專利名稱：三軸式船載天線陀螺穩(wěn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種船載或飛機裝載天線的陀螺穩(wěn)向裝置，特別適用于船載衛(wèi)星通信或船載衛(wèi)星電視接收站的各種口徑天線作陀螺穩(wěn)向裝置。
目前船載衛(wèi)星通信設(shè)備的天線系統(tǒng)由于受船體搖擺的影響會失去發(fā)送、接收效能，這就需要對天線波速指向進行穩(wěn)定。過去傳統(tǒng)的作法是采用慣導(dǎo)平臺進行引導(dǎo)穩(wěn)定，即由慣導(dǎo)平臺提供船體的搖擺參數(shù)，然后經(jīng)座標(biāo)轉(zhuǎn)換變?yōu)樘炀€座架各支撐軸的運行參數(shù)，各軸的運動抵消船體搖擺對波束指向的影響，從而保持天線波束指向不變，這種天線的穩(wěn)向裝置其缺點因必須依賴慣導(dǎo)平臺作引導(dǎo)源，所以獨立性差，另外慣導(dǎo)平臺本身存在誤差，加之長距離信號傳輸和船體變形以及座標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差，所以穩(wěn)向精度低，慣導(dǎo)平臺本身價格昂貴，所以整個天線穩(wěn)向裝置價格高，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整體設(shè)備調(diào)整難度大。
本實用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種穩(wěn)定性能好、波束指向穩(wěn)定精度高、成本低廉的三軸式船載天線陀螺穩(wěn)向裝置，而且本實用新型還有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，克服兩軸或四軸天線座架存在跟蹤“死區(qū)”的缺點等特點。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的它由陀螺1、2、解調(diào)器3、4、速度環(huán)5、6、7、比相器8、三軸座架9、激磁源10、航向發(fā)送器11、電源12組成，其中陀螺1、2用緊固件安裝在天線13上，電源12的1、2出端與陀螺1、2的各入端1連接，激磁源10的出端分別與陀螺1、2的入端2并接、另一出端分別與解調(diào)器3、4入端2并接，陀螺1、2的出端3分別與解調(diào)器3、4入端1連接，解調(diào)器3、4分別串接速度環(huán)5、6后與三軸座架9的1、2端連接，航向發(fā)送器11串接比相器8、速度環(huán)7后與三軸座架9的3端連接，三軸座架9的3端通過其上的方位軸傳感器并接比相器8的入端，天線13用緊固件安裝在三軸座架9上。
本實用新型的目的還可以通過以下措施達(dá)到本實用新型的速度環(huán)5、6、7各有比較器14、調(diào)節(jié)器15、匹配器16、功率放大器17、執(zhí)行元件18、減速器19、測速器20組成，其中解調(diào)器3或4或比相器8出端與電阻R1一端連接，電阻R1另一端與電阻R2、R3一端、比較器14的入端1并接，電阻R3另一端與比較器14出端2、電阻R4一端并接，電阻R4另一端與調(diào)節(jié)器15入端1、電阻R6、電容C1一端并接，電容C1另一端串接電阻R5后與電阻R6另一端、調(diào)節(jié)器15出端2、電阻R7一端、匹配器16基極并接，匹配器16發(fā)射極串接功率放大器17的線圈后與地端連接、集電極與電阻R7另一端、電源12電壓＋V端并接，比較器14、調(diào)節(jié)器15的7端與電源12電壓＋V端并接、4端與電源12電壓－V端并接，功率放大器17的3、4端并接、1端與執(zhí)行元件18的1端連接、2端與執(zhí)行元件18的2端、地端并接，執(zhí)行元件18的3端與減速器19的1端、測速器20的3端通過齒輪嚙合連接，測速器20的2端接地端、1端串接電阻R8后與電阻R9一端、電阻R2另一端、電容C2一端并接、其線圈A、B端與電源12的電壓A、B端并接，電阻R9、電容C2另一端與地端并接。
