專利名稱：車載衛(wèi)星通信天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線。
背景技術(shù)：
在許多衛(wèi)星通信系統(tǒng)中使用的衛(wèi)星通信天線是定向性天線，而在車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，天線須在其承載平臺移動過程中無定向地改變方位和姿態(tài)。車載衛(wèi)星通信要求車體移動停止后，能迅速地搜索捕獲通信衛(wèi)星信號并開始通信工作；一些高性能要求的車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)，甚至在車體移動過程中，要求天線實時跟蹤、始終對準(zhǔn)同步通信衛(wèi)星，進(jìn)行不間斷的衛(wèi)星移動通信。為此，車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)不僅要求控制分系統(tǒng)能在天線姿態(tài)變化過程中，實時地提供天線正確的指向控制信息，還要求天線結(jié)構(gòu)及跟蹤隨動系統(tǒng)具備重量輕、慣量小、響應(yīng)速度快、傳動精度高、穩(wěn)定可靠等優(yōu)良結(jié)構(gòu)性能。
目前車載衛(wèi)星通信天線的結(jié)構(gòu)一般由水平方位組件、俯仰組件、饋源極化組件實行相互聯(lián)結(jié)、支承并配以饋電波導(dǎo)及轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)等與控制分系統(tǒng)共同總成。
公知技術(shù)中的車載衛(wèi)星通信天線，構(gòu)成其跟蹤隨動系統(tǒng)的各組件驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)，例如水平方位組件和俯仰組件的驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)，多采用一級蝸桿蝸輪付或大小齒輪付變速傳動，其結(jié)構(gòu)重量大、傳動精度不高，特別是正反方向轉(zhuǎn)換時存在傳動間隙，不利于快速搜捕衛(wèi)星信號或?qū)崟r跟蹤的控制需要；又例如饋源極化組件中集電饋源±90°的正反向迴轉(zhuǎn)驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)，雖因傳動扭矩不大而多采用橡塑同步齒帶傳動，但其在溫度劇變、晝夜溫差很大的野外使用場合、以及其抗風(fēng)沙、抗鹽堿、抗老化、等使用性能方面都存在明顯缺陷。
公知技術(shù)中的車載衛(wèi)星通信天線，其俯仰組件中構(gòu)成拋物面體支承的主承力支架多采用整體板式結(jié)構(gòu)或定向天線中的框架式結(jié)構(gòu)，它們均存在自重大、抗風(fēng)能力差而致穩(wěn)定可靠性差等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是
1.為了克服現(xiàn)有車載衛(wèi)星通信天線中構(gòu)成跟蹤隨動系統(tǒng)的各組件驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)重量大、存在換向傳動間隙、傳動精度不高的缺陷，本實用新型提供一種慣量小、無換向傳動間隙的適于三軸伺服指向控制的驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)。
2.為了克服現(xiàn)有車載衛(wèi)星通信天線中支承拋物面體的主承力支架自重大而抗風(fēng)能力差的結(jié)構(gòu)缺陷，提供一種自重輕、剛度強、適于車載的主承力支架結(jié)構(gòu)。
