本公開涉及衛(wèi)星通信領(lǐng)域，并且更具體地涉及能夠?qū)崿F(xiàn)跟蹤衛(wèi)星的移動的設(shè)備。

背景技術(shù)：

對于較高通信吞吐量（throughput）以及同時對于較低通信帶寬成本的要求日益增長。在近些年，更多中地球軌道（“MEO”）和低地球軌道（“LEO”）通信衛(wèi)星正被發(fā)射或在計劃中。LEO是圍繞地球的軌道，其中海拔高度在具有大約88分鐘的軌道周期的160千米與具有大約127分鐘的軌道周期的2000千米之間，而MEO衛(wèi)星是具有在對地同步軌道（35786千米的海拔高度）下方的在地球的表面上方從幾百英里到幾千英里的范圍內(nèi)的軌道的衛(wèi)星。

所使用的另一個類型的平臺是作為準(zhǔn)靜止飛行器的高空平臺（“HAP”），其在保持處于10-14英里的海拔高度處的空中達(dá)長的時間段的同時提供遞送服務(wù)到大區(qū)域的裝置。

不幸的是，在工業(yè)中使用的僅最快和最昂貴的方位-仰角基座能夠連續(xù)跟蹤在高仰角通道（pass）上的衛(wèi)星。問題通常在衛(wèi)星接近或離開其最高仰角時出現(xiàn)。此時，基座必須在高加速度力下執(zhí)行高速方位移動以便跟蹤衛(wèi)星，同時不充足的方位速度導(dǎo)致地球站不能連續(xù)地針對超過特定最大值仰角的通道跟蹤衛(wèi)星。過去已經(jīng)建議了若干方法以便克服此問題，包括軌跡優(yōu)化，其中天線軌跡被修改成將在天頂通道上或附近的天線指向損耗最小化：

1. 仰角對方位基座——（圖1中所示）在此類情況下，方位速度通常是防止LEO衛(wèi)星的過頂跟蹤的限制因素，因此它不適合與LEO衛(wèi)星通信；以及

2. 仰角對方位對傾斜基座——（圖2中所示），在此類情況下，第三軸提供過頂跟蹤的能力，但是因為此解決方案支配三個電動機(jī)的使用，所以它增加了與這樣的站相關(guān)聯(lián)的質(zhì)量、體積和成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的目的是提供用于跟蹤衛(wèi)星的設(shè)備。

本公開的另一個目的是提供一種設(shè)備，其在衛(wèi)星接近它們的最高仰角或離開它們的最高仰角時克服與跟蹤衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的問題。

本公開的又一個目的是提供一種設(shè)備，其適合于在沒有顯著增加質(zhì)量、體積和與這樣的設(shè)備相關(guān)聯(lián)的成本的情況下的空間以及非常高的海拔高度運載平臺（諸如LEO、MEO和HAP）的過頂跟蹤。

本發(fā)明的其它目的將隨著本發(fā)明的描述繼續(xù)進(jìn)行而變得顯而易見。

本發(fā)明提供了一種包括單個元件的設(shè)備，所述單個元件包括兩個整體地連接的萬向節(jié)，其中，設(shè)備能夠執(zhí)行兩個同時旋轉(zhuǎn)移動，每個圍繞不同的軸，并且其中兩個軸互相正交。這樣的單個元件的示例在呈現(xiàn)垂直對水平基座（即，具有兩個正交連接的萬向節(jié)的基座）的圖3中被圖示出。此配置允許基座在使用僅2個相對低速電動機(jī)的情況下提供天頂通道跟蹤。

根據(jù)另一實施例，提供了一種用于在衛(wèi)星通信中使用的設(shè)備，其包括：

支持裝置；

第一萬向節(jié)，其被可旋轉(zhuǎn)地安裝在支持裝置上，以用于繞著第一軸的旋轉(zhuǎn)；

第二萬向節(jié)，其被可旋轉(zhuǎn)地安裝在支持裝置上，以用于繞著基本上與第一軸垂直的第二軸旋轉(zhuǎn)；以及

兩個電動機(jī)，每個與第一和第二萬向節(jié)中的另一個相關(guān)聯(lián)，并且被配置成向與其相關(guān)聯(lián)的萬向節(jié)提供旋轉(zhuǎn)移動；

其中第一和第二萬向節(jié)是整體地連接的萬向節(jié)，并且其中所述設(shè)備的特征在于能夠執(zhí)行圍繞互相正交的兩個軸的兩個旋轉(zhuǎn)獨立移動。

