專利名稱：車載衛(wèi)星通信天線的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線。
背景技術：
在許多衛(wèi)星通信系統中使用的衛(wèi)星通信天線是定向性天線，而在車載衛(wèi)星通信系統中，天線須在其承載平臺移動過程中無定向地改變方位和姿態(tài)。車載衛(wèi)星通信要求車體移動停止后，能迅速地搜索捕獲通信衛(wèi)星信號并開始通信工作；一些高性能要求的車載衛(wèi)星通信系統，甚至在車體移動過程中，要求天線實時跟蹤、始終對準同步通信衛(wèi)星，進行不間斷的衛(wèi)星移動通信。為此，車載衛(wèi)星通信系統不僅要求控制分系統能在天線姿態(tài)變化過程中，實時地提供天線正確的指向控制信息，還要求天線結構及跟蹤隨動系統具備重量輕、慣量小、響應速度快、傳動精度高、穩(wěn)定可靠等優(yōu)良結構性能。
目前車載衛(wèi)星通信天線的結構一般由水平方位組件、俯仰組件、饋源極化組件實行相互聯結、支承并配以饋電波導及轉動關節(jié)等與控制分系統共同總成。
公知技術中的車載衛(wèi)星通信天線，構成其跟蹤隨動系統的各組件驅動傳動結構，例如水平方位組件和俯仰組件的驅動傳動結構，多采用一級蝸桿蝸輪付或大小齒輪付變速傳動，其結構重量大、傳動精度不高，特別是正反方向轉換時存在傳動間隙，不利于快速搜捕衛(wèi)星信號或實時跟蹤的控制需要；又例如饋源極化組件中集電饋源±90°的正反向迴轉驅動傳動結構，雖因傳動扭矩不大而多采用橡塑同步齒帶傳動，但其在溫度劇變、晝夜溫差很大的野外使用場合、以及其抗風沙、抗鹽堿、抗老化、等使用性能方面都存在明顯缺陷。
公知技術中的車載衛(wèi)星通信天線，其俯仰組件中構成拋物面體支承的主承力支架多采用整體板式結構或定向天線中的框架式結構，它們均存在自重大、抗風能力差而致穩(wěn)定可靠性差等缺陷。

發(fā)明內容
本實用新型要解決的技術問題是
1.為了克服現有車載衛(wèi)星通信天線中構成跟蹤隨動系統的各組件驅動傳動結構重量大、存在換向傳動間隙、傳動精度不高的缺陷，本實用新型提供一種慣量小、無換向傳動間隙的適于三軸伺服指向控制的驅動傳動結構。
2.為了克服現有車載衛(wèi)星通信天線中支承拋物面體的主承力支架自重大而抗風能力差的結構缺陷，提供一種自重輕、剛度強、適于車載的主承力支架結構。
本實用新型解決其技術問題采用的技術方案如下一種衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，由方位平臺和實現360°指向的方位驅動傳動結構組成的方位組件4，通過與其實行轉動連接的天線底座5穩(wěn)固聯結在車體搭載平臺上；由聯結支承拋物面體6、饋源托架2、氣動撐桿7的主承力支架和俯仰底座及實現0～165°俯仰指向的俯仰驅動傳動結構組成的俯仰組件3，通過其底部的俯仰底座在方位組件4的方位平臺上實行固定聯結；承托著集電饋源和實現其±90°指向的驅動傳動結構以及通信收發(fā)器件的饋源極化組件1，在饋源托架2上面對著拋物面體6固定；如上實行相互聯結、支承的各組件和構件，配以饋電波導和轉動關節(jié)并實現與三軸伺服指向控制分系統匹配總成。
上述各組件和構件進一步的聯結、支承關系如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，圖中可見饋源極化組件1在梯狀饋源托架2的橫梯上面對拋物面體6固定，而饋源托架2雙側末端支承孔在俯仰組件3的俯仰轉動軸上形成滑動配合，氣動撐桿7借助俯仰組件3上的氣動撐桿座撐持著饋源托架2；饋源托架2與拋物面體6之間的工況夾角大小，由饋源托架2上的止動桿8和組件3上固定的止動塊9之間相對位置決定，如圖4和圖1左上角的A局部放大圖所示；拋物面體6則利用主承力支架上特定的連接單元進行聯結固定，如圖5、圖6所示。