并且本實用新型的三軸座架9由軸架21至25、框架26、支臂27、方位軸28、俯仰軸29、30、交叉俯仰軸31組成，其中三路速度環(huán)5、6、7的減速器19的齒輪分別與方位軸28、俯仰軸29、交叉俯仰軸31上的齒輪嚙合連接，軸架21用緊固件固定在船體平臺上，方位軸28一端通過軸承活動安裝在軸架21內(nèi)，方位軸28另一端用緊固件與支臂27連接安裝，在支臂27上側(cè)兩端用緊固件分別安裝連接軸架22、23，在軸架22、23內(nèi)通過軸承分別活動安裝俯仰軸30、29，俯仰軸29、30另一端用緊固件與框架26連接安裝，在框架26兩端側(cè)用緊固件安裝連接軸架24、25，在軸架24、25內(nèi)通過軸承活動安裝交叉俯仰軸31，在交叉俯仰軸31上用緊固件安裝連接天線13。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點1、本實用新型由于采用陀螺1、2慣性元件直接安裝在天線上，構(gòu)成自身穩(wěn)定系統(tǒng)，因此穩(wěn)定性能好，波束指向穩(wěn)定精度高。
2、本實用新型由于采用三軸座架作穩(wěn)向調(diào)節(jié)機構(gòu)，因此克服了兩軸或四軸座架存在的跟蹤“死區(qū)”的缺點，可以進行全方位的跟蹤。而且使每一軸驅(qū)動功率相對降低，各軸的運行速度相對平均，便于裝置的設(shè)計制作。
3、本實用新型控制電路和結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試制作簡易，使用方便。而且成本低廉，便于普及推廣應(yīng)用，不但適用于船載，而且還能適用于裝載飛機等場合作穩(wěn)向裝置。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細(xì)描述。


圖1是本實用新型原理方框圖。
圖2是本實用新型速度環(huán)5、6、7的電原理圖。
圖3是本實用新型三軸座架9的結(jié)構(gòu)示意圖。
參照圖1、圖2、圖3，本實用新型由陀螺1、2、解調(diào)器3、4、速度環(huán)5、6、7、比相器8、三軸座架9、激磁源10、航向發(fā)送器11、電源12組成。其中陀螺1、2用緊固件直接安裝在天線13背面三軸座架9上，作為天線13穩(wěn)向慣性元件，實施例陀螺1、陀螺2用緊固件直接安裝在三軸座架9的交叉俯仰軸31上，船體的搖擺在俯仰軸30、交叉俯仰軸31方向上的投影分量分別被兩個陀螺所敏感，陀螺1、2的輸出信號分別由各自的3端送入解調(diào)器3、4，電源12由其1、2端分別向陀螺1、2提供32伏、400Hz的交流電源，激磁源10分別向陀螺1、2提供一個7KHz基準(zhǔn)激磁信號，實施例陀螺1、2采用市售YT型單自由度液浮陀螺組裝。激磁源10自制一個振蕩器，產(chǎn)生一個7KHz的信號，作為基準(zhǔn)激磁源，電源12中提供陀螺1、2工作電壓的400HZ、32V電源采用市售普通電源制作而成。
激磁源10的另一路輸出信號分別輸入解調(diào)器3、4的2端，作為解調(diào)器3、4的7KHz的基準(zhǔn)電壓，陀螺1、2由于船體擺動而敏感輸出的信號分別輸入解調(diào)器3、4，解調(diào)器3、4分別將其輸入的兩路信號進行相敏檢波變?yōu)橹绷餍盘柗謩e輸入速度環(huán)5、6，實施例解調(diào)器3、4采用市售XZX1型集成電路獨立組裝而成。
