CN109980330A - 一种x-y轴天线座及天线*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种X‑Y轴天线座及天线***，包括X轴机构和Y轴机构，X轴机构和Y轴机构固定连接，Y轴机构固定设置有支臂，X‑Y型天线座通过支臂与天线机构连接；X轴机构包括X轴和第一制动模块；Y轴机构包括Y轴和第二制动模块，X轴和所述Y轴正交共面设置；第一制动模块控制X轴的转动状态；第二制动模块控制Y轴的转动状态；X轴和Y轴机构固定连接，X轴可带动Y轴机构转动，Y轴可带动支臂转动；本发明通过X轴与Y轴正交共面放置，可降低所述X‑Y型天线座整体体积，使结构更为紧凑，便于所述X‑Y型天线座的整体运输；同时所述X轴与所述Y轴的正交共面设置可有效地减少转动惯量。

Description

一种X-Y轴天线座及天线***

技术领域

本发明涉及雷达天线技术领域，具体涉及一种X-Y轴天线座及天线***。

背景技术

天线座的过顶跟踪是对卫星进行实时连续跟踪的技术手段，主要应用于极轨卫星、倾斜轨道同步卫星、“动中通”设备等。

目前应用较广的天线座机构形式主要为俯仰方位型天线座和X-Y型天线座。对于俯仰方位型天线座，由于其在运行过程中存在盲锥区，无法有效实现过顶追踪，在实用性上受到一定的限制；X-Y型天线座由于其盲锥区不在顶部，而设置于X轴下方，避免俯仰方位型天线座的使用弊端，可满足天线过顶追踪的要求。

传统的X-Y型天线座需通过天线座的两轴转动以及多路的馈电以实现过顶追踪，故为保证过顶追踪的高可靠性，现有X-Y型天线座的结构设置一般体积大、重量重、转动惯量大、成本较高、安装运输时非常不便，难以实现对于天线的快速调节、组装、运输、锁紧等任务。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种X-Y轴天线座，包括X轴机构和Y轴机构，所述X轴机构和所述Y轴机构固定连接，所述Y轴机构固定设置有支臂，所述X-Y型天线座通过所述支臂与天线机构连接；所述X轴机构包括X轴和第一制动模块；所述Y轴机构包括Y轴和第二制动模块，所述X轴和所述Y轴正交共面设置；所述第一制动模块控制所述X轴的转动状态；所述第二制动模块控制所述Y轴的转动状态；所述X轴和所述Y轴机构固定连接，所述X轴可带动所述Y轴机构转动，所述Y轴可带动所述支臂转动。

较佳的，所述X轴设置为两个，且所述Y轴7设置在两所述X轴之间，所述X轴固定在所述Y轴机构上，所述Y轴贯穿所述Y轴机构。

较佳的，所述支臂固定设置在所述Y轴的两端，且所述支臂均设置有配重块；所述配重块设置于所述支臂底部。

较佳的，还包括基座，所述基座对称设置在所述Y轴机构的两侧，所述第一制动模块设置于所述基座内；所述第一制动模块包括第一转动齿轮、第一驱动齿轮、第一减速机、第一电机、第一双片齿轮、第一编码器；所述第一转动齿轮和所述第一驱动齿轮啮合连接，所述第一电机经所述第一减速机和所述第一驱动齿轮的传动带动所述第一转动齿轮运动，所述第一转动齿轮固定套接在所述X轴上，所述X轴的输出端固定在所述第二制动模块上；所述第一编码器对应所述X轴设置，所述第一双片齿轮与所述X轴啮合连接，所述第一编码器检测所述第一双片齿轮的转动从而实现对所述X轴旋转角度的测量及反馈。

较佳的，所述第二制动模块包括转台、第二双片齿轮、第二转动齿轮、第二驱动齿轮、第二减速机、第二电机、第二编码器；所述X轴端部固定在所述转台上，所述第二电机和所述第二编码器固定在所述转台底部，所述第二转动齿轮和所述第二驱动齿轮啮合连接，所述第二电机经所述第二减速机和所述第二驱动齿轮的传动带动所述第二转动齿轮运动，所述第二转动齿轮与所述Y轴相连啮合连接，所述Y轴的输出端与所述支臂相连；所述第二编码器对应所述Y轴设置，所述第二双片齿轮与所述Y轴啮合连接，所述第二编码器检测所述第二双片齿轮的转动从而实现对所述Y轴旋转角度的测量及反馈。

