3/6-upu型并聯(lián)機(jī)構(gòu)天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種基于3/6-UPU型Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)的天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。用于航天遙感、衛(wèi)星“三遙”技術(shù)(遙感、遙測(cè)、遙控技術(shù))及衛(wèi)星通信的天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與伺服控制系統(tǒng)、饋源饋線系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱:天、伺、饋)組成天線系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遙感、遙測(cè)和遙控信息獲取和指令，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信信息傳遞和處理。尤其是能夠獲取衛(wèi)星、運(yùn)載火箭等飛行器有效空域的遙測(cè)信號(hào)和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)過(guò)頂“盲區(qū)”的連續(xù)跟蹤天線系統(tǒng)，圓滿解決天線超半球工作空域，即俯仰:-5°?185°，方位:0°?360° (假設(shè)水平面位置天線俯仰角為0°或180° )的任意位姿連續(xù)跟蹤。本發(fā)明技術(shù)方案屬于機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]天線反射體部分一般有:主反射器面板、背架結(jié)構(gòu)、中心體、平衡重結(jié)構(gòu)，副反射器和調(diào)焦裝置及其支撐結(jié)構(gòu)或前饋支撐結(jié)構(gòu)組成；天線座部分一般有:天線座支撐結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)軸系及傳動(dòng)裝置、饋線和線纜纏繞裝置、數(shù)據(jù)檢測(cè)傳遞裝置和安全保護(hù)裝置組成。
[0003]目前，世界上公知的航天遙感、衛(wèi)星“三遙”技術(shù)(遙感、遙測(cè)、遙控技術(shù))所采用經(jīng)典的俯仰-方位型(EL-AZ型)天線，俯仰-方位型天線在天線天頂位置存在著一個(gè)無(wú)法“過(guò)頂”連續(xù)跟蹤的“盲錐”區(qū)域，盲錐區(qū)域的大小(即盲錐的錐頂角)取決于天線與飛行器的距離和飛行器水平飛行速度。對(duì)低軌遙感天線至今尚未圓滿解決“過(guò)頂”連續(xù)跟蹤的問(wèn)題。先引入一個(gè)天線跟蹤“盲錐區(qū)”的概念，經(jīng)典的俯仰-方位型天線座在跟蹤目標(biāo)時(shí)，天線方位角速度:β = V/(R*cos ε )(式中:V為目標(biāo)飛行的水平速度；R為天線到目標(biāo)的直線距離；ε為天線仰角；β為天線方位角速度)，當(dāng)目標(biāo)從天線天頂附近通過(guò)時(shí)，仰角ε —90°，cose — 0，β —°°。但電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率是有限的，天線轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度也是有限的，在一定的驅(qū)動(dòng)功率下，天線只能跟蹤某一仰角以下的目標(biāo)，在俯仰-方位型天線天頂附近存在無(wú)法連續(xù)跟蹤的“盲錐區(qū)”。
[0004]目前，工程實(shí)際中俯仰-方位型(EL-AZ型)天線在天線天頂位置存在著一個(gè)無(wú)法“過(guò)頂”連續(xù)跟蹤的“盲錐”區(qū)域，無(wú)法采用經(jīng)典的俯仰-方位型天線實(shí)現(xiàn)在天線天頂位置“過(guò)頂”連續(xù)跟蹤。只能選擇避開(kāi)衛(wèi)星運(yùn)行軌道經(jīng)過(guò)天線天頂跟蹤盲區(qū)的位置建造衛(wèi)星地面站天線。
[0005]傳統(tǒng)經(jīng)典的遙感遙測(cè)低軌衛(wèi)星天線設(shè)計(jì)一般采用俯仰-方位型(EL-AZ型)天線座，其存在過(guò)頂“盲錐區(qū)”，俯仰-方位型天線無(wú)法在衛(wèi)星過(guò)頂“盲錐區(qū)”空域連續(xù)跟蹤衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)信號(hào)不間斷連續(xù)工作的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于已有技術(shù)存在的問(wèn)題提供一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)過(guò)頂“盲區(qū)”的連續(xù)跟蹤天線系統(tǒng)，圓滿解決天線半球工作空域任意姿態(tài)連續(xù)跟蹤，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星信號(hào)和數(shù)據(jù)不間斷連續(xù)工作的需求。由于求解并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程反解較為容易，易于實(shí)現(xiàn)伺服控制。