本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案如下一種衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，由方位平臺和實現(xiàn)360°指向的方位驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)組成的方位組件4，通過與其實行轉(zhuǎn)動連接的天線底座5穩(wěn)固聯(lián)結(jié)在車體搭載平臺上；由聯(lián)結(jié)支承拋物面體6、饋源托架2、氣動撐桿7的主承力支架和俯仰底座及實現(xiàn)0～165°俯仰指向的俯仰驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)組成的俯仰組件3，通過其底部的俯仰底座在方位組件4的方位平臺上實行固定聯(lián)結(jié)；承托著集電饋源和實現(xiàn)其±90°指向的驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)以及通信收發(fā)器件的饋源極化組件1，在饋源托架2上面對著拋物面體6固定；如上實行相互聯(lián)結(jié)、支承的各組件和構(gòu)件，配以饋電波導(dǎo)和轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)并實現(xiàn)與三軸伺服指向控制分系統(tǒng)匹配總成。
上述各組件和構(gòu)件進(jìn)一步的聯(lián)結(jié)、支承關(guān)系如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，圖中可見饋源極化組件1在梯狀饋源托架2的橫梯上面對拋物面體6固定，而饋源托架2雙側(cè)末端支承孔在俯仰組件3的俯仰轉(zhuǎn)動軸上形成滑動配合，氣動撐桿7借助俯仰組件3上的氣動撐桿座撐持著饋源托架2；饋源托架2與拋物面體6之間的工況夾角大小，由饋源托架2上的止動桿8和組件3上固定的止動塊9之間相對位置決定，如圖4和圖1左上角的A局部放大圖所示；拋物面體6則利用主承力支架上特定的連接單元進(jìn)行聯(lián)結(jié)固定，如圖5、圖6所示。
如上所述的方位組件4、俯仰組件3、饋源極化組件1均有其獨立的驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)其覆蓋范圍的指向運動，其主要特征是各組件的驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)均分別采用了以伺服電機驅(qū)動和以鋼絲繩及大、小繩輪傳動的結(jié)構(gòu)。
如上驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)中，由伺服電機直接或經(jīng)配有的減速器與小繩輪形成鍵傳動連接，鋼絲繩跨繞在大、小繩輪上傳動大繩輪，鋼絲繩的二自由端在大繩輪上兩側(cè)對稱壓緊固定，并反向交叉緊繞在大、小繩輪上；鋼絲繩可以多根并列繞制呈并列等距分布或單根多圈繞制呈多圈平行分布結(jié)構(gòu)；還可以根據(jù)傳動扭矩的大小和結(jié)構(gòu)尺寸的許可選擇鋼絲繩直徑和大、小繩輪直徑比，本實用新型的鋼絲繩直徑范圍為0.8～4毫米；大、小繩輪直徑之比為2∶1-15∶1。
如上所述，本實用新型的特征還在于俯仰組件3中聯(lián)結(jié)支承拋物面體6的主承力支架采用了盒式單臂雙支承結(jié)構(gòu)，如圖5、圖6、圖7所示；該盒式單臂雙支承結(jié)構(gòu)的雙支承端與俯仰大繩輪結(jié)合組成一體。
本實用新型的有益效果和優(yōu)點如下1.采用伺服電機和鋼絲繩及大、小繩輪的驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)，傳動構(gòu)件重量輕、慣量小、又無傳動間隙，特別是在正反方向頻繁變化的指向伺服控制中其傳動精度高、響應(yīng)速度快，適于與多軸數(shù)控伺饋系統(tǒng)匹配，實現(xiàn)快速衛(wèi)星跟蹤，本實用新型與三軸數(shù)控伺饋系統(tǒng)配套使用后，達(dá)到快速衛(wèi)星信號捕獲時間僅39秒，顯示出該驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)突出的和顯著的功效。
2.采用伺服電機和鋼絲繩及大、小繩輪的驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧、占空比小、且輸出扭矩大、適于車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)使用。
