CN107732458A - 一种微波通信车载天线的旋转定向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微波通信车载天线的旋转定向装置，包括固定底座，固定底座内安装有旋转电机，旋转电机的旋转轴上套接有旋转轴，旋转轴的外表面套接有圆球台座，圆球台座顶端中心装有俯仰电机，俯仰电机的伸缩轴顶端镶嵌有俯仰台架，固定底座的下表面安装有控制电路，控制电路包括微控制器模块，微控制器模块的SPI端口连接有信号采集模块，微控制器模块的GPIO端口连接有驱动调节模块，微控制器模块的UART端口连接有蓝牙通信模块；固定底座的侧边还安装有太阳能供电模块，太阳能供电模块为控制电路和各个电机供电。本发明能够精准实现对车载天线的旋转速度以及俯仰角的调节控制，且能够进行短程无线传输，便于进行上位机远程控制。

Description

一种微波通信车载天线的旋转定向装置
技术领域
本发明涉及天线装置领域，具体为一种微波通信车载天线的旋转定向装置。
背景技术
车载卫星天线是安装在汽车上的一种卫星天线，车载卫星天线接收就是接收卫星传送的电视信号，只要在卫星信号有效覆盖区内，都可以有效地接收，是真正的无缝链接，这就是***的移动接收。接收***节目是一种享受，移动***接收更是最高的追求，试想一下，无论走到哪里，无论坐在车上还是船上，都能收看到实时播出的电视节目，那是多么惬意的事情啊。移动接收中天线是相对“固定”的，这是相对于接收卫星而言的，必须时刻对准卫星，才能接收到***信号，否则什么也收不到。
由于车载天线是不停移动的，当车子移动到不同的位置时卫星信号的最佳接收方向和俯仰角也不相同，因此需要实时对天线进行实时位置调节，才能保证最佳的通信效果；但是现有的旋转调节装置一般结构较为复杂，安装麻烦，功耗高，且旋转定向调节精度较低，不能够很好地满足实际的需求。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种微波通信车载天线的旋转定向装置，包括固定底座，所述固定底座采用不锈钢材料制成，四周开凿有螺纹安装孔，固定底座的上表面中心开凿有圆形通孔，圆形通孔内安装有旋转电机，所述旋转电机的底座卡接在通孔内，旋转电机的旋转轴上套接有旋转轴，所述旋转轴的外表面套接有圆球台座，所述圆球台座为中心开孔的圆球，圆球台座的顶端中心开凿有凹槽，凹槽内固定安装有俯仰电机，所述俯仰电机的伸缩轴顶端镶嵌有俯仰台架，所述俯仰台架的截面，上表面开凿有安装孔，用于固定支撑天线；
所述固定底座的下表面还开凿安装卡槽，卡槽内安装有集成电路板，集成电路板上焊接有控制电路，所述控制电路包括微控制器模块，所述微控制器模块的SPI端口连接有信号采集模块，微控制器模块的GPIO端口连接有驱动调节模块，微控制器模块的UART端口连接有蓝牙通信模块；固定底座的侧边还安装有太阳能供电模块，所述太阳能供电模块为控制电路和各个电机供电。
作为本发明一种优选的技术方案，所述微控制器模块包括微控制器芯片，所述微控制器芯片外接有复位电路和时钟晶振组成最小***，微控制器芯片外接有数据存储器和定时器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述信号采集模块包括传感器组，所述传感器组的输出端连接有信号调理单元，所述传感器组包括位置传感器、俯仰传感器和转速传感器，位置传感器固定在圆球台座表面，俯仰传感器固定在俯仰台架下表面，转速传感器固定在俯仰电机和旋转电机的转轴上。
作为本发明一种优选的技术方案，所述信号调理单元包括信号放大器，信号放大器的输出端连接有滤波器，滤波器输出滤波信号至模数转换器，模数转换器输出数字信号至微控制器芯片。
作为本发明一种优选的技术方案，所述驱动调节模块包括功率放大器，所述功率放大器的输出端连接有电子调速器，所述电子调速器连接至俯仰电机和旋转电机的驱动端。