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是:利用并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有剛度大、精度高、速度快、承載能力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕和控制便捷等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，而且并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程反解求解便捷容易，易于實(shí)現(xiàn)伺服控制。應(yīng)用于遙感遙測(cè)低軌衛(wèi)星天線的設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)。采用3/6-UPU型Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為天線座，采用空間六套直線伸縮驅(qū)動(dòng)裝置聯(lián)結(jié)上、下兩個(gè)平臺(tái)，六套直線伸縮驅(qū)動(dòng)裝置上端匯交后分別通過(guò)一虎克鉸(萬(wàn)向鉸)與上平臺(tái)連接，其下端分別各自通過(guò)一虎克鉸(萬(wàn)向鉸)與下平臺(tái)連接，構(gòu)成Stewart平臺(tái)機(jī)構(gòu)。6套直線伸縮裝置通過(guò)上端3個(gè)、下端6個(gè)，共9個(gè)虎克鉸(萬(wàn)向鉸)分別與上、下平臺(tái)鏈接，構(gòu)成3/6-UPU型Stewart機(jī)構(gòu)天線座架。上平臺(tái)通過(guò)法蘭接口與各種形式的天線反射體聯(lián)結(jié)，下平臺(tái)與地基固定，也可以與其他載體機(jī)架(如:車(chē)輛、艦船和飛行器等骨架)聯(lián)結(jié)構(gòu)成機(jī)動(dòng)天線系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)3/6-UPU型Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)的空間機(jī)構(gòu)分析、綜合和理論推導(dǎo)，合理選取六套直線驅(qū)動(dòng)裝置的桿長(zhǎng)、伸縮長(zhǎng)度和空間角度，實(shí)現(xiàn)天線工作空域達(dá)到俯仰:-5°?185°，方位:0°?360° (假設(shè)水平面為俯仰角為0°或180° )的超半球工作空域的大范圍轉(zhuǎn)動(dòng)角度運(yùn)動(dòng)位置無(wú)奇異位問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)航天遙感、遙測(cè)和遙控天線超半球工作空域連續(xù)跟蹤的天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。該發(fā)明與相應(yīng)的饋源系統(tǒng)和伺服控制系統(tǒng)構(gòu)成的天線系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星、運(yùn)載火箭等飛行器有效空域的遙測(cè)信號(hào)和數(shù)據(jù)，圓滿解決過(guò)頂跟蹤“盲區(qū)”問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)超半球工作空域無(wú)跟蹤盲區(qū)的一種特種天線系統(tǒng)。
[0008]根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0009]—種并聯(lián)機(jī)構(gòu)天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，由一個(gè)天線反射體聯(lián)結(jié)一個(gè)天線座架構(gòu)成，其特征在于所述天線座架的結(jié)構(gòu)是:六個(gè)伺服電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)六個(gè)直線伸縮驅(qū)動(dòng)裝置，該六個(gè)直線伸縮驅(qū)動(dòng)裝置的相鄰兩上端匯交后通過(guò)一個(gè)虎克鉸(萬(wàn)向鉸)與一上平臺(tái)鉸鏈，其下端各自分別通過(guò)萬(wàn)向鉸(虎克鉸)與一下平臺(tái)鉸鏈，6套直線伸縮裝置通過(guò)上端3個(gè)、下端6個(gè)，共9個(gè)虎克鉸(萬(wàn)向鉸)分別與上、下平臺(tái)鏈接，構(gòu)成一種基于3/6-UPU型并聯(lián)機(jī)構(gòu)天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。
[0010]上述的六個(gè)直線伸縮驅(qū)動(dòng)裝置的相鄰兩個(gè)上端匯交后通過(guò)一個(gè)虎克鉸(萬(wàn)向鉸)與所述上平臺(tái)下底面的一個(gè)凸塊鉸連，而相鄰兩個(gè)下端各自分別通過(guò)一個(gè)虎克鉸(萬(wàn)向鉸)與所述與一塊下平臺(tái)上表面的一個(gè)凸塊鉸連。
[0011]上述的上平臺(tái)三角形，下平臺(tái)為六邊形，上平臺(tái)三角形與下平臺(tái)六邊形位置相差60°，且相互平行安裝。
[0012]上述的上平臺(tái)與天線反射體固定連接，所述下平臺(tái)與地基機(jī)架或天線載體機(jī)架連接。
[0013]上述的天線反射體的結(jié)構(gòu)是:一個(gè)中心體外圍有背架結(jié)構(gòu)，背架結(jié)構(gòu)上表面架設(shè)主反射器面板，中心體和背架結(jié)構(gòu)通過(guò)一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)安裝副反射器和饋源。
[0014]本發(fā)