较佳的，所述第一转动齿轮和所述第二转动齿轮均设置为扇形。

较佳的，还设置有4个锁紧机构，分别对应设置于所述基座和所述转台、所述转台和所述支臂上，用以固定所述基座和所述转台之间，以及所述转台和所述支臂之间的相对位置。

较佳的，所述转台和所述基座之间、所述转台和所述支臂之间上均设置有机械限位结构，所述机械限位结构用于限制所述X轴和所述Y轴的转动。

一种天线***，包括天线机构和如权利要求1-8中任一项所述X-Y轴天线座；所述天线机构固定设置于所述支臂上，通过所述述X-Y型天线座的控制实现所述天线机构的指向运动。

较佳的，所述天线机构包括中部阵面块以及对称设置于所述中部阵面块的一对侧阵面块，所述中部阵面块与所述支臂固定连接，两所述侧阵面块通过翻转机构与所述中部阵面块连接，所述翻转机构实现所述天线机构的折叠和展开。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：1，本发明通过X轴与Y轴正交共面放置，可降低所述X-Y型天线座整体体积，使结构更为紧凑，便于所述X-Y型天线座的整体运输；同时所述X轴与所述Y轴的正交共面设置可有效地减少转动惯量；2，所述X轴和所述Y轴共配重，可以有效地减轻天线座的质量，降低驱动负载；3，由于能够实现对于X轴和Y轴的力和力矩平衡，因而不需要通过蜗轮蜗杆来实现自锁，能够较好的提升工作效率，减少电机的驱动功率，能有效地降低成本；4，模块化设计，分体式布局，装配难度较低，伺服控制简单可靠；5，天线***增加运输装置，所述运输装置可带动所述X-Y型天线座以及天线整体运输，由于所述X-Y型天线座整体结构紧凑，且所述天线结构的可折叠，可保证天线***整体结构不超过道路运输的限高，具有极佳的机动性。

附图说明

图1为本发明所述X-Y型天线座的整体结构图；

图2为所述X轴机构的结构视图；

图3为所述Y轴机构的结构视图；

图4为所述X轴和所述Y轴的位置视图；

图5为本发明所述天线***实施例三的整体结构图；

图6为所述天线机构的运动视图；

图7为所述翻转机构的俯视图；

图8为所述翻转机构的局部视图；

图9为本发明所述天线***实施例四的整体结构图。

图中数字表示：

1-支臂；2-Y轴机构；3-锁紧机构；4-配重块；5-X轴机构；6-基座；7-Y轴；8-第二编码器；9-第二双片齿轮；10-第二转动齿轮；11-第二驱动齿轮；12-第二减速机；13-第二电机；14-转台；15-第一转动齿轮；16-第一驱动齿轮；17-第一减速机；18-第一电机；19-X轴；20-第一双片齿轮；21-第一编码器；22-天线机构；23-中部阵面块；24-侧阵面块；25-曲柄；26-连杆；27-丝杠；28-滑块；29-伺服电机；30-减速机；31-运输装置。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

如图1所示，图1为本发明所述X-Y型天线座的整体结构图；本发明所述X-Y型天线座包括X轴机构5和Y轴机构2，所述X轴机构5和所述Y轴机构2固定连接，所述Y轴机构2固定设置有支臂1，所述X-Y型天线座通过所述支臂1与天线机构连接；所述X轴机构5包括X轴19和第一制动模块；所述Y轴机构2包括Y轴7和第二制动模块，所述X轴19和所述Y轴7正交共面设置。所述第一制动模块控制所述X轴19的转动状态；所述第二制动模块控制所述Y轴7的转动状态；所述X轴19和所述Y轴机构2固定连接，所述X轴19可带动所述Y轴机构2转动，所述Y轴7可带动所述支臂1转动，通过所述X轴19和所述Y轴7的共同调节，可对固定在所述支臂1上的天线阵面进行角度调节。