3. 本實用新型所述的驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)能在環(huán)境、氣候條件惡劣的場合長時間使用，具有使用壽命長，使用維護簡便等優(yōu)點。
4. 本實用新型所述的拋物面體主承力支架采用了盒式單臂雙支承結(jié)構(gòu)，和俯仰大繩輪結(jié)合組成一體后，大大提高了結(jié)構(gòu)強度和剛度，其承載能力和抗風(fēng)能力顯著提高，系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定、可靠。


圖1是本實用新型實際工況時的側(cè)向構(gòu)造圖，圖中左上角顯示了A的局部放大圖，顯示了俯仰角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。圖中標(biāo)注的65.50°為實際工況特征角度，此時拋物面體6處垂直位置。
圖2是本實用新型實際工況時的正向構(gòu)造圖。
圖3是本實用新型位于收藏狀態(tài)——即俯仰角度為0時的側(cè)向構(gòu)造圖。
圖4是本實用新型最大俯仰角度時側(cè)向構(gòu)造圖，其最大俯仰角度為169°。
圖5是本實用新型實際工況時側(cè)后向立體構(gòu)造圖。
以下結(jié)合本實用新型的實施例對附圖進(jìn)一步說明圖6是俯仰組件3的側(cè)后向立體構(gòu)造圖，圖中省略了拋物面體6。
圖7是件3-1盒式單臂雙支承主承力支架的外形結(jié)構(gòu)圖。
圖8是俯仰組件沿俯仰轉(zhuǎn)動軸3-2的軸向剖視結(jié)構(gòu)圖。
圖9是俯仰組件沿小繩輪3-5的軸向剖視結(jié)構(gòu)圖。
圖10是水平方位組件4與天線底座5的連接結(jié)構(gòu)剖視圖，該視圖也是圖11的A-A剖視圖。
圖11是水平方位組件4的俯視結(jié)構(gòu)圖。
圖12是單頭鋼絲繩繞組繞制走向圖。
圖13是單頭鋼絲繩繞組繞制走向及二端繩頭緊固方位分布圖。
圖14是饋源極化組件1的實施例結(jié)構(gòu)圖。
以上各圖中件號名稱詳見附后明細(xì)表具體實施方式
本實用新型實施例是以車載1.2米～2.40米天線為設(shè)計范圍，以1.8米規(guī)格Ku頻段天線為標(biāo)準(zhǔn)實施例，其結(jié)構(gòu)件的基礎(chǔ)材料以合金鋁材為主。
在圖6中，件3-1即為盒式單臂雙支承結(jié)構(gòu)的主承力支架，在本實施例中件3-1采用2.5毫米合金鋁板和8毫米鋁筋條鉚接而成。
件3-2即為俯仰轉(zhuǎn)動軸，支承在俯仰底座3-7的雙側(cè)軸承孔座中，軸的雙端留有饋源托架2的支承軸伸，左側(cè)軸伸的最外端裝有波導(dǎo)關(guān)節(jié)座以供各類饋電波導(dǎo)的活動連接，其結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步參見圖8。
件3-3為大繩輪，套裝在俯仰轉(zhuǎn)動軸上，用鍵實行傳動鏈接；大繩輪的雙側(cè)端面與件3-1的雙支承內(nèi)側(cè)面配合聯(lián)結(jié)組成一體，因此大繩輪的轉(zhuǎn)動將使主承力支架3-1及俯仰轉(zhuǎn)動軸3-2及波導(dǎo)關(guān)節(jié)座一起轉(zhuǎn)動。
件3-5為小繩輪，與帶減速器的伺服電機3-6形成鍵傳動連接并支承在俯仰底座3-7雙側(cè)軸承孔座中，且與件3-2俯仰轉(zhuǎn)動軸平行，其結(jié)構(gòu)可參見圖9。
件3-4為緊繞在大、小繩輪上的鋼絲繩繞組，鋼絲繩繞組二自由端在大繩輪上固定，其繞制及繩頭的固定方式詳見圖11、圖12、圖13及說明。
伺服電機的驅(qū)動輸出力矩將由大小繩輪的直徑之比得以放大，本實施例中采用3頭并列繞組，傳動鋼絲繩為多股絞合不銹鋼鋼絲繩，標(biāo)稱直徑為2.5毫米，大小繩輪直徑之比為6.4∶1。
件3-7為俯仰底座，其底平面M即為俯仰組件3與方位組件4的結(jié)合平面。
件3-8為固定在俯仰轉(zhuǎn)動軸端的波導(dǎo)關(guān)節(jié)座，用以活動連接饋電波導(dǎo)組件。
件3-9為氣動撐桿座，固定在主承力支架的單臂側(cè)面。
件3-10為一組4腳天線連接單元，即拋物面體6的連接單元，分別在主承力支架中，上段兩側(cè)固定，其4個安裝孔與拋物面體6上的安裝孔適配。
