方位旋转关节的波导3端口外接收发设备高频头波导口。波导3作用接收馈源1或向馈源1发送通信信号电磁波，实施例波导3采用市售BJ32型铝波导材料加工制成。

本实用新型俯仰箱体9用紧固件固定在两俯仰支臂7之间，实施例俯仰支臂7采用市售铸钢件经机械加工而成，在俯仰支臂7的后侧安装5块20毫米厚的钢板以配置调节平衡。俯仰箱体9采用5毫米厚钢板焊接加工成箱体结构。俯仰轴14穿过俯仰箱体9两端用销钉安装在两侧俯仰支臂7轴孔内，俯仰轴14上安装轴承齿轮构件，俯仰变速器13用紧固件固定在俯仰箱体9内，使俯仰变速器13变速齿轮与俯仰轴14的轴承齿轮啮合联接，俯仰变速器13变速齿轮通过其配置的俯仰伺服电机带动。天线俯仰转动工作过程如下：俯仰伺服电机转动使俯仰变速器13变速齿轮转动，变速齿轮转动带动轴承齿轮转动使俯仰轴14作俯仰转动，俯仰轴14转动带动俯仰支臂7、中心体6及反射面4作俯仰转动，达到调节天线俯仰角目的。实施例俯仰轴14采用市售钢棒材料自制加工而成，轴承齿轮采用市售通用零件制作，俯仰变速器13变速齿轮采用市售通用行星减速器制作，俯仰伺服电机采用市售通用伺服电机制作。

本实用新型俯仰箱体9用紧固件固定在方位轴17上端轴面上，方位轴17轴承外侧轴套固定在方位箱体8上，方位轴17下端安装轴承齿轮构件，方位变速器10用紧固件固定安装在方位箱体8内，方位变速器10变速齿轮与方位轴17轴承齿轮啮合联接，方位变速器10的方位伺服电机带动变速齿轮转动。天线方位传动工作过程如下：方位伺服电机转动带动方位变速器10变速齿轮转动，变速齿轮转动带动方位轴17的轴承齿轮转动，使方位轴17同时作方位转动，方位轴17上端的俯仰箱体9也作方位转动，达到整个天线抛物反射面4作方位角转动的目的。实施例方位箱体8采用铸铁铸造并机械加工成箱体结构，方位轴17采用市售钢棒材料机械加工制成，方位轴17安装的轴承齿轮采用市售通用件制作，方位变速器10变速齿轮采用市售通用行星减速器制作，方位伺服电机采用市售通用伺服电机制作。

本实用新型方位箱体8用紧固件固定安装在座体12上，实施例座体12加工成上下两节，其作用便于加工和安装，座体12采用钢板材料滚圆后拼焊而成，上下端用法兰连接，并用筋板加强刚度。汇流环11安装在座体12内，方位变速器10和俯仰变速器13各伺服电机接线接触连接汇流环11后与外接电源连接，汇流环11作用保证天线方位转动时方位俯仰变速器10、13各伺服电机接线能作转动接触连接导电，实施例汇流环11采用市售通用汇流环器件制作。汇流环11中心为空腔，可以使波导13穿过，波导13穿过汇流环11后与方位旋转关节连接。本实用新型座体12用紧固件安装在基础面上，由座体12下端的法兰盘与基础面连接，基础面如地面、活动截体面等。

本实用新型升降机构24用紧固件固定在方位箱体8两外侧面上，其作用当方位箱体8内方位变速器13、方位轴17等方位机构需要维修时由升降机构24升起的移动架将俯仰箱体9与方位箱体8脱离，利用方位箱体9升起的空隙，可将方位轴承拆出或对方位传动机构进行维修，维修完后升降机构降下复原，这样可以方便的在不拆卸天线的条件下进行维修更换，便于对天线维修和减少维修工作量。升降机构24由固定架18、丝杠19、滑块20、两侧垫块21、中心垫块22、移动架23组成。图4是升降机构24安装结构示意图。固定架18用紧固件固定安装在方位箱体8的两侧，维修时将移动架23与俯仰支臂7用紧固件连接，维修完拆掉与俯仰支臂7连接的紧固件复原。转动丝杠19使滑块20产生向左水平运动的同时将中心垫块22顶起，此时两侧垫块21与移动架23之间出现间隙，用两侧垫块21垫入间隙，反向转动丝杠19使滑块20产生向右水平运动的同时又将中心垫块22顶起，使中心垫块22与移动架23之间出现间隙，用中心垫块22垫入间隙，重复以上步骤就可将移动架23升起，使俯仰箱体9与方位箱体8脱离，利用俯仰箱体9升起的空间，可维修方位轴17等部件，达到不拆卸天线维修的目的，维修完后恢复原安装结构，使天线正常工作。实施例固定架18采用市售20毫米厚的钢板机械加工成斜体结构，斜体结构滑块移动时便于将中心垫块22顶起。两侧垫块21、中心垫块22均采用市售20毫米厚的钢板机械加工成长方形条状垫块结构。移动架23采用市售角钢材料机械加工成框架结构，维修时移动架23顶起俯仰支臂7。