航向發(fā)送器11提供艦船的航向信號，航向發(fā)送器11實施例采用艦船上本身的電羅徑器件由它提供航向信號，并置入衛(wèi)星目標(biāo)的地理航向方位角。航向發(fā)送器11輸出的方位信號輸入比相器8，三軸座架9上的方位軸傳感器輸出的艦船甲板3位信號輸入比相器8，比相器8對兩輸入的信號進行比相，輸出方位變化信號輸入速度環(huán)7，實施例比相器8采用市售XzX1型集成電路獨立組裝而成，三軸座架9上的方位軸傳感器采用市售普通傳感器件制作。
本實用新型速度環(huán)5、6、7各有比較器14、調(diào)節(jié)器15、匹配器16、功率放大器17、執(zhí)行元件18、減速器19、測速器20組成。其連接線路如下解調(diào)器3或4或比相器8出端與電阻R1一端連接，電阻R1另一端與電阻R2、R3一端、比較器14入端1并接，電阻R3另一端與比較器14出端2、電阻R4一端并接，電阻R4另一端與調(diào)節(jié)器15入端1、電阻R6、電容C1一端并接，電容C1另一端串接電阻R5后與電阻6另一端、調(diào)節(jié)器15出端2，電阻R7一端、匹配器16基極并接，匹配器16發(fā)射極串接功率放大器17的線圈后與地端連接、集電極與電阻R7另一端、電源12的電壓＋V端并接，比較器14、調(diào)節(jié)器15的7端與電源12的電壓＋V端并接、4端與電源12的電壓－V端并接。功率放大器17的3、4端并接、1端與執(zhí)行元件18的1端連接、2端與執(zhí)行元件18的2端、地端并接，執(zhí)行元件18的3端與減速器19的1端、測速器20的3端通過齒輪嚙合連接，測速器20的2端接地端、1端串接電阻R8后與電阻R9一端、電阻R2另一端、電容C2一端并接、其線圈A、B端與電源12的電壓A、B端并接，電阻R9、電容C2另一端與地端并接。速度環(huán)5、6、7中的比較器14其作用把電阻R1輸入信號與電阻R2反饋信號進行綜合，調(diào)節(jié)器15其作用起調(diào)節(jié)平穩(wěn)作用，匹配器16其作用起阻抗匹配作用。實施例比較器14、調(diào)節(jié)器15均采用LM741型集成電路制作而成，匹配器16采用市售3DG12C型品體管組裝成跟隨器電路達(dá)到阻抗匹配。功率放大器17其作用把小的輸入控制功率變換成大的輸出功率，實施例采用市售ZKK－25型交磁擴大機組裝而成，執(zhí)行元件18其作用把功率放大器17輸入的功率信號電壓變化成轉(zhuǎn)速，實施例執(zhí)行元件18采用市售17OSWcol型驅(qū)動電機制作而成，減速器19其作用是對執(zhí)行元件18傳動的力矩轉(zhuǎn)速進行匹配，實施例減速器19由自制齒輪組裝而成。測速器20其作用把執(zhí)行元件18傳動的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓信號反饋至比較器14入端，實施例測速器20采用市售TD103型測速電機制作而成，電源12的A、B端輸出110伏直流激磁電壓輸入測速器20的A、B端作其工作電壓，電源12的＋V輸出電壓為正12伏輸入比較器14、調(diào)節(jié)器15、匹配器16的＋V電壓入端作其工作電壓，電源12的－V輸出電壓為負(fù)12伏輸入比較器14、調(diào)節(jié)器15的－V電壓入端，電源12的A、B端輸出的110伏激磁電壓和＋V12伏、－V12伏電壓均采用普通電路自制而成。所有的電阻、電容為市購普通元件制作。
