CN2694516Y - 车载卫星通信天线 - Google Patents
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Abstract
一种卫星移动通信中的车载卫星通信天线，方位组件(4)通过与其实行转动连接的天线底座(5)联结在车体平台上；联结支承抛物面体(6)、馈源托架(2)的俯仰组件(3)，在方位组件(4)的方位平台上固定；承托着集电馈源和通信收发器件的馈源极化组件(1)，在馈源托架(2)上面对着抛物面体(6)安装；如上相互联结支承并配以馈电波导实现与三轴伺服指向控制系统匹配总成的本实用新型，其特征是各组件均采用了以伺服电机驱动和以钢丝绳及大、小绳轮传动的驱动传动结构；并且联结支承抛物面体(6)的主承力支架采用了盒式单臂双支承结构，本实用新型具有传动精度高、响应速度快及运行稳定可靠的优点，适于与三轴伺服控制系统匹配，在车载卫星通信系统中使用。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种卫星移动通信中的车载卫星通信天线。
背景技术
在许多卫星通信系统中使用的卫星通信天线是定向性天线，而在车载卫星通信系统中，天线须在其承载平台移动过程中无定向地改变方位和姿态。车载卫星通信要求车体移动停止后，能迅速地搜索捕获通信卫星信号并开始通信工作；一些高性能要求的车载卫星通信系统，甚至在车体移动过程中，要求天线实时跟踪、始终对准同步通信卫星，进行不间断的卫星移动通信。为此，车载卫星通信系统不仅要求控制分系统能在天线姿态变化过程中，实时地提供天线正确的指向控制信息，还要求天线结构及跟踪随动系统具备重量轻、惯量小、响应速度快、传动精度高、稳定可靠等优良结构性能。
目前车载卫星通信天线的结构一般由水平方位组件、俯仰组件、馈源极化组件实行相互联结、支承并配以馈电波导及转动关节等与控制分系统共同总成。
公知技术中的车载卫星通信天线，构成其跟踪随动系统的各组件驱动传动结构，例如水平方位组件和俯仰组件的驱动传动结构，多采用一级蜗杆蜗轮付或大小齿轮付变速传动，其结构重量大、传动精度不高，特别是正反方向转换时存在传动间隙，不利于快速搜捕卫星信号或实时跟踪的控制需要；又例如馈源极化组件中集电馈源±90°的正反向迴转驱动传动结构，虽因传动扭矩不大而多采用橡塑同步齿带传动，但其在温度剧变、昼夜温差很大的野外使用场合、以及其抗风沙、抗盐碱、抗老化、等使用性能方面都存在明显缺陷。
公知技术中的车载卫星通信天线，其俯仰组件中构成抛物面体支承的主承力支架多采用整体板式结构或定向天线中的框架式结构，它们均存在自重大、抗风能力差而致稳定可靠性差等缺陷。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：
1.为了克服现有车载卫星通信天线中构成跟踪随动系统的各组件驱动传动结构重量大、存在换向传动间隙、传动精度不高的缺陷，本实用新型提供一种惯量小、无换向传动间隙的适于三轴伺服指向控制的驱动传动结构。
2.为了克服现有车载卫星通信天线中支承抛物面体的主承力支架自重大而抗风能力差的结构缺陷，提供一种自重轻、刚度强、适于车载的主承力支架结构。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案如下：
一种卫星移动通信中的车载卫星通信天线，由方位平台和实现360°指向的方位驱动传动结构组成的方位组件4，通过与其实行转动连接的天线底座5稳固联结在车体搭载平台上；由联结支承抛物面体6、馈源托架2、气动撑杆7的主承力支架和俯仰底座及实现0～165°俯仰指向的俯仰驱动传动结构组成的俯仰组件3，通过其底部的俯仰底座在方位组件4的方位平台上实行固定联结；承托着集电馈源和实现其±90°指向的驱动传动结构以及通信收发器件的馈源极化组件1，在馈源托架2上面对着抛物面体6固定；如上实行相互联结、支承的各组件和构件，配以馈电波导和转动关节并实现与三轴伺服指向控制分系统匹配总成。
