CN113346242B - 倍角变化的天线俯仰波束控制结构及操控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种倍角变化的天线俯仰波束控制结构及操控方法，包括：主反射天线壳体、副反射天线、馈源、电机和轴角转换器；主反射天线壳体内侧设置副反射天线，主反射天线壳体和副反射天线之间设置馈源；电磁波信号通过馈源辐射到主反射天线壳体后，由主反射天线壳体反射到副反射天线上，副反射天线将电磁波信号反射通过主反射天线壳体并照射目标；副反射天线连接并通过轴角转换器调整角度，轴角转换器连接电机并通过电机驱动。本发明避免了在设备外观上增加一个控制设备外壳俯仰转动的俯仰轴系，可通过连杆方式在设备内部选用小型电机驱动副反射天线的俯仰转动，实现小范围行程运动。

Description

倍角变化的天线俯仰波束控制结构及操控方法

技术领域

本发明涉及制导照射机构领域，具体地，涉及倍角变化的天线俯仰波束控制结构及操控方法。

背景技术

对于无线电半主动寻的制导武器***中，导弹在飞行过程中需要接收目标反射的回波信号，因此，需要地/舰面设备中制导照射雷达对目标进行照射。由于目标飞行过程中方位和仰角实时变化，制导照射雷达需要根据火控***的解算的目标引导数据，驱动伺服控制电机，控制方位轴系和俯仰轴系进行旋转，以使得制导照射波束能够始终对准目标进行照射，满足半主动导弹寻的过程中接收目标回波需要。

专利文献CN109462017B公开了一种圆极化单脉冲卡塞格伦天线，包括同轴设置的主反射面和副反射面、连接主反射面和副反射面的装配装置、馈源和馈电网络，所述馈源为一体化成型的圆极化单脉冲馈源，圆极化单脉冲馈源包括2×2排布的四个结构相同的圆极化馈源单元，四个圆极化馈源单元的馈电端口均与馈电网络连接。

专利文献CN110739547A涉及一种卡塞格伦天线，包括馈源天线、主反射面和副反射面以及主副反射面固定装置；所述馈源天线为喇叭天线中的圆锥喇叭，主反射面采用抛物面的形式，所述副反射面用频率选择表面来取代，该频率选择表面能够在8-14.5GHz和29-34GHz频点处产生谐振，使该频点处的电磁波表现为透射，产生较宽的辐射方向图，而在其他频点处则表现为反射，方向图较窄，对动中通***的性能提高很大，天线为双频工作，其工作频带分别为8-14.5GHz和29-34GHz，在两个工作频带内，其方向图分别包含一个波束较窄和波束较宽的辐射方向图，能够很好的应用于动中通天线***。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种倍角变化的天线俯仰波束控制结构及操控方法。

根据本发明提供的一种倍角变化的天线俯仰波束控制结构，包括：主反射天线壳体、副反射天线、馈源、电机和轴角转换器；

所述主反射天线壳体内侧设置所述副反射天线，所述主反射天线壳体和所述副反射天线之间设置所述馈源；

电磁波信号通过所述馈源辐射到所述主反射天线壳体后，由所述主反射天线壳体反射到所述副反射天线上，所述副反射天线将所述电磁波信号反射通过所述主反射天线壳体并照射目标；