作为本发明一种优选的技术方案，所述蓝牙通信模块包括蓝牙信号收发器和蓝牙适配器，所述蓝牙适配器用于与蓝牙设备进行配对，所述蓝牙信号收发器与微控制器芯片之间连接有编解码器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述太阳能供电模块包括太阳能电池板，所述太阳能电池板的输出端连接有光伏逆变器，所述光伏逆变器的输出端连接有线性稳压器，所述线性稳压器输出稳定直流信号。
作为本发明一种优选的技术方案，所述旋转轴的顶端套接有直齿轮，所述圆球台座内部套接有锥齿轮，所述直齿轮与锥齿轮相耦合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过设置圆球台座，以旋转电机带动旋转轴转动，实现旋转转速的调整，设置俯仰电机实现对俯仰台架进行天线俯仰角的高度调节，通过直齿轮与锥齿轮的相互耦合，提高了圆球台座与旋转轴直接的联动性，减小转动时的传输损耗，便于进行天线旋转的速度控制，将旋转主体设置为圆球状，可以有效减小旋转时的阻力；
(2)本发明通过设置信号采集模块，对旋转机构进行旋转参数擦剂，利用微控制器模块进行参数分析并且执行调节算法，利用驱动调节模块输出反馈调节信号，对于旋转定向机构进行反馈调节控制，从而提高对天线旋转定向的控制精度，满足高精度的要求；
(3)本发明通过设置蓝牙通信模块，利用蓝牙传输协议实现近程数据传输，将监控电路采集的信号实时传输至上位机，利用上位机做进一步的调控处理，传输速度快控制方便。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为控制电路结构框图。
图中：1-固定底座；2-旋转电机；3-旋转轴；4-圆球台座；5-俯仰电机；6-俯仰台架；7-控制电路；8-微控制器模块；9-信号采集模块；10-驱动调节模块；11-蓝牙通信模块；12-太阳能供电模块；
301-直齿轮；302-锥齿轮；
801-微控制器芯片；802-数据存储器；803-定时器；
901-传感器组；902-信号调理单元；
1001-功率放大器；1002-电子调速器；
1101-蓝牙信号收发器；1102-蓝牙适配器；1103-编解码器；
1201-太阳能电池板；1202-光伏逆变器；1203-线性稳压器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「中」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向和位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
实施例：
如图1和2所示，本发明提供了一种微波通信车载天线的旋转定向装置，包括固定底座1，所述固定底座1采用不锈钢材料制成，四周开凿有螺纹安装孔，固定底座1的上表面中心开凿有圆形通孔，圆形通孔内安装有旋转电机2，所述旋转电机2的底座卡接在通孔内，旋转电机2的旋转轴上套接有旋转轴3，所述旋转轴3的外表面套接有圆球台座4，所述旋转轴3的顶端套接有直齿轮301，所述圆球台座4内部套接有锥齿轮302，所述直齿轮301与锥齿轮302相耦合；所述圆球台座4为中心开孔的圆球，圆球台座4的顶端中心开凿有凹槽，凹槽内固定安装有俯仰电机5，所述俯仰电机5的伸缩轴顶端镶嵌有俯仰台架6，所述俯仰台架6的截面，上表面开凿有安装孔，用于固定支撑天线；所述固定底座1用于固定支撑整个旋转装置，固定底座1通过固定螺丝固定在汽车车板上，所述旋转电机2转动时，带动旋转轴3转动，旋转轴3通过直齿轮301与锥齿轮302相耦合，从而与圆球台座4相耦合，实现圆球台座1的整体转动，所述俯仰电机5用于实现上下高度的俯仰调节，从而带动俯仰台架6实现俯仰角度的调整；