较佳的，所述X轴19设置为两个，且所述Y轴7设置在两所述X轴19之间，所述X轴19固定在所述Y轴机构2上，所述Y轴7贯穿所述Y轴机构2，从而实现所述Y轴7与所述X轴19的正交共面。所述X轴19与所述Y轴7的正交共面设置，可降低所述X-Y型天线座整体体积，使结构更为紧凑，便于所述X-Y型天线座的整体运输，同时所述X轴19与所述Y轴7的正交共面设置可有效地减少转动惯量。

所述支臂1优选固定设置在所述Y轴7的两端，且所述支臂1均设置有配重块4；较佳的，所述配重块4设置于所述支臂1底部，从而实现所述X轴19和所述Y轴7共配重的设计，避免所述X轴19和所述Y轴7单独配重带来的整体结构体积、质量、能耗过大等问题。

同时所述X轴19和所述Y轴7共配重的设计能够实现对于X轴19和Y轴7的力和力矩平衡，因而不需要通过蜗轮蜗杆来实现自锁，能够较好的提升工作效率，减少电机的驱动功率，有效降低成本。

实施例二

所述X-Y型天线座包括所述支臂1、所述Y轴机构2、所述配重块4、所述X轴机构5、基座6。

如图2、图3、图4所示，图2为所述X轴机构5的结构视图；图3为所述Y轴机构2的结构视图；图4为所述X轴19和所述Y轴7的位置视图；所述第一制动模块包括第一转动齿轮15、第一驱动齿轮16、第一减速机17、第一电机18、第一双片齿轮20、第一编码器21；所述第二制动模块包括转台14、第二双片齿轮9、第二转动齿轮10、第二驱动齿轮11、第二减速机12、第二电机13、第二编码器8。

所述基座6对称设置在所述Y轴机构2的两侧，所述第一转动齿轮15、所述第一驱动齿轮16、所述第一减速机17、所述第一电机18均设置在一侧的所述基座6中，所述第一转动齿轮15和所述第一驱动齿轮16啮合连接，所述第一电机18经所述第一减速机17和所述第一驱动齿轮16的传动带动所述第一转动齿轮15运动，所述第一转动齿轮15固定套接在所述X轴19上，所述X轴19的输出端固定在所述转台14上，从而可实现所述第一电机18驱动所述转台14在一定角度范围的转动。

较佳的，所述X轴19的输出端与所述转台14的壳体通过螺栓及胀紧套相连。

所述第一编码器21设置在另一侧的所述基座6中，所述第一编码器21对应所述X轴19设置，所述第一双片齿轮20与所述X轴19啮合连接，所述第一编码器21检测所述第一双片齿轮20的转动从而实现对所述X轴19旋转角度的测量及反馈，所述第一双片齿轮20降低传动间隙，提高所述第一编码器21的测量精度。所述转台14及所述基座6上设置有机械限位结构，保证所述X轴19转动在限制范围之内，避免所述转台14转动幅度过大。

所述第二电机13和所述第二编码器8固定在所述转台14底部，所述第二转动齿轮10和所述第二驱动齿轮11啮合连接，所述第二电机13经所述第二减速机12和所述第二驱动齿轮11的传动带动所述第二转动齿轮10运动，所述第二转动齿轮10与所述Y轴7相连啮合连接，所述Y轴7的输出端与所述支臂1相连，从而可实现所述第二电机13驱动所述支臂1的转动。

所述第二编码器8对应所述Y轴7设置，所述第二双片齿轮9与所述Y轴7啮合连接，所述第二编码器8检测所述第二双片齿轮9的转动从而实现对所述Y轴7旋转角度的测量及反馈，所述第二双片齿轮9可降低传动间隙，提高所述第二编码器8的测量精度。所述转台14及所述支臂1上设有机械限位机构，保证所述Y轴7转动在限制范围之内，避免所述支臂1转动幅度过大。

所述第一转动齿轮15和所述第二转动齿轮10均优选设置为扇形，在保证所述第一制动模块和所述第二制动模块在有效调节角度范围内正常制动的同时，降低所述第一制动模块和所述第二制动模块的整体重量和体积，保证所述X-Y型天线座整体结构紧凑。

所述X-Y型天线座还设置有4个锁紧机构3，分别对应设置于所述基座6和所述转台14、所述转台14和所述支臂1上，用以固定所述基座6和所述转台14之间，以及所述转台14和所述支臂1之间的相对位置，锁紧所述X轴19和所述Y轴7，避免在运输过程中天线及天线座的晃动，保证所述X-Y型天线座整体结构的安全性和稳定性