在圖7中，進(jìn)一步顯示了件3-9、件3-10與件3-1的連接結(jié)合關(guān)系。
在圖8中，進(jìn)一步揭示了圖6中各構(gòu)件的相互連接關(guān)系，件3-1雙支承內(nèi)側(cè)面與件3-3俯仰大繩輪兩側(cè)端面配合聯(lián)結(jié)組成一體；件3-2俯仰轉(zhuǎn)動軸的雙端留有饋源托架2的支承軸伸空擋，而省略了件2的實體，軸的左側(cè)最外端則固定著波導(dǎo)關(guān)節(jié)座3-8。
在圖9中，顯示了小繩輪3-5與伺服電機3-6及俯仰底座3-7的連接支承關(guān)系。
在圖10中，顯示了水平方位組件4及其與天線底座5的連接結(jié)構(gòu)，圖中4-1為方位大繩輪，與本組件的滾動軸承外圈結(jié)合構(gòu)成一體，方位平臺4-5則與本組件的滾動軸承內(nèi)圈結(jié)合構(gòu)成一體，其上端面M即為與俯仰底座3-7的結(jié)合平面；帶減速器的伺服電機4-4在方位平臺上固定，小繩輪4-3與伺服電機減速器構(gòu)成鍵傳動連接并支承在方位平臺下方的軸承孔座中，且與大繩輪軸心線平行；件4-2為跨繞在大、小繩輪上的鋼絲繩繞組，其繩頭在大繩輪上壓緊固定，本實施例中采用了4頭繞組，鋼絲繩為多股絞合不銹鋼鋼絲繩，其標(biāo)稱直徑為2.5毫米，大小繩輪的直徑比為7∶1；件5為天線底座，天線底座與大繩輪的下側(cè)平面結(jié)合連成一體，從而構(gòu)成與方位組件4的轉(zhuǎn)動連接關(guān)系；當(dāng)天線底座5在車體搭載平臺上穩(wěn)固聯(lián)結(jié)之后，方位平臺及其上面的俯仰組件3，將在伺服電機的驅(qū)動和鋼絲繩傳動下作水平方位轉(zhuǎn)動，而伺服電機及小繩輪則隨方位平臺形成行星轉(zhuǎn)動。
在圖11中，圖中局部剖視顯示了在大繩輪4-1上鋼絲繩4-2繩頭被C字型壓板4-6壓緊固定的結(jié)構(gòu)狀況，而C字型壓板則在大繩輪4-1體內(nèi)的切向孔中配合定位，且由大繩輪上的徑向螺釘止緊，從而將鋼絲繩繩頭牢固壓緊。俯仰組件傳動鋼絲繩、集電饋源傳動鋼絲繩其壓緊固定方式與上述類同。
在圖12、13中，顯示了本實用新型各組件傳動結(jié)構(gòu)中，單頭鋼絲繩繞組的繞制走向和二端繩頭在大繩輪上由壓板壓緊固定的方位分布。一般當(dāng)其中一端繩頭由壓板壓緊固定之后，將鋼絲繩在大繩輪上緊繞一周后引出，反向交叉繞過小繩輪后回繞大繩輪一周，然后在第一繩頭的對稱方向由C字型壓板壓緊固定另一端繩頭。當(dāng)采用多頭繞組時，可以在大繩輪上等距并列設(shè)置固定繩頭的壓板即可。
在圖14中，顯示了本實用新型饋源極化組件1的實施例結(jié)構(gòu)。其中件1-1是帶減速器的集電饋源驅(qū)動伺服電機、件1-2是集電饋源傳動鋼絲繩、件1-3是高頻頭、件1-4是饋源口、件1-5是二次反射面，件1-2在伺服電機驅(qū)動下，傳動件1-3和件1-4等構(gòu)成的集電饋源作±90°的迴轉(zhuǎn)。件1-6是前后夾持支架，可在饋源座架1-7上移動后固定，前后夾持支架用于夾持并穩(wěn)定集電饋源各構(gòu)件。
本實施例中集電饋源傳動鋼絲繩是直徑為1.2毫米的多股絞合不銹鋼鋼絲繩，采用雙根并列繞制，大、小繩輪的直徑比為2∶1。
件號明細(xì)表
權(quán)利要求1.一種衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，由方位平臺及方位驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)組成的方位組件(4)，通過與其實行轉(zhuǎn)動連接的天線底座(5)穩(wěn)固聯(lián)結(jié)在車體搭載平臺上；由聯(lián)結(jié)支承拋物面體(6)、饋源托架(2)、氣動撐桿(7)的主承力支架和俯仰底座及俯仰驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)組成的俯仰組件(3)，通過其底部的俯仰底座在方位組件(4)的方位平臺上實行固定聯(lián)結(jié)；承托著集電饋源和集電饋源驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)以及通信收發(fā)