所述固定底座1的下表面还开凿安装卡槽，卡槽内安装有集成电路板，集成电路板上焊接有控制电路7，所述控制电路7包括微控制器模块8，所述微控制器模块8的SPI端口连接有信号采集模块9，微控制器模块8的GPIO端口连接有驱动调节模块10，微控制器模块8的UART端口连接有蓝牙通信模块11；固定底座1的侧边还安装有太阳能供电模块12，所述太阳能供电模块12为控制电路7和各个电机供电；所述控制电路7用于进行自动调整控制，所述微控制器模块8用于对整个装置进行反馈控制调整，所述信号采集模块9用于进行整个装置参数的实时采集操作，所述驱动调节模块10油微控制器模块8控制对旋转定向机构的驱动电机进行调节，所述蓝牙通信模块11用于将控制电路7采集到的数据传输至上位机，作进一步分析和处理，所述太阳能供电模块12用于给整个装置供电；
所述微控制器模块8包括微控制器芯片801，所述微控制器芯片801外接有复位电路和时钟晶振组成最小***，微控制器芯片801外接有数据存储器802和定时器803；该芯片该系列单片机具有高效、稳定、***电路简单、性价比高等优点，内置10位高精度A/D转换器，非常适合本***的设计使用，所述微控制器芯片801用于进行采集数据分析以及指令输出控制，所述数据存储器802用于进行数据存储扩展，定时器803用于进行计时定时控制；
所述信号采集模块9包括传感器组901，所述传感器组901的输出端连接有信号调理单元902，所述传感器组901包括位置传感器、俯仰传感器和转速传感器，位置传感器固定在圆球台座4表面，俯仰传感器固定在俯仰台架6下表面，转速传感器固定在俯仰电机5和旋转电机2的转轴上；其中位置传感器用于采集当前圆球台座4转动的方向位置，俯仰传感器用于采集当前俯仰台架6的俯仰高度角，转速传感器用于采集俯仰电机5和旋转电机2的转速新型，采集到的数据传输至信号调理单元902进行处理分析；
所述信号调理单元902包括信号放大器，信号放大器的输出端连接有滤波器，滤波器输出滤波信号至模数转换器，模数转换器输出数字信号至微控制器芯片801；信号放大器将信号采集模块9采集到的信号进行放大，放大得到的数据通过滤波器进行滤波操作，滤波后得到的纯净信号通过模数转化器转换成数字信号，数字信号输入至微控制器芯片801；
所述驱动调节模块10包括功率放大器1001，所述功率放大器1001的输出端连接有电子调速器1002，所述电子调速器1002连接至俯仰电机5和旋转电机2的驱动端；微控制器芯片801根据接收到的信号与原始程序设定值，判断当前的姿态和旋转速度是否满足最佳需求，当不满足要求时，微控制器芯片801根据算法计算得到反馈调节指令，输出信号至功率放大器1001，利用功率放大器1001输出功率调整信号，进而通过电子调速器1002改变俯仰电机5或者旋转电机2的转速和俯仰状态；
所述蓝牙通信模块11包括蓝牙信号收发器1101和蓝牙适配器1102，所述蓝牙适配器1102用于与蓝牙设备进行配对，所述蓝牙信号收发器1101与微控制器芯片801之间连接有编解码器1103；所述蓝牙适配器1102用于与蓝牙智能设备进行配对，所述编解码器1103用于进行蓝牙信号编码和解码操作，得到的编码信号通过蓝牙信号收发器1101转换成蓝牙信号并且发送出去；
所述太阳能供电模块12包括太阳能电池板1201，所述太阳能电池板1201的输出端连接有光伏逆变器1202，所述光伏逆变器1202的输出端连接有线性稳压器1203，所述线性稳压器1203输出稳定直流信号；所述太阳能电池板1201将太阳能转换成电能，输出的电能通过光伏逆变器1201进行逆变并得到交流信号，输出的交流信号一路直接连接至线性稳压器1203转换成直流稳压信号，给微控制器芯片801供电，同时光伏逆变器1202输出的交流电直接给俯仰电机5或者旋转电机2供电。
综上所述，本发明的主要特点在于：
(1)本发明通过设置圆球台座，以旋转电机带动旋转轴转动，实现旋转转速的调整，设置俯仰电机实现对俯仰台架进行天线俯仰角的高度调节，通过直齿轮与锥齿轮的相互耦合，提高了圆球台座与旋转轴直接的联动性，减小转动时的传输损耗，便于进行天线旋转的速度控制，将旋转主体设置为圆球状，可以有效减小旋转时的阻力；