所述副反射天线连接并通过所述轴角转换器调整角度，所述轴角转换器连接所述电机并通过所述电机驱动。

优选地，所述主反射天线壳体设置为半球壳体，所述副反射天线设置在所述半球壳体内侧；

所述副反射天线设置为圆形铝制平板，所述圆形铝制平板表面粘贴厚度为所述电磁波信号四分之一波长的刚性泡沫。

优选地，所述主反射天线壳体内壁设置水平极化栅，所述水平极化栅采用铜丝和涤纶丝分别作为经线和纬线交织成筛网状织物在模胎上拉伸而成。

优选地，所述副反射天线面向所述主反射天线壳体一侧设置极化栅，所述极化栅通过铜丝和涤纶丝交织组成。

优选地，所述副反射天线一侧安装在连杆机构一侧，所述连杆机构另一侧连接驱动齿轮箱，所述驱动齿轮箱连接所述电机。

优选地，所述驱动齿轮箱内部安装齿轮组和所述轴角转换器。

优选地，所述连杆机构通过所述齿轮组连接所述电机，所述电机通过所述齿轮组啮合驱动所述连杆机构转动；

所述连杆机构带动所述副反射天线转动。

优选地，所述轴角转换器连接所述齿轮组并通过所述齿轮组和所述连杆机构控制所述副反射天线转动角度。

优选地，所述连杆机构包括两个四连杆机构，所述四连杆机构通过四个连杆首尾依次连接组成；

所述馈源包括角锥形喇叭和套筒喇叭，所述角锥形喇叭通过滑块和滚轮安装在所述套筒喇叭内部，所述馈源通过所述锥形喇叭和所述套筒喇叭控制所述电磁波信号宽度。

本发明还提供一种倍角变化的天线俯仰波束控制结构的操控方法，包括以下步骤：

步骤S1，所述馈源位于焦点O，所述馈源辐射所述电磁波信号并照射在所述水平极化栅EMF上一点P，记为第一射线OP；

步骤S2，所述第一射线OP通过所述水平极化栅EMF沿水平方向反射并照射在所述极化栅GH上一点C，记为第二射线PC；

步骤S3，所述第二射线PC通过所述极化栅GH反射至目标A处，记为第三射线CA，CN设置为所述极化栅GH的法线；

步骤S4，焦点O沿水平方向与所述水平极化栅EMF交于点M并与所述极化栅GH交于点B，当所述极化栅GH处于铅垂面时，此时所述第一射线OP辐射方向为OM；

步骤S5，当所述极化栅GH由铅垂面位置转过θ角，所述极化栅GH与铅垂面BQ形成夹角QBH，∠QBH＝θ，所述第三射线CA与所述第二射线PC反向延长线形成夹角PCA，∠PCA＝2∠QBH＝2θ，所述法线CN平分∠PCA；

副反射天线每转动θ角，第三射线CA转动2θ角。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明避免了在设备外观上增加一个控制设备外壳俯仰转动的俯仰轴系，可通过连杆方式在设备内部选用小型电机驱动副反射天线的俯仰转动，实现小范围行程运动，控制大范围俯仰波束变化，降低设备集成设计的复杂性和产品重量。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为倍角变化的天线俯仰波束控制结构结构原理图；

图2为副反射天线转动结构示意图(一)；

图3为副反射天线转动结构示意图(二)

图4为副反射天线主视图；

图中所示：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1、图2和图4所示，一种倍角变化的天线俯仰波束控制结构，包括：主反射天线壳体1、副反射天线2、馈源3、电机5和轴角转换器6；主反射天线壳体1内侧设置副反射天线2，主反射天线壳体1和副反射天线2之间设置馈源3；电磁波信号通过馈源3辐射到主反射天线壳体1后，由主反射天线壳体1反射到副反射天线2上，副反射天线2将电磁波信号反射通过主反射天线壳体1并照射目标；副反射天线2连接并通过轴角转换器6调整角度，轴角转换器6连接电机5并通过电机5驱动。馈源3包括角锥形喇叭和套筒喇叭，角锥形喇叭通过滑块和滚轮安装在套筒喇叭内部，馈源3通过锥形喇叭和套筒喇叭控制电磁波信号宽度。主反射天线壳体1设置为半球壳体，副反射天线2设置在半球壳体内侧；副反射天线2设置为圆形铝制平板，圆形铝制平板表面粘贴厚度为电磁波信号四分之一波长的刚性泡沫。主反射天线壳体1内壁设置水平极化栅，水平极化栅采用铜丝和涤纶丝分别作为经线和纬线交织成筛网状织物在模胎上拉伸而成。副反射天线2面向主反射天线壳体1一侧设置极化栅9，极化栅9通过铜丝和涤纶丝交织组成。