器件的饋源極化組件(1)，在饋源托架(2)上面對著拋物面體(6)固定；如上實行相互聯(lián)結(jié)、支承關(guān)系的各組件和構(gòu)件，配以饋電波導(dǎo)和轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)并實現(xiàn)與三軸伺服指向控制分系統(tǒng)匹配總成，其特征是各組件的驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)均分別采用了以伺服電機驅(qū)動和以鋼絲繩及大、小繩輪傳動的結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，其特征是聯(lián)結(jié)支承拋物面體(6)的主承力支架(3-1)采用了盒式單臂雙支承結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，其特征是各組件的驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)中，由伺服電機直接或經(jīng)配有的減速器與小繩輪形成鍵傳動連接，鋼絲繩跨繞在大、小繩輪上，鋼絲繩的二自由端在大繩輪上兩側(cè)對稱壓緊固定，并反向交叉緊繞在大、小繩輪上。
4.如權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，其特征是聯(lián)結(jié)支承拋物面體(6)的主承力支架(3-1)的雙支承內(nèi)側(cè)面與俯仰大繩輪(3-3)雙側(cè)端面配合聯(lián)結(jié)組成一體。
5.如權(quán)利要求3所述的衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，其特征是緊繞在大、小繩輪上的鋼絲繩呈多根并列等距分布或單根多圈平行分布結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，其特征是方位組件(4)、俯仰組件(3)、饋源極化組件(1)的驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)中分別采用了2.5毫米、2.5毫米、1.2毫米直徑的多股絞合不銹鋼鋼絲繩。
7.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，其特征是方位組件(4)、俯仰組件(3)、饋源極化組件(1)的驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)中的大、小繩輪直徑之比分別為7∶1、6.4∶1、2∶1。
專利摘要一種衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，方位組件(4)通過與其實行轉(zhuǎn)動連接的天線底座(5)聯(lián)結(jié)在車體平臺上；聯(lián)結(jié)支承拋物面體(6)、饋源托架(2)的俯仰組件(3)，在方位組件(4)的方位平臺上固定；承托著集電饋源和通信收發(fā)器件的饋源極化組件(1)，在饋源托架(2)上面對著拋物面體(6)安裝；如上相互聯(lián)結(jié)支承并配以饋電波導(dǎo)實現(xiàn)與三軸伺服指向控制系統(tǒng)匹配總成的本實用新型，其特征是各組件均采用了以伺服電機驅(qū)動和以鋼絲繩及大、小繩輪傳動的驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)；并且聯(lián)結(jié)支承拋物面體(6)的主承力支架采用了盒式單臂雙支承結(jié)構(gòu)，本實用新型具有傳動精度高、響應(yīng)速度快及運行穩(wěn)定可靠的優(yōu)點，適于與三軸伺服控制系統(tǒng)匹配，在車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)中使用。
文檔編號H01Q3/08GK2694516SQ03210640
公開日2005年4月20日 申請日期2003年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月15日
發(fā)明者徐詠明, 倪汝高, 沈亦章 申請人:上海賽天通信技術(shù)有限公司