(2)本发明通过设置信号采集模块，对旋转机构进行旋转参数擦剂，利用微控制器模块进行参数分析并且执行调节算法，利用驱动调节模块输出反馈调节信号，对于旋转定向机构进行反馈调节控制，从而提高对天线旋转定向的控制精度，满足高精度的要求；
(3)本发明通过设置蓝牙通信模块，利用蓝牙传输协议实现近程数据传输，将监控电路采集的信号实时传输至上位机，利用上位机做进一步的调控处理，传输速度快控制方便。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种微波通信车载天线的旋转定向装置，其特征在于：包括固定底座(1)，所述固定底座(1)采用不锈钢材料制成，四周开凿有螺纹安装孔，固定底座(1)的上表面中心开凿有圆形通孔，圆形通孔内安装有旋转电机(2)，所述旋转电机(2)的底座卡接在通孔内，旋转电机(2)的旋转轴上套接有旋转轴(3)，所述旋转轴(3)的外表面套接有圆球台座(4)，所述圆球台座(4)为中心开孔的圆球，圆球台座(4)的顶端中心开凿有凹槽，凹槽内固定安装有俯仰电机(5)，所述俯仰电机(5)的伸缩轴顶端镶嵌有俯仰台架(6)，所述俯仰台架(6)的截面，上表面开凿有安装孔，用于固定支撑天线；
所述固定底座(1)的下表面还开凿安装卡槽，卡槽内安装有集成电路板，集成电路板上焊接有控制电路(7)，所述控制电路(7)包括微控制器模块(8)，所述微控制器模块(8)的SPI端口连接有信号采集模块(9)，微控制器模块(8)的GPIO端口连接有驱动调节模块(10)，微控制器模块(8)的UART端口连接有蓝牙通信模块(11)；固定底座(1)的侧边还安装有太阳能供电模块(12)，所述太阳能供电模块(12)为控制电路(7)和各个电机供电。
2.根据权利要求1所述的一种微波通信车载天线的旋转定向装置，其特征在于：所述微控制器模块(8)包括微控制器芯片(801)，所述微控制器芯片(801)外接有复位电路和时钟晶振组成最小***，微控制器芯片(801)外接有数据存储器(802)和定时器(803)。
3.根据权利要求1所述的一种微波通信车载天线的旋转定向装置，其特征在于：所述信号采集模块(9)包括传感器组(901)，所述传感器组(901)的输出端连接有信号调理单元(902)，所述传感器组(901)包括位置传感器、俯仰传感器和转速传感器，位置传感器固定在圆球台座(4)表面，俯仰传感器固定在俯仰台架(6)下表面，转速传感器固定在俯仰电机(5)和旋转电机(2)的转轴上。
4.根据权利要求3所述的一种微波通信车载天线的旋转定向装置，其特征在于：所述信号调理单元(902)包括信号放大器，信号放大器的输出端连接有滤波器，滤波器输出滤波信号至模数转换器，模数转换器输出数字信号至微控制器芯片(801)。
5.根据权利要求1所述的一种微波通信车载天线的旋转定向装置，其特征在于：所述驱动调节模块(10)包括功率放大器(1001)，所述功率放大器(1001)的输出端连接有电子调速器(1002)，所述电子调速器(1002)连接至俯仰电机(5)和旋转电机(2)的驱动端。
6.根据权利要求1所述的一种微波通信车载天线的旋转定向装置，其特征在于：所述蓝牙通信模块(11)包括蓝牙信号收发器(1101)和蓝牙适配器(1102)，所述蓝牙适配器(1102)用于与蓝牙设备进行配对，所述蓝牙信号收发器(1101)与微控制器芯片(801)之间连接有编解码器(1103)。
7.根据权利要求1所述的一种微波通信车载天线的旋转定向装置，其特征在于：所述太阳能供电模块(12)包括太阳能电池板(1201)，所述太阳能电池板(1201)的输出端连接有光伏逆变器(1202)，所述光伏逆变器(1202)的输出端连接有线性稳压器(1203)，所述线性稳压器(1203)输出稳定直流信号。
8.根据权利要求1所述的一种微波通信车载天线的旋转定向装置，其特征在于：所述旋转轴(3)的顶端套接有直齿轮(301)，所述圆球台座(4)内部套接有锥齿轮(302)，所述直齿轮(301)与锥齿轮(302)相耦合。
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