如图2和图3所示，副反射天线2一侧安装在连杆机构4一侧，连杆机构4另一侧连接驱动齿轮箱7，驱动齿轮箱7连接电机5。驱动齿轮箱7内部安装齿轮组8和轴角转换器6。连杆机构4通过齿轮组8连接电机5，电机5通过齿轮组8啮合驱动连杆机构4转动；连杆机构4带动副反射天线2转动。轴角转换器6连接齿轮组8并通过齿轮组8和连杆机构4控制副反射天线2转动角度。连杆机构4包括两个四连杆机构，四连杆机构通过四个连杆首尾依次连接组成；

本发明还提供一种倍角变化的天线俯仰波束控制结构的操控方法，包括以下步骤：步骤S1，馈源3位于焦点O，馈源3辐射电磁波信号并照射在水平极化栅EMF上一点P，记为第一射线OP；步骤S2，第一射线OP通过水平极化栅EMF沿水平方向反射并照射在极化栅9GH上一点C，记为第二射线PC；步骤S3，第二射线PC通过极化栅9GH反射至目标A处，记为第三射线CA，CN设置为极化栅9GH的法线；步骤S4，焦点O沿水平方向与水平极化栅EMF交于点M并与极化栅9GH交于点B，当极化栅9GH处于铅垂面时，此时第一射线OP辐射方向为OM；步骤S5，当极化栅9GH由铅垂面位置转过θ角，极化栅9GH与铅垂面BQ形成夹角QBH，∠QBH＝θ，第三射线CA与第二射线PC反向延长线形成夹角PCA，∠PCA＝2∠QBH＝2θ，法线CN平分∠PCA；副反射天线2每转动θ角，第三射线CA转动2θ角。

实施例2

实施例2作为实施例1的优选例。

本发明主要通过如下结构组成：

主反射天线壳体1：为***卡塞格伦天线，内部抛物面覆一层水平极化栅由铜丝和涤纶丝分别作为经线和纬线交织而成的筛网状织物在模胎上拉伸而成；副反射天线2：副反射天线2的基材是光滑的圆形铝质平板，在其表面上粘贴了一块厚度为照射信号四分之一波长的刚性泡沫材料，再覆盖一层铜丝涤纶交织布，作为极化栅9；馈源3：:由一个角锥形喇叭和一个可以在其表面滑动的套筒喇叭构成，套筒喇叭和内部的角锥喇叭在滑动时用滑块和滚轮支撑，相互间不需要保持良好的电接触，用以波束辐射的波束宽度控制；连杆机构4：由两个四连杆机构组成，用于副反射天线2的俯仰控制；轴角转换器6和电机5：用于驱动连杆机构4，并控制副反射天线2转动的角度；底座和壳体：用于实现上述机构的安装。

该俯仰波束控制机械结构，利用了电磁波反射原理，将发射机辐射的馈源3，置于水平极化栅EMF的焦点O处，在不改变主反射天线壳体1(设备外壳)仰角时，即可实现波束俯仰方向上的控制，具体结构原理为：

电磁波束传输路径：

焦点O处馈源3辐射第一射线OP；第一射线OP经水平极化栅EMF反射后形成第二射线PC并平行反射到极化栅9GH处；第三射线CA经二次反射后通过主反射天线壳体1照射远处的空中目标。

倍角控制关系：

OM平行于水平面，CN为极化栅9GH的法线；当极化栅9GH处于铅垂面时，此时第一射线OP辐射方向为OM；

极化栅9GH转过由铅垂面位置转过θ角，即角QBH＝θ；

第三射线CA经二次反射后，与水平面OM的夹角为2θ，即角ACP＝2θ；

由此可见，通过控制副反射天线2的转动，可改变电磁波信号束的辐射角度，即副反射天线2每转过θ角，电磁波信号束可转动2θ角，进而实现天线波束的倍角控制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (3)