本实用新型简要工作原理：天线工作时，由伺服控制器向方位变速器10、俯仰变速器13中的伺服电机发送驱动指令，使方位箱体8、俯仰箱体9产生方位和俯仰运动，天线指向发送与接收信号的目标。天线发射电信号时，首先由外接发射机高放将发射电信号转化为电磁波信号，通过波导3传输至馈源1，馈源1将电磁波发射至抛物反射面4上，通过抛物反射面4将电磁波发送出去，而接收信号则为逆向过程，由接收机将接收的电磁波信号转化为接收电信号，达到通信信号的接收与发送。

Claims (3)

1.一种由馈源(1)、馈源支撑(2)、波导(3)、反射体支撑(5)、中心体(6)、俯仰支臂(7)、方位箱体(8)、俯仰箱体(9)、方位变速器(10)、汇流环(11)、座体(12)、俯仰变速器(13)、俯仰轴(14)、方位轴(17)构成的高性能天气雷达天线伺服装置，其特征在于还有工字筋结构抛物反射面(4)、升降机构(24)构成，其中馈源支撑(2)顶端用紧固件固定安装支撑馈源(1)，下端用紧固件固定在工字筋结构抛物反射面(4)口径上，反射体支撑(5)上端用紧固件支撑固定在工字筋结构抛物反射面(4)背面口径上、下端用紧固件固定在中心体(6)下端法兰盘上，工字筋结构抛物反射面(4)中心用紧固件在中心体(6)上端法兰盘上，中心体6下端法兰盘用紧固件固定在俯仰支臂(7)上，波导(3)上端口用紧固件与馈源(1)入端口固定连接，波导(3)的波导管用紧固件固定在工字筋结构抛物反射面(4)口径上后再用固定夹固定在反射体支撑(5)上，波导(3)的波导管延续连接波导俯仰旋转关节活动固定安装在俯仰轴(14)上，波导俯仰旋转关节下端的波导(3)穿过俯仰箱体(9)、方位箱体(8)后与波导方位旋转关节连接活动固定安装在座体(12)内，俯仰箱体(9)用紧固件固定在两俯仰支臂(7)之间，俯仰轴(14)两端用销钉安装在俯仰支臂(7)轴孔内，俯仰轴(14)通过轴承齿轮构件活动安装在俯仰箱体(9)上，俯仰变速器(13)用紧固件固定在俯仰箱体(9)内，俯仰变速器(13)变速齿轮与俯仰轴(14)轴承齿轮啮合联接，俯仰箱体(9)用紧固件固定在方位轴(17)内轴上端向上，方位轴(17)轴承外侧轴套卡装固定在方位箱体(8)上，方位轴(17)下端内轴齿轮安装在方位箱体(8)内，方位变速器(10)用紧固件固定安装在方位箱体(8)内，方位变速器(10)变速齿轮与方位轴(17)轴承齿轮啮合联接，方位箱体(8)用紧固件固定安装在座体(12)上，汇流环(11)安装在座体(12)内，方位变速器(10)和俯仰变速器(13)各伺服电机接线接触连接汇流环(11)后与外接电源连接，座体(12)用紧固件安装在基础面上，升降机构(24)用紧固件固定在方位箱体(8)两外侧面上。

2.根据权利要求1所述的一种高性能天气雷达天线伺服装置，其特征在于工字筋结构抛物反射面(4)由工字筋(15)、12至22块扇形板(16)构成，其中每块扇形板(16)右侧边用铆钉铆接固定在工字筋(15)左上侧臂上，构成工字筋结构扇形板，每块扇形板(16)左侧边用螺钉安装在相邻工字筋结构扇形板的工字筋(15)右上侧臂上，依次相互连接组装工字筋结构抛物反射面(4)。

3.根据权利要求1或2所述的一种高性能天气雷达天线伺服装置，其特征在于升降机构(24)由固定架(18)、丝杠(19)、滑块(20)、两侧垫块(21)、中心垫块(22)、移动架(23)组成，其中固定架(18)用紧固件固定在方位箱体(8)两外侧面上，丝杠(19)活动安装在固定架(18)上，滑块(20)与丝杠(19)螺纹结构联接后安装在固定架(18)上，两侧垫块(21)活动垫装在滑块(20)上面的固定架(18)内，移动架(23)用螺栓活动安装在固定架(18)上，中心垫块(22)用螺栓活动固定在固定架(18)上，移动架(23)上端面可拆安装与俯仰支臂(7)连接。

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