本實用新型的三軸座架9由軸架21至25、框架26、支臂27、方位軸28、俯仰軸29、30、交叉俯仰軸31組成，其中三路速度環(huán)5、6、7的減速器19的齒輪分別與方位軸28、俯仰軸29、交叉俯仰軸31上的齒輪嚙合連接，軸架21用緊固件固定在船體平臺上，方位軸28一端通過軸承活動安裝在軸架21內(nèi)，方位軸28另一端用緊固件與支臂27連接安裝，在支臂27上側(cè)兩端用緊固件分別安裝連接軸架22、23，在軸架22、23內(nèi)通過軸承分別活動安裝俯仰軸30、29，俯仰軸29、30另一端用緊固件與框架26連接安裝，在框架26兩端側(cè)用緊固件安裝連接軸架24、25，在軸架24、25內(nèi)通過軸承活動安裝交叉俯仰軸31，在交叉俯仰軸31上用緊固件安裝連接天線13。實施例軸架21至25采用市售牌號20鋼板機械加工而成，框架26采用市售5毫米厚的牌號20鋼板材料機加工制作而成框架結(jié)構(gòu)，支臂27采用市售8毫米厚的牌號20鋼板材料機械加工而成，方位軸28、俯仰軸29、30、交叉俯仰軸31均采用市售園柱鋼材機械加工而成，軸架21至25中的軸承均為市售通用標(biāo)準(zhǔn)件。三軸座架9的安裝結(jié)構(gòu)為俯仰軸29、30和交叉俯仰軸31為正交安裝，方位軸28和俯仰軸29、30為正交安裝。
本實用新型工作原理簡述如下在天線13背面的交叉俯仰軸31上安裝陀螺1和陀螺2，船體的搖擺在俯仰軸29、30方向和交叉俯仰軸31方向上的投影分量分別被兩個陀螺1、2所敏感，陀螺1、2的輸出信號分別送入解調(diào)器3和速度環(huán)5、解調(diào)器4和速度環(huán)6的調(diào)速電路中，分別通過該電路中的減速器19控制天線向著與搖擺方向相反的方向轉(zhuǎn)動，從而構(gòu)成陀螺1、2空間負(fù)反饋閉路，達(dá)到隔離船體的搖擺而使天線波束指向穩(wěn)定的目的。而方位軸28由航向發(fā)送器11提供的航向信號送入比相器8、速度環(huán)7的調(diào)速電路中，通過該電路中減速器19的齒輪與方位軸上的齒輪嚙合連接，并由航向發(fā)送器11置入衛(wèi)星目標(biāo)的地理方位角，這樣不管船體的航向如何變化，通過速度環(huán)7的調(diào)速電路使天線13的方位角保持不變，而使波束指向始終處在俯仰軸30、交叉俯仰軸31所在平面的法線方向上。由于天線13跟蹤目標(biāo)處于俯仰軸29、30、交叉俯仰軸31兩軸所在平面的法線方向，達(dá)到克服跟蹤“死區(qū)”的目的。
本實用新型安裝結(jié)構(gòu)如下整個三軸座架9用緊固件安裝在船體平臺上，在三軸座架9的交叉俯仰軸31上安裝天線13，陀螺1、2用緊固件安裝在交叉俯仰軸31上，通過電纜線或?qū)Ь€與相應(yīng)的激磁源10、解調(diào)器3、4、電源12連接。本實用新型的比相器8、激磁源10、電源12、解調(diào)器3、4以及各速度環(huán)5、6、7中的比較器14、調(diào)節(jié)器15、匹配器16安裝在一個尺寸長450毫米、寬500毫米、高1800毫米的機柜中，執(zhí)行元件18、減速器19、測速器20安裝在三軸座架9處，相互通過齒輪嚙合傳動連接，并各路的減速器19分別通過齒輪與相應(yīng)軸上的齒輪嚙合傳動連接，功率放大器17單獨安裝在機柜中。在機柜的后蓋板上安裝電源12輸給陀螺1、2工作電壓、測速器20的工作電壓A、B輸出接線柱，在機箱的后蓋板還安裝陀螺1、2輸入信號接線柱，激磁源10信號輸出接線柱，航向發(fā)送器11輸入接線柱、測速器20輸入接線柱、以及功率放大器17輸出接線柱，航向發(fā)送器11安裝在船體上，并按圖1、圖2通過連接導(dǎo)線連接線路和圖3結(jié)構(gòu)組裝，組裝成本實用新型。