1.一种倍角变化的天线俯仰波束控制结构，其特征在于，包括：主反射天线壳体(1)、副反射天线(2)、馈源(3)、电机(5)和轴角转换器(6)；

所述主反射天线壳体(1)内侧设置所述副反射天线(2)，所述主反射天线壳体(1)和所述副反射天线(2)之间设置所述馈源(3)；

电磁波信号通过所述馈源(3)辐射到所述主反射天线壳体(1)后，由所述主反射天线壳体(1)反射到所述副反射天线(2)上，所述副反射天线(2)将所述电磁波信号反射通过所述主反射天线壳体(1)并照射目标；

所述副反射天线(2)连接并通过所述轴角转换器(6)调整角度，所述轴角转换器(6)连接所述电机(5)并通过所述电机(5)驱动；

所述副反射天线(2)一侧安装在连杆机构(4)一侧，所述连杆机构(4)另一侧连接驱动齿轮箱(7)，所述驱动齿轮箱(7)连接所述电机(5)；

所述驱动齿轮箱(7)内部安装齿轮组(8)和所述轴角转换器(6)；

所述连杆机构(4)通过所述齿轮组(8)连接所述电机(5)，所述电机(5)通过所述齿轮组(8)啮合驱动所述连杆机构(4)转动；

所述连杆机构(4)带动所述副反射天线(2)转动；

所述轴角转换器(6)连接所述齿轮组(8)并通过所述齿轮组(8)和所述连杆机构(4)控制所述副反射天线(2)转动角度；

所述连杆机构(4)包括两个四连杆机构，所述四连杆机构通过四个连杆首尾依次连接组成；

所述馈源(3)包括角锥形喇叭和套筒喇叭，所述角锥形喇叭通过滑块和滚轮安装在所述套筒喇叭内部，所述馈源(3)通过所述锥形喇叭和所述套筒喇叭控制所述电磁波信号宽度；

所述主反射天线壳体(1)设置为半球壳体，所述副反射天线(2)设置在所述半球壳体内侧；

所述副反射天线(2)设置为圆形铝制平板，所述圆形铝制平板表面粘贴厚度为所述电磁波信号四分之一波长的刚性泡沫；

所述主反射天线壳体(1)内壁设置水平极化栅，所述水平极化栅采用铜丝和涤纶丝分别作为经线和纬线交织成筛网状织物在模胎上拉伸而成。

2.根据权利要求1所述倍角变化的天线俯仰波束控制结构，其特征在于：所述副反射天线(2)面向所述主反射天线壳体(1)一侧设置极化栅(9)，所述极化栅(9)通过铜丝和涤纶丝交织组成。

3.一种权利要求1所述倍角变化的天线俯仰波束控制结构的操控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，所述馈源(3)位于焦点O，所述馈源(3)辐射所述电磁波信号并照射在所述水平极化栅EMF上一点P，记为第一射线OP；

步骤S2，所述第一射线OP通过所述水平极化栅EMF沿水平方向反射并照射在所述极化栅(9)GH上一点C，记为第二射线PC；

步骤S3，所述第二射线PC通过所述极化栅(9)GH反射至目标A处，记为第三射线CA，CN设置为所述极化栅(9)GH的法线；

步骤S4，焦点O沿水平方向与所述水平极化栅EMF交于点M并与所述极化栅(9)GH交于点B，当所述极化栅(9)GH处于铅垂面时，此时所述第一射线OP辐射方向为OM；

步骤S5，当所述极化栅(9)GH由铅垂面位置转过θ角，所述极化栅(9)GH与铅垂面BQ形成夹角QBH，∠QBH＝θ，所述第三射线CA与所述第二射线PC反向延长线形成夹角PCA，∠PCA＝2∠QBH＝2θ，所述法线CN平分∠PCA；

副反射天线(2)每转动θ角，第三射线CA转动2θ角。

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