如上所述的方位組件4、俯仰組件3、饋源極化組件1均有其獨立的驅動傳動結構，以實現其覆蓋范圍的指向運動，其主要特征是各組件的驅動傳動結構均分別采用了以伺服電機驅動和以鋼絲繩及大、小繩輪傳動的結構。
如上驅動傳動結構中，由伺服電機直接或經配有的減速器與小繩輪形成鍵傳動連接，鋼絲繩跨繞在大、小繩輪上傳動大繩輪，鋼絲繩的二自由端在大繩輪上兩側對稱壓緊固定，并反向交叉緊繞在大、小繩輪上；鋼絲繩可以多根并列繞制呈并列等距分布或單根多圈繞制呈多圈平行分布結構；還可以根據傳動扭矩的大小和結構尺寸的許可選擇鋼絲繩直徑和大、小繩輪直徑比，本實用新型的鋼絲繩直徑范圍為0.8～4毫米；大、小繩輪直徑之比為2∶1-15∶1。
如上所述，本實用新型的特征還在于俯仰組件3中聯結支承拋物面體6的主承力支架采用了盒式單臂雙支承結構，如圖5、圖6、圖7所示；該盒式單臂雙支承結構的雙支承端與俯仰大繩輪結合組成一體。
本實用新型的有益效果和優(yōu)點如下1.采用伺服電機和鋼絲繩及大、小繩輪的驅動傳動結構，傳動構件重量輕、慣量小、又無傳動間隙，特別是在正反方向頻繁變化的指向伺服控制中其傳動精度高、響應速度快，適于與多軸數控伺饋系統匹配，實現快速衛(wèi)星跟蹤，本實用新型與三軸數控伺饋系統配套使用后，達到快速衛(wèi)星信號捕獲時間僅39秒，顯示出該驅動傳動結構突出的和顯著的功效。
2.采用伺服電機和鋼絲繩及大、小繩輪的驅動傳動結構，其結構緊湊、輕巧、占空比小、且輸出扭矩大、適于車載衛(wèi)星通信系統使用。
3. 本實用新型所述的驅動傳動結構能在環(huán)境、氣候條件惡劣的場合長時間使用，具有使用壽命長，使用維護簡便等優(yōu)點。
4. 本實用新型所述的拋物面體主承力支架采用了盒式單臂雙支承結構，和俯仰大繩輪結合組成一體后，大大提高了結構強度和剛度，其承載能力和抗風能力顯著提高，系統運行更加穩(wěn)定、可靠。


圖1是本實用新型實際工況時的側向構造圖，圖中左上角顯示了A的局部放大圖，顯示了俯仰角度調節(jié)結構。圖中標注的65.50°為實際工況特征角度，此時拋物面體6處垂直位置。
圖2是本實用新型實際工況時的正向構造圖。
圖3是本實用新型位于收藏狀態(tài)——即俯仰角度為0時的側向構造圖。
圖4是本實用新型最大俯仰角度時側向構造圖，其最大俯仰角度為169°。
圖5是本實用新型實際工況時側后向立體構造圖。
以下結合本實用新型的實施例對附圖進一步說明圖6是俯仰組件3的側后向立體構造圖，圖中省略了拋物面體6。
圖7是件3-1盒式單臂雙支承主承力支架的外形結構圖。
圖8是俯仰組件沿俯仰轉動軸3-2的軸向剖視結構圖。
圖9是俯仰組件沿小繩輪3-5的軸向剖視結構圖。
圖10是水平方位組件4與天線底座5的連接結構剖視圖，該視圖也是圖11的A-A剖視圖。
圖11是水平方位組件4的俯視結構圖。
圖12是單頭鋼絲繩繞組繞制走向圖。
圖13是單頭鋼絲繩繞組繞制走向及二端繩頭緊固方位分布圖。
圖14是饋源極化組件1的實施例結構圖。
以上各圖中件號名稱詳見附后明細表具體實施方式
本實用新型實施例是以車載1.2米～2.40米天線為設計范圍，以1.8米規(guī)格Ku頻段天線為標準實施例，其結構件的基礎材料以合金鋁材為主。
在圖6中，件3-1即為盒式單臂雙支承結構的主承力支架，在本實施例中件3-1采用2.5毫米合金鋁板和8毫米鋁筋條鉚接而成。
件3-2即為俯仰轉動軸，支承在俯仰底座3-7的雙側軸承孔座中，軸的雙端留有饋源托架2的支承軸伸，左側軸伸的最外端裝有波導關節(jié)座以供各類饋電波導的活動連接，其結構可進一步參見圖8。