權(quán)利要求1.一種由解調(diào)器3、4、比相器8、激磁源10、航向發(fā)送器11、電源12組成的三軸式船載天線陀螺穩(wěn)向裝置，其特征在于還由陀螺1、2、速度環(huán)5、6、7、三軸座架9組成，其中陀螺1、2用緊固件安裝在天線13上，電源12的1、2出端與陀螺1、2的各入端1連接，激磁源10的出端分別與陀螺1、2的入端2并接、另一出端分別與解調(diào)器3、4入端2并接，陀螺1、2的出端3分別與解調(diào)器3、4入端1連接，解調(diào)器3、4分別串接速度環(huán)5、6后與三軸座架9的1、2端連接，航向發(fā)送器11串接比相器8、速度環(huán)7后與三軸座架9的3端連接，三軸座架9的3端通過其上的方位軸傳感器并接比相器8的入端，天線13用緊固件安裝在三軸座架9上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸式船載天線陀螺穩(wěn)向裝置，其特征在于速度環(huán)5、6、7各有比較器14、調(diào)節(jié)器15、匹配器16、功率放大器17、執(zhí)行元件18、減速器19、測速器20組成，其中解調(diào)器3或4或比相器8出端與電阻R1一端連接，電阻R1另一端與電阻R2、R3一端、比較器14入端1并接，電阻R3另一端與比較器14出端2、電阻R4一端并接，電阻R4另一端與調(diào)節(jié)器15入端1、電阻R6、電容C1一端并接，電容C1另一端串接電阻R5后與電阻6另一端、調(diào)節(jié)器15出端2、電阻R7一端、匹配器16基極并接，匹配器16發(fā)射極串接功率放大器17的線圈后與地端連接、集電極與電阻R7另一端、電源12電壓＋V端并接，比較器14、調(diào)節(jié)器15的7端與電源12電壓＋V端并接、4端與電源12電壓－V端并接，功率放大器17的3、4端并接、1端與執(zhí)行元件18的1端連接、2端與執(zhí)行元件18的2端、地端并接，執(zhí)行元件18的3端與減速器19的1端、測速器20的3端通過齒輪嚙合連接，測速器20的2端接地端、1端串接電阻R8后與電阻R9一端、電阻R2另一端、電容C2一端并接、其線圈A、B端與電源12的電壓A、B端并接，電阻R9、電容C2另一端與地端并接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三軸式船載天線陀螺穩(wěn)向裝置，其特征在于三軸座架9由軸架21至25、框架26、支臂27、方位軸28、俯仰軸29、30、交叉俯仰軸31組成，其中三路速度環(huán)5、6、7的減速器19的齒輪分別與方位軸28、俯仰軸29、交叉俯仰軸31上的齒輪嚙合連接，軸架21用緊用件固定在船體平臺上，方位軸28一端通過軸承安裝在軸架21內(nèi)，方位軸28另一端用緊固件與支臂27連接安裝，在支臂27上側(cè)兩端用緊固件分別安裝連接軸架22、23，在軸架22、23內(nèi)通過軸承分別活動安裝俯仰軸30、29，俯仰軸29、30另一端用緊固件與框架26連接安裝，在框架26兩端側(cè)用緊固件安裝連接軸架24、25，在軸架24、25內(nèi)通過軸承活動安裝交叉俯仰軸31，在交叉俯仰軸31上用緊固件安裝連接天線13。
專利摘要本實用新型公開了一種三軸式船載天線陀螺穩(wěn)向裝置，它由陀螺、解調(diào)器、比相器、速度環(huán)、三軸座架、激磁源、航向發(fā)送器等部分組成。利用陀螺慣性元件直接安裝在天線座上，構(gòu)成自身穩(wěn)定系統(tǒng)，達(dá)到天線波束指向不變目的。并本實用新型還具有穩(wěn)定性能好、波束指向穩(wěn)定精度高、成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、克服跟蹤“死區(qū)”等特點，不但適用船載，而且還適用飛機裝載等各種口徑天線作穩(wěn)向裝置。
文檔編號H01Q1/27GK2136460SQ92231278
公開日1993年6月16日 申請日期1992年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月21日
發(fā)明者溫桂森, 劉維明, 李景發(fā), 李繼瓊, 王麗霞, 李雪芬, 張建民, 何彭生, 張殿君, 楊國珍, 呂忠霞, 劉桂芬 申請人:機械電子工業(yè)部石家莊第五十四研究所