本文中遍及說明書和權(quán)利要求所使用的術(shù)語“萬向節(jié)”被用來表示允許對象繞著單個軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動的支持物。本文中遍及說明書和權(quán)利要求所使用的術(shù)語“整體地連接的萬向節(jié)”被用來表示包括轉(zhuǎn)動的支持物（例如，球體）的布置，圍繞所述轉(zhuǎn)動的支持物，天線和外殼在兩個軸上移動，即，兩個軸所共有的轉(zhuǎn)動的支持物。

優(yōu)選地，設(shè)備進(jìn)一步包括電動機(jī)，至少一個PCB和軸承，并且被安裝在密封的外殼中。因此，此外殼可以被用作提供在互相正交的軸上的兩個旋轉(zhuǎn)移動的裝置。這些旋轉(zhuǎn)的移動可以在不同跟蹤和掃描系統(tǒng)處被實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所提供的設(shè)備進(jìn)一步適于執(zhí)行小于360°的旋轉(zhuǎn)移動的圍繞兩個正交軸中的至少一個的旋轉(zhuǎn)移動，所述設(shè)備包括一個或多個扭轉(zhuǎn)彈簧，其被配置成消除電動機(jī)的齒輪中的可能的空轉(zhuǎn)，所述電動機(jī)操作用于能夠?qū)崿F(xiàn)圍繞兩個正交軸中的至少一個的小于360°旋轉(zhuǎn)移動。

附圖說明

為了更加完全地理解本發(fā)明，現(xiàn)在參考結(jié)合附圖進(jìn)行的下面的詳細(xì)描述，其中：

圖1圖示出仰角對方位基座的現(xiàn)有技術(shù)解決方案；

圖2圖示出仰角對方位對傾斜基座的另一個現(xiàn)有技術(shù)解決方案；

圖3展示根據(jù)本公開的實施例的同時操作垂直對水平基座，其具有兩個未連接的正交軸，所述正交軸提供高達(dá)±45°旋轉(zhuǎn)跟蹤的最佳跟蹤能力；

圖4A至圖4C圖示出單個元件的本公開的另一個實施例，所述單個元件能夠提供在垂直和水平連接的萬向節(jié)兩者中的同時旋轉(zhuǎn)移動。圖4A圖示出從密封的外殼的底部取得的向上視圖，而圖4B圖示出該設(shè)備的密封外殼的向下視圖。圖4C圖示出被包括在根據(jù)本發(fā)明的實施例中公開的設(shè)備中的RF部件；

圖 5圖示出諸如在圖4中呈現(xiàn)的設(shè)備的設(shè)備的分解圖；

圖6展示其中圖5中呈現(xiàn)的設(shè)備被用于衛(wèi)星通信的實施例；

圖7圖示出本公開的實施例，其中例示性設(shè)備的有源元件被包括在設(shè)備的包封內(nèi)；以及

圖8A和圖8B展示在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)解決方案構(gòu)造的天線與包括由本發(fā)明提供的單個元件的天線之間的比較。

具體實施方式

在本公開中，術(shù)語“包括”旨在具有無限度的含義，使得當(dāng)?shù)谝辉宦暶鳛榘ǖ诙r，第一元件還可以包括本文中不一定被標(biāo)識或描述或權(quán)利要求中不一定記載的一個或多個其它元件。為了說明的目的，闡述了大量的特定細(xì)節(jié)，以便提供對本發(fā)明的透徹理解。然而，應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，本發(fā)明可以在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下被實施。

本發(fā)明提供一種整體萬向節(jié)設(shè)備，其包括單個元件，所述單個元件能夠執(zhí)行在互相垂直的軸上的兩個旋轉(zhuǎn)。整體萬向節(jié)設(shè)備易于制造、節(jié)省體積并且能夠為了室外使用而被完全密封。

而且，整體萬向節(jié)設(shè)備在安裝期間具有相當(dāng)多的優(yōu)點，因為它要求簡單的安裝（僅要求一個安裝螺釘），這繼而節(jié)省安裝時間和金錢。

此外，整體萬向節(jié)設(shè)備是容易按比例縮放的，并且因此可以容易被安裝到不同系統(tǒng)——大小和移動。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種具有兩個未連接的正交軸的圖3中舉例說明的設(shè)備，所述兩個未連接的正交軸提供高達(dá)±45°旋轉(zhuǎn)跟蹤的最佳跟蹤能力。