上述各组件和构件进一步的联结、支承关系如图1、图2、图3、图4、图5所示，图中可见馈源极化组件1在梯状馈源托架2的横梯上面对抛物面体6固定，而馈源托架2双侧末端支承孔在俯仰组件3的俯仰转动轴上形成滑动配合，气动撑杆7借助俯仰组件3上的气动撑杆座撑持着馈源托架2；馈源托架2与抛物面体6之间的工况夹角大小，由馈源托架2上的止动杆8和组件3上固定的止动块9之间相对位置决定，如图4和图1左上角的A局部放大图所示；抛物面体6则利用主承力支架上特定的连接单元进行联结固定，如图5、图6所示。
如上所述的方位组件4、俯仰组件3、馈源极化组件1均有其独立的驱动传动结构，以实现其覆盖范围的指向运动，其主要特征是各组件的驱动传动结构均分别采用了以伺服电机驱动和以钢丝绳及大、小绳轮传动的结构。
如上驱动传动结构中，由伺服电机直接或经配有的减速器与小绳轮形成键传动连接，钢丝绳跨绕在大、小绳轮上传动大绳轮，钢丝绳的二自由端在大绳轮上两侧对称压紧固定，并反向交叉紧绕在大、小绳轮上；钢丝绳可以多根并列绕制呈并列等距分布或单根多圈绕制呈多圈平行分布结构；还可以根据传动扭矩的大小和结构尺寸的许可选择钢丝绳直径和大、小绳轮直径比，本实用新型的钢丝绳直径范围为0.8～4毫米；大、小绳轮直径之比为2∶1-15∶1。
如上所述，本实用新型的特征还在于俯仰组件3中联结支承抛物面体6的主承力支架采用了盒式单臂双支承结构，如图5、图6、图7所示；该盒式单臂双支承结构的双支承端与俯仰大绳轮结合组成一体。
本实用新型的有益效果和优点如下：
1.采用伺服电机和钢丝绳及大、小绳轮的驱动传动结构，传动构件重量轻、惯量小、又无传动间隙，特别是在正反方向频繁变化的指向伺服控制中其传动精度高、响应速度快，适于与多轴数控伺馈系统匹配，实现快速卫星跟踪，本实用新型与三轴数控伺馈系统配套使用后，达到快速卫星信号捕获时间仅39秒，显示出该驱动传动结构突出的和显著的功效。
2.采用伺服电机和钢丝绳及大、小绳轮的驱动传动结构，其结构紧凑、轻巧、占空比小、且输出扭矩大、适于车载卫星通信系统使用。
3. 本实用新型所述的驱动传动结构能在环境、气候条件恶劣的场合长时间使用，具有使用寿命长，使用维护简便等优点。
4. 本实用新型所述的抛物面体主承力支架采用了盒式单臂双支承结构，和俯仰大绳轮结合组成一体后，大大提高了结构强度和刚度，其承载能力和抗风能力显著提高，系统运行更加稳定、可靠。
附图说明：
图1是本实用新型实际工况时的侧向构造图，图中左上角显示了A的局部放大图，显示了俯仰角度调节结构。图中标注的65.50°为实际工况特征角度，此时抛物面体6处垂直位置。
图2是本实用新型实际工况时的正向构造图。
图3是本实用新型位于收藏状态——即俯仰角度为0时的侧向构造图。
图4是本实用新型最大俯仰角度时侧向构造图，其最大俯仰角度为169°。
图5是本实用新型实际工况时侧后向立体构造图。
以下结合本实用新型的实施例对附图进一步说明：
图6是俯仰组件3的侧后向立体构造图，图中省略了抛物面体6。
图7是件3-1盒式单臂双支承主承力支架的外形结构图。
图8是俯仰组件沿俯仰转动轴3-2的轴向剖视结构图。
图9是俯仰组件沿小绳轮3-5的轴向剖视结构图。
图10是水平方位组件4与天线底座5的连接结构剖视图，该视图也是图11的A-A剖视图。
图11是水平方位组件4的俯视结构图。
图12是单头钢丝绳绕组绕制走向图。
图13是单头钢丝绳绕组绕制走向及二端绳头紧固方位分布图。
图14是馈源极化组件1的实施例结构图。
以上各图中件号名称详见附后明细表
具体实施方式
本实用新型实施例是以车载1.2米～2.40米天线为设计范围，以1.8米规格Ku频段天线为标准实施例，其结构件的基础材料以合金铝材为主。