较佳的，所述基座6为铸造成型，比强度大；所述转台14采用减轻腔设计，所述转台14内设置有加强筋板，用以加固所述转台14的整体结构，在降低所述转台14整体重量的同时保证所述转台14的强度及稳定性。

本发明所述X-Y型天线座采用分体式布局，能够有效地降低装配难度，在所述转台14及所述基座6表面开设多个方形孔，便于故障检测及零件拆装，测试性及维修性强。同时驱动及角度反馈均采用消隙措施，能够显著的提高控制精度。

本发明所述X-Y型天线座工作盲区是在X轴方向低仰角时沿所示X轴19两端无穷远处的地平线上，本发明所述X轴19的转动范围是-30度～30度，避开两端的“盲锥区”以实现较佳的过顶追踪效果。

实施例三

如图5所示，图5为本发明所述天线***的整体结构图；本发明所述天线***包括所述X-Y型天线座和天线机构22，所述天线机构22固定设置于所述支臂1上，通过所述述X-Y型天线座的控制实现所述天线机构22的指向运动。

如图6所示，图6为所述天线机构的运动视图；所述天线机构22包括中部阵面块23以及对称设置于所述中部阵面块23的一对侧阵面块24，所述中部阵面块23与所述支臂1固定连接，两所述侧阵面块24通过翻转机构与所述中部阵面块23连接，所述翻转机构可实现所述天线机构22的折叠和展开。

如图7和图8所示，图7为所述翻转机构的俯视图，图8为所述翻转机构的局部视图；所述翻转机构包括曲柄25、连杆26、丝杠27和滑块28，所述连杆26的两端分别对应设置在所述中部阵面块23和所述侧阵面块24上，所述丝杠27设置在所述中部阵面块23上，所述滑块28设置在所述丝杠27上，所述滑块28和所述丝杠27螺纹连接，所述曲柄25的一端与所述滑块28连接，另一端与所述侧阵面块24连接，通过所述丝杠27的转动从而实现所述滑块28沿所述丝杠27延伸方向的水平移动，从而实现所述天线机构22的折叠和展开。

对应所述丝杠27设置有伺服电机29和减速机30，所述丝杠27通过平键与所述减速机30的空心轴联接，所述丝杠27两端螺纹旋向相反。工作时，所述伺服电机29经所述减速机30直接带动所述丝杠27实现转动，所述滑块28同时向所述丝杠27中间或两端平动，所述连杆26和所述曲柄25的随动带动两所述侧阵面块24同时展开或撤收。

较佳的，在所述丝杠27对应位置设置接近开关，通过所述接近开关保证所述滑块28在设计行程范围内运动。

所述丝杠27优选设置为T型丝杠，可以保证所述天线机构22在工作状态和撤收状态之间的任意位置自锁。所述侧阵面块24和所述中部阵面块23之间还设置有联接销轴活动连接，所述天线机构22的撤收与展开过程即所述侧阵面块24绕所述联接销轴转动的过程，所述联接销轴对应的手动插销处有凹凸台定位，保证所述天线机构22多次翻转的阵面重复精度。

为保证所述翻转机构稳定进行，所述丝杠27的驱动力矩T_q的计算公式为：

其中，d₂为所述丝杠27的中径；F_T为所述丝杠27的轴向力；S为所述丝杠27的导程；ρ_v为所述丝杠27的当量摩擦角；π为圆周率；ε为安全系数，一般取1.5。

通过所述丝杠27驱动力矩T_q的计算公式，并根据所述天线机构22翻转过程中所述滑块28的总行程以及翻转的设计时间，可计算对应所需选用的所述伺服电机29和所述减速机30参数，从而进行精确的结构设置，保证所述天线机构22快速有效的翻转。

实施例四

如图9所示，图9为本发明所述天线***在本实施例的整体结构图，所述天线***还包括运输装置31，所述运输装置为在所述X-Y型天线座底部设置的车轮架和车轮，通过车辆等运输工具可将所述天线***进行地面运输。

较佳的，所述运输装置31还设置有支撑脚，所述X-Y型天线座可通过所述支撑脚固定在地面等支撑面上；所述支撑脚设置为可折叠收起的结构，便于对所述天线***的位置固定以及运输移动状态的快速切换。