件3-3為大繩輪，套裝在俯仰轉動軸上，用鍵實行傳動鏈接；大繩輪的雙側端面與件3-1的雙支承內側面配合聯結組成一體，因此大繩輪的轉動將使主承力支架3-1及俯仰轉動軸3-2及波導關節(jié)座一起轉動。
件3-5為小繩輪，與帶減速器的伺服電機3-6形成鍵傳動連接并支承在俯仰底座3-7雙側軸承孔座中，且與件3-2俯仰轉動軸平行，其結構可參見圖9。
件3-4為緊繞在大、小繩輪上的鋼絲繩繞組，鋼絲繩繞組二自由端在大繩輪上固定，其繞制及繩頭的固定方式詳見圖11、圖12、圖13及說明。
伺服電機的驅動輸出力矩將由大小繩輪的直徑之比得以放大，本實施例中采用3頭并列繞組，傳動鋼絲繩為多股絞合不銹鋼鋼絲繩，標稱直徑為2.5毫米，大小繩輪直徑之比為6.4∶1。
件3-7為俯仰底座，其底平面M即為俯仰組件3與方位組件4的結合平面。
件3-8為固定在俯仰轉動軸端的波導關節(jié)座，用以活動連接饋電波導組件。
件3-9為氣動撐桿座，固定在主承力支架的單臂側面。
件3-10為一組4腳天線連接單元，即拋物面體6的連接單元，分別在主承力支架中，上段兩側固定，其4個安裝孔與拋物面體6上的安裝孔適配。
在圖7中，進一步顯示了件3-9、件3-10與件3-1的連接結合關系。
在圖8中，進一步揭示了圖6中各構件的相互連接關系，件3-1雙支承內側面與件3-3俯仰大繩輪兩側端面配合聯結組成一體；件3-2俯仰轉動軸的雙端留有饋源托架2的支承軸伸空擋，而省略了件2的實體，軸的左側最外端則固定著波導關節(jié)座3-8。
在圖9中，顯示了小繩輪3-5與伺服電機3-6及俯仰底座3-7的連接支承關系。
在圖10中，顯示了水平方位組件4及其與天線底座5的連接結構，圖中4-1為方位大繩輪，與本組件的滾動軸承外圈結合構成一體，方位平臺4-5則與本組件的滾動軸承內圈結合構成一體，其上端面M即為與俯仰底座3-7的結合平面；帶減速器的伺服電機4-4在方位平臺上固定，小繩輪4-3與伺服電機減速器構成鍵傳動連接并支承在方位平臺下方的軸承孔座中，且與大繩輪軸心線平行；件4-2為跨繞在大、小繩輪上的鋼絲繩繞組，其繩頭在大繩輪上壓緊固定，本實施例中采用了4頭繞組，鋼絲繩為多股絞合不銹鋼鋼絲繩，其標稱直徑為2.5毫米，大小繩輪的直徑比為7∶1；件5為天線底座，天線底座與大繩輪的下側平面結合連成一體，從而構成與方位組件4的轉動連接關系；當天線底座5在車體搭載平臺上穩(wěn)固聯結之后，方位平臺及其上面的俯仰組件3，將在伺服電機的驅動和鋼絲繩傳動下作水平方位轉動，而伺服電機及小繩輪則隨方位平臺形成行星轉動。
在圖11中，圖中局部剖視顯示了在大繩輪4-1上鋼絲繩4-2繩頭被C字型壓板4-6壓緊固定的結構狀況，而C字型壓板則在大繩輪4-1體內的切向孔中配合定位，且由大繩輪上的徑向螺釘止緊，從而將鋼絲繩繩頭牢固壓緊。俯仰組件傳動鋼絲繩、集電饋源傳動鋼絲繩其壓緊固定方式與上述類同。
在圖12、13中，顯示了本實用新型各組件傳動結構中，單頭鋼絲繩繞組的繞制走向和二端繩頭在大繩輪上由壓板壓緊固定的方位分布。一般當其中一端繩頭由壓板壓緊固定之后，將鋼絲繩在大繩輪上緊繞一周后引出，反向交叉繞過小繩輪后回繞大繩輪一周，然后在第一繩頭的對稱方向由C字型壓板壓緊固定另一端繩頭。當采用多頭繞組時，可以在大繩輪上等距并列設置固定繩頭的壓板即可。
在圖14中，顯示了本實用新型饋源極化組件1的實施例結構。其中件1-1是帶減速器的集電饋源驅動伺服電機、件1-2是集電饋源傳動鋼絲繩、件1-3是高頻頭、件1-4是饋源口、件1-5是二次反射面，件1-2在伺服電機驅動下，傳動件1-3和件1-4等構成的集電饋源作±90°的迴轉。件1-6是前后夾持支架，可在饋源座架1-7上移動后固定，前后夾持支架用于夾持并穩(wěn)定集電饋源各構件。
本實施例中集電饋源傳動鋼絲繩是直徑為1.2毫米的多股絞合不銹鋼鋼絲繩，采用雙根并列繞制，大、小繩輪的直徑比為2∶1。