在图6中，件3-1即为盒式单臂双支承结构的主承力支架，在本实施例中件3-1采用2.5毫米合金铝板和8毫米铝筋条铆接而成。
件3-2即为俯仰转动轴，支承在俯仰底座3-7的双侧轴承孔座中，轴的双端留有馈源托架2的支承轴伸，左侧轴伸的最外端装有波导关节座以供各类馈电波导的活动连接，其结构可进一步参见图8。
件3-3为大绳轮，套装在俯仰转动轴上，用键实行传动链接；大绳轮的双侧端面与件3-1的双支承内侧面配合联结组成一体，因此大绳轮的转动将使主承力支架3-1及俯仰转动轴3-2及波导关节座一起转动。
件3-5为小绳轮，与带减速器的伺服电机3-6形成键传动连接并支承在俯仰底座3-7双侧轴承孔座中，且与件3-2俯仰转动轴平行，其结构可参见图9。
件3-4为紧绕在大、小绳轮上的钢丝绳绕组，钢丝绳绕组二自由端在大绳轮上固定，其绕制及绳头的固定方式详见图11、图12、图13及说明。
伺服电机的驱动输出力矩将由大小绳轮的直径之比得以放大，本实施例中采用3头并列绕组，传动钢丝绳为多股绞合不锈钢钢丝绳，标称直径为2.5毫米，大小绳轮直径之比为6.4∶1。
件3-7为俯仰底座，其底平面M即为俯仰组件3与方位组件4的结合平面。
件3-8为固定在俯仰转动轴端的波导关节座，用以活动连接馈电波导组件。
件3-9为气动撑杆座，固定在主承力支架的单臂侧面。
件3-10为一组4脚天线连接单元，即抛物面体6的连接单元，分别在主承力支架中，上段两侧固定，其4个安装孔与抛物面体6上的安装孔适配。
在图7中，进一步显示了件3-9、件3-10与件3-1的连接结合关系。
在图8中，进一步揭示了图6中各构件的相互连接关系，件3-1双支承内侧面与件3-3俯仰大绳轮两侧端面配合联结组成一体；件3-2俯仰转动轴的双端留有馈源托架2的支承轴伸空挡，而省略了件2的实体，轴的左侧最外端则固定着波导关节座3-8。
在图9中，显示了小绳轮3-5与伺服电机3-6及俯仰底座3-7的连接支承关系。
在图10中，显示了水平方位组件4及其与天线底座5的连接结构，图中4-1为方位大绳轮，与本组件的滚动轴承外圈结合构成一体，方位平台4-5则与本组件的滚动轴承内圈结合构成一体，其上端面M即为与俯仰底座3-7的结合平面；带减速器的伺服电机4-4在方位平台上固定，小绳轮4-3与伺服电机减速器构成键传动连接并支承在方位平台下方的轴承孔座中，且与大绳轮轴心线平行；件4-2为跨绕在大、小绳轮上的钢丝绳绕组，其绳头在大绳轮上压紧固定，本实施例中采用了4头绕组，钢丝绳为多股绞合不锈钢钢丝绳，其标称直径为2.5毫米，大小绳轮的直径比为7∶1；件5为天线底座，天线底座与大绳轮的下侧平面结合连成一体，从而构成与方位组件4的转动连接关系；当天线底座5在车体搭载平台上稳固联结之后，方位平台及其上面的俯仰组件3，将在伺服电机的驱动和钢丝绳传动下作水平方位转动，而伺服电机及小绳轮则随方位平台形成行星转动。
在图11中，图中局部剖视显示了在大绳轮4-1上钢丝绳4-2绳头被C字型压板4-6压紧固定的结构状况，而C字型压板则在大绳轮4-1体内的切向孔中配合定位，且由大绳轮上的径向螺钉止紧，从而将钢丝绳绳头牢固压紧。俯仰组件传动钢丝绳、集电馈源传动钢丝绳其压紧固定方式与上述类同。
在图12、13中，显示了本实用新型各组件传动结构中，单头钢丝绳绕组的绕制走向和二端绳头在大绳轮上由压板压紧固定的方位分布。一般当其中一端绳头由压板压紧固定之后，将钢丝绳在大绳轮上紧绕一周后引出，反向交叉绕过小绳轮后回绕大绳轮一周，然后在第一绳头的对称方向由C字型压板压紧固定另一端绳头。当采用多头绕组时，可以在大绳轮上等距并列设置固定绳头的压板即可。
在图14中，显示了本实用新型馈源极化组件1的实施例结构。其中件1-1是带减速器的集电馈源驱动伺服电机、件1-2是集电馈源传动钢丝绳、件1-3是高频头、件1-4是馈源口、件1-5是二次反射面，件1-2在伺服电机驱动下，传动件1-3和件1-4等构成的集电馈源作±90°的迴转。件1-6是前后夹持支架，可在馈源座架1-7上移动后固定，前后夹持支架用于夹持并稳定集电馈源各构件。