圖4A和圖4B圖示出單個元件的本公開的另一個實施例，所述單個元件能夠提供在垂直和水平連接的萬向節(jié)兩者中的同時旋轉(zhuǎn)移動。圖4A圖示出從密封外殼的底部取得的向上視圖，而圖4B圖示出從密封外殼上方取得的向下視圖。圖4A和圖4B中示出的配置當(dāng)合起來時具有帶有兩個蝸輪的完全密封的盒子。此配置可以被用于實現(xiàn)在兩個軸（垂直和水平）上的高達(dá)±45°的旋轉(zhuǎn)移動，并且再一次地，兩個扭轉(zhuǎn)彈簧可以被用來消除不想要的空轉(zhuǎn)現(xiàn)象。圖4C圖示出被包括在根據(jù)本實施例公開的設(shè)備中的RF部件。

圖4C包括圖4A中所示的外殼的三個頂視圖。第一個視圖展示包括支持天線的反射器的肋（rib）的外殼的外部包封。第二視圖具有外殼的內(nèi)側(cè)，圖示出諸如連接器和內(nèi)罩的內(nèi)部件，并且第三視圖稍微類似于前面的視圖。

圖5圖示出圖4A和4B中舉例說明的設(shè)備的分解圖。此示例中示出的設(shè)備包括以下的部件：主元件（500）、兩個萬向節(jié)（510、510’）、兩個電動機(jī)（520和520’）、印刷電路板，PCB（530）、下罩（540）、上罩（550）、封條（560）、球形罩（570）、連接器（580）和兩個扭轉(zhuǎn)彈簧（590和590’）。

圖6展示其中圖5中呈現(xiàn)的設(shè)備（被配置成同時執(zhí)行兩個旋轉(zhuǎn)移動的整體萬向節(jié)設(shè)備）被用于衛(wèi)星通信的實施例。

如可以在圖3至6中看到的，本發(fā)明依賴于單個元件的使用，所述單個元件可以同時在兩個垂直的軸上旋轉(zhuǎn)。當(dāng)與電動機(jī)、PCB、軸承和軸合起來時，此主元件優(yōu)選地被包含在被配置成提供兩個垂直旋轉(zhuǎn)移動的密封的盒子中。這些移動可以在不同的跟蹤和掃描系統(tǒng)中被使用。簡單的扭轉(zhuǎn)彈簧可以可選地被用來消除電動機(jī)的齒輪中出現(xiàn)的空轉(zhuǎn)。通過遵循本發(fā)明的概念，不存在對在任何方向上具有連續(xù)旋轉(zhuǎn)的需要。因此，電動機(jī)在密封的盒子中可以是靜態(tài)的，并且因此不存在對用于連接的滑動環(huán)和/或旋轉(zhuǎn)接頭的需要。

在圖7中呈現(xiàn)的示例中圖示出的有源元件（RF放大器、LNB等等）（元件710）可以被包括在設(shè)備的包封內(nèi)（例如，在密封的盒子內(nèi)），在該情況下，存在且不需要任何電纜、旋轉(zhuǎn)接頭和波導(dǎo)。此設(shè)備為本發(fā)明尋求解決的問題提供了簡單、便宜、和非?？煽康慕鉀Q方案。而且，在圖中示出的是單個連接器，其被用來將設(shè)備連接到天線（720）。

圖8A 和8B展示在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)解決方案（圖8A）構(gòu)造的天線之間的比較，所述現(xiàn)有技術(shù)解決方案（圖8A）包括三個電動機(jī)裝置、波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)接頭、滑動環(huán)、能夠?qū)崿F(xiàn)給三個電動機(jī)裝置供電的大量的電纜。另一個方面，圖8B圖示出包括由本發(fā)明的實施例提供的單個元件的天線，其具有允許通過以太網(wǎng)向天線提供功率的單個進(jìn)入電纜。

在本申請的說明書和權(quán)利要求中，動詞“包括”、“包含”和“具有”中的每個以及其同源詞被用來指示該動詞的一個或多個賓語不一定是該動詞的一個或多個主語的構(gòu)件、部件、元件或部分的完整列表。

已經(jīng)使用本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述來描述了本發(fā)明，所述實施例作為示例被提供且不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。所描述的實施例包括不同的特征，本發(fā)明的所有實施例中并未要求其中的全部。本發(fā)明的一些實施例僅利用特征中的一些特征或特征的可能組合。所描述的本發(fā)明的實施例的變化和包括在所描述的實施例中記錄的特征的不同組合的本發(fā)明的實施例將被本領(lǐng)域人員想到。本發(fā)明的范圍僅由下面的權(quán)利要求限制。