件號明細表
權利要求1.一種衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，由方位平臺及方位驅動傳動結構組成的方位組件(4)，通過與其實行轉動連接的天線底座(5)穩(wěn)固聯結在車體搭載平臺上；由聯結支承拋物面體(6)、饋源托架(2)、氣動撐桿(7)的主承力支架和俯仰底座及俯仰驅動傳動結構組成的俯仰組件(3)，通過其底部的俯仰底座在方位組件(4)的方位平臺上實行固定聯結；承托著集電饋源和集電饋源驅動傳動結構以及通信收發(fā)器件的饋源極化組件(1)，在饋源托架(2)上面對著拋物面體(6)固定；如上實行相互聯結、支承關系的各組件和構件，配以饋電波導和轉動關節(jié)并實現與三軸伺服指向控制分系統匹配總成，其特征是各組件的驅動傳動結構均分別采用了以伺服電機驅動和以鋼絲繩及大、小繩輪傳動的結構。
2.如權利要求1所述的衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，其特征是聯結支承拋物面體(6)的主承力支架(3-1)采用了盒式單臂雙支承結構。
3.如權利要求1所述的衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，其特征是各組件的驅動傳動結構中，由伺服電機直接或經配有的減速器與小繩輪形成鍵傳動連接，鋼絲繩跨繞在大、小繩輪上，鋼絲繩的二自由端在大繩輪上兩側對稱壓緊固定，并反向交叉緊繞在大、小繩輪上。
4.如權利要求2所述的衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，其特征是聯結支承拋物面體(6)的主承力支架(3-1)的雙支承內側面與俯仰大繩輪(3-3)雙側端面配合聯結組成一體。
5.如權利要求3所述的衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，其特征是緊繞在大、小繩輪上的鋼絲繩呈多根并列等距分布或單根多圈平行分布結構。
6.如權利要求1所述的衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，其特征是方位組件(4)、俯仰組件(3)、饋源極化組件(1)的驅動傳動結構中分別采用了2.5毫米、2.5毫米、1.2毫米直徑的多股絞合不銹鋼鋼絲繩。
7.如權利要求1所述的衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，其特征是方位組件(4)、俯仰組件(3)、饋源極化組件(1)的驅動傳動結構中的大、小繩輪直徑之比分別為7∶1、6.4∶1、2∶1。
專利摘要一種衛(wèi)星移動通信中的車載衛(wèi)星通信天線，方位組件(4)通過與其實行轉動連接的天線底座(5)聯結在車體平臺上；聯結支承拋物面體(6)、饋源托架(2)的俯仰組件(3)，在方位組件(4)的方位平臺上固定；承托著集電饋源和通信收發(fā)器件的饋源極化組件(1)，在饋源托架(2)上面對著拋物面體(6)安裝；如上相互聯結支承并配以饋電波導實現與三軸伺服指向控制系統匹配總成的本實用新型，其特征是各組件均采用了以伺服電機驅動和以鋼絲繩及大、小繩輪傳動的驅動傳動結構；并且聯結支承拋物面體(6)的主承力支架采用了盒式單臂雙支承結構，本實用新型具有傳動精度高、響應速度快及運行穩(wěn)定可靠的優(yōu)點，適于與三軸伺服控制系統匹配，在車載衛(wèi)星通信系統中使用。
文檔編號H01Q3/08GK2694516SQ03210640
公開日2005年4月20日 申請日期2003年9月15日 優(yōu)先權日2003年9月15日
發(fā)明者徐詠明, 倪汝高, 沈亦章 申請人:上海賽天通信技術有限公司