所述天线***增加运输装置，所述运输装置可带动所述X-Y型天线座以及天线整体运输，由于所述X-Y型天线座整体结构紧凑，且所述天线结构的可折叠，可保证天线***整体结构不超过道路运输的限高，具有极佳的机动性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种X-Y轴天线座，其特征在于，包括X轴机构和Y轴机构，所述X轴机构和所述Y轴机构固定连接，所述Y轴机构固定设置有支臂，所述X-Y型天线座通过所述支臂与天线机构连接；所述X轴机构包括X轴和第一制动模块；所述Y轴机构包括Y轴和第二制动模块，所述X轴和所述Y轴正交共面设置；所述第一制动模块控制所述X轴的转动状态；所述第二制动模块控制所述Y轴的转动状态；所述X轴和所述Y轴机构固定连接，所述X轴可带动所述Y轴机构转动，所述Y轴可带动所述支臂转动。

2.如权利要求1所述的X-Y轴天线座，其特征在于，所述X轴设置为两个，且所述Y轴7设置在两所述X轴之间，所述X轴固定在所述Y轴机构上，所述Y轴贯穿所述Y轴机构。

3.如权利要求2所述的X-Y轴天线座，其特征在于，所述支臂固定设置在所述Y轴的两端，且所述支臂均设置有配重块；所述配重块设置于所述支臂底部。

4.如权利要求1所述的X-Y轴天线座，其特征在于，还包括基座，所述基座对称设置在所述Y轴机构的两侧，所述第一制动模块设置于所述基座内；所述第一制动模块包括第一转动齿轮、第一驱动齿轮、第一减速机、第一电机、第一双片齿轮、第一编码器；所述第一转动齿轮和所述第一驱动齿轮啮合连接，所述第一电机经所述第一减速机和所述第一驱动齿轮的传动带动所述第一转动齿轮运动，所述第一转动齿轮固定套接在所述X轴上，所述X轴的输出端固定在所述第二制动模块上；所述第一编码器对应所述X轴设置，所述第一双片齿轮与所述X轴啮合连接，所述第一编码器检测所述第一双片齿轮的转动从而实现对所述X轴旋转角度的测量及反馈。

5.如权利要求4所述的X-Y轴天线座，其特征在于，所述第二制动模块包括转台、第二双片齿轮、第二转动齿轮、第二驱动齿轮、第二减速机、第二电机、第二编码器；所述X轴端部固定在所述转台上，所述第二电机和所述第二编码器固定在所述转台底部，所述第二转动齿轮和所述第二驱动齿轮啮合连接，所述第二电机经所述第二减速机和所述第二驱动齿轮的传动带动所述第二转动齿轮运动，所述第二转动齿轮与所述Y轴相连啮合连接，所述Y轴的输出端与所述支臂相连；所述第二编码器对应所述Y轴设置，所述第二双片齿轮与所述Y轴啮合连接，所述第二编码器检测所述第二双片齿轮的转动从而实现对所述Y轴旋转角度的测量及反馈。

6.如权利要求5所述的X-Y轴天线座，其特征在于，所述第一转动齿轮和所述第二转动齿轮均设置为扇形。

7.如权利要求5所述的X-Y轴天线座，其特征在于，还设置有4个锁紧机构，分别对应设置于所述基座和所述转台、所述转台和所述支臂上，用以固定所述基座和所述转台之间，以及所述转台和所述支臂之间的相对位置。

8.如权利要求5所述的X-Y轴天线座，其特征在于，所述转台和所述基座之间、所述转台和所述支臂之间上均设置有机械限位结构，所述机械限位结构用于限制所述X轴和所述Y轴的转动。

9.一种天线***，其特征在于，包括天线机构和如权利要求1-8中任一项的所述X-Y轴天线座；所述天线机构固定设置于所述支臂上，通过所述述X-Y型天线座的控制实现所述天线机构的指向运动。

10.如权利要求5所述的天线***，其特征在于，所述天线机构包括中部阵面块以及对称设置于所述中部阵面块的一对侧阵面块，所述中部阵面块与所述支臂固定连接，两所述侧阵面块通过翻转机构与所述中部阵面块连接，所述翻转机构实现所述天线机构的折叠和展开。