本实施例中集电馈源传动钢丝绳是直径为1.2毫米的多股绞合不锈钢钢丝绳，采用双根并列绕制，大、小绳轮的直径比为2∶1。
件号明细表
| 件号 | 说明 |
| 1 | 馈源极化组件 |
| 1-1 | 馈源驱动伺服电机 |
| 1-2 | 馈源传动钢丝绳 |
| 1-3 | 高频头 |
| 1-4 | 馈源口 |
| 1-5 | 二次反射面 |
| 1-6 | 前后夹持支架 |
| 1-7 | 馈源座架 |
| 2 | 馈源托架 |
| 3 | 俯仰组件 |
| 3-1 | 主承力支架 |
| 3-2 | 俯仰传动轴 |
| 3-3 | 俯仰大绳轮 |
| 3-4 | 俯仰钢丝绳绕组 |
| 3-5 | 俯仰小绳轮 |
| 3-6 | 俯仰驱动伺服电机 |
| 件号 | 说明 |
| 3-7 | 俯仰底座 |
| 3-8 | 波导关节座 |
| 3-9 | 气动撑杆座 |
| 3-10 | 天线连接单元 |
| 4 | 方位组件 |
| 4-1 | 方位大绳轮 |
| 4-2 | 方位钢丝绳 |
| 4-3 | 方位小绳轮 |
| 4-4 | 方位驱动伺服电机 |
| 4-5 | 方位平台 |
| 4-6 | 方位钢丝绳压板 |
| 5 | 天线底座 |
| 6 | 抛物面体 |
| 7 | 气动撑杆 |
| 8 | 止动杆 |
| 9 | 止动块 |
Claims (7)
1.一种卫星移动通信中的车载卫星通信天线，由方位平台及方位驱动传动结构组成的方位组件(4)，通过与其实行转动连接的天线底座(5)稳固联结在车体搭载平台上；由联结支承抛物面体(6)、馈源托架(2)、气动撑杆(7)的主承力支架和俯仰底座及俯仰驱动传动结构组成的俯仰组件(3)，通过其底部的俯仰底座在方位组件(4)的方位平台上实行固定联结；承托着集电馈源和集电馈源驱动传动结构以及通信收发器件的馈源极化组件(1)，在馈源托架(2)上面对着抛物面体(6)固定；如上实行相互联结、支承关系的各组件和构件，配以馈电波导和转动关节并实现与三轴伺服指向控制分系统匹配总成，其特征是各组件的驱动传动结构均分别采用了以伺服电机驱动和以钢丝绳及大、小绳轮传动的结构。
2.如权利要求1所述的卫星移动通信中的车载卫星通信天线，其特征是联结支承抛物面体(6)的主承力支架(3-1)采用了盒式单臂双支承结构。
3.如权利要求1所述的卫星移动通信中的车载卫星通信天线，其特征是各组件的驱动传动结构中，由伺服电机直接或经配有的减速器与小绳轮形成键传动连接，钢丝绳跨绕在大、小绳轮上，钢丝绳的二自由端在大绳轮上两侧对称压紧固定，并反向交叉紧绕在大、小绳轮上。
4.如权利要求2所述的卫星移动通信中的车载卫星通信天线，其特征是联结支承抛物面体(6)的主承力支架(3-1)的双支承内侧面与俯仰大绳轮(3-3)双侧端面配合联结组成一体。
5.如权利要求3所述的卫星移动通信中的车载卫星通信天线，其特征是紧绕在大、小绳轮上的钢丝绳呈多根并列等距分布或单根多圈平行分布结构。
6.如权利要求1所述的卫星移动通信中的车载卫星通信天线，其特征是方位组件(4)、俯仰组件(3)、馈源极化组件(1)的驱动传动结构中分别采用了2.5毫米、2.5毫米、1.2毫米直径的多股绞合不锈钢钢丝绳。
7.如权利要求1所述的卫星移动通信中的车载卫星通信天线，其特征是方位组件(4)、俯仰组件(3)、馈源极化组件(1)的驱动传动结构中的大、小绳轮直径之比分别为7∶1、6.4∶1、2∶1。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20050420 Termination date: 20110915 |