采用用于防反沖天線運動的諧波驅(qū)動器的可運輸雷達的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及可運輸天氣雷達，其具有：雷達電子器件，其功能性地定位在海拔高度接頭上方；以及框架上部結(jié)構(gòu)，其旋轉(zhuǎn)地連接到海拔高度接頭，拋物線雷達天線安裝到海拔高度接頭上，以適應(yīng)于多普勒天氣雷達應(yīng)用。雷達具有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件，其安裝在海拔高度接頭和諧波驅(qū)動單元下方并且支撐海拔高度接頭和諧波驅(qū)動單元，諧波驅(qū)動單元定位在海拔高度接頭中，使得天線可以在旋轉(zhuǎn)改變期間沒有顯著反沖的情況下進行旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)接頭中的中空中心允許電子器件纜線穿過接頭的中間，并且向下穿過旋轉(zhuǎn)組件而延伸到雷達基座中或附近的電子器件。
【專利說明】采用用于防反沖天線運動的諧波驅(qū)動器的可運輸雷達

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體涉及雷達。更具體地，本發(fā)明涉及多普勒雷達，其具有位于海拔高度定位系統(tǒng)之上的所有必要的電氣發(fā)射和接收部件。甚至更加具體地，本發(fā)明涉及利用諧波驅(qū)動器以定位天線組件的天氣雷達。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]可運輸天氣雷達包括:雷達電子器件，其功能性地定位在海拔高度接頭上方；框架上部結(jié)構(gòu)，其旋轉(zhuǎn)地連接到海拔高度接頭；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件，其安裝在海拔高度接頭和驅(qū)動組件下方并且支撐海拔高度接頭和驅(qū)動組件，雷達天線安裝在海拔高度接頭和驅(qū)動組件上；以及諧波驅(qū)動單元，其定位在海拔高度接頭中，使得天線可以在旋轉(zhuǎn)改變期間沒有顯著反沖的情況下進行旋轉(zhuǎn)。具有中空中心的方位角驅(qū)動組件包括用于天線組件的方位角旋轉(zhuǎn)的諧波驅(qū)動組件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0003]在形成本公開的一部分的附圖中示出了結(jié)合有本發(fā)明的特征的雷達，其中:
[0004]圖1為整個雷達在其操作取向中的透視圖；
[0005]圖2為雷達在其操作取向中的后部透視圖；
[0006]圖3為上部結(jié)構(gòu)的透視圖，其附接有電子艙室組件，但是移除了雷達天線和波導(dǎo)管；
[0007]圖4A為雷達的俯視圖，示出了雷達部件的位于方位角連接部上方的部分；
[0008]圖4B為雷達的左側(cè)正視圖，示出了雷達部件的位于方位角連接部上方的部分；
[0009]圖4C為將左收發(fā)器連接到雷達天線的左波導(dǎo)管的俯視透視圖；
[0010]圖4D為將左收發(fā)器連接到雷達天線的左波導(dǎo)管的另一個透視圖；
[0011]圖5為安裝到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件上的海拔高度驅(qū)動組件的透視圖，其中框架上部結(jié)構(gòu)和雷達天線被移除；
[0012]圖6為海拔高度驅(qū)動組件的分解透視圖，示出了處于組件的前側(cè)和后側(cè)上的帕爾帖冷卻器；
[0013]圖7為致動器驅(qū)動的海拔高度接頭組件的分解透視圖；
[0014]圖7A為與海拔高度驅(qū)動組件殼體分離的組裝的致動器驅(qū)動的海拔高度接頭組件的插入透視圖；
[0015]圖8為被動式或非驅(qū)動的海拔高度接頭組件的分解透視圖；
[0016]圖8A為與海拔高度驅(qū)動組件殼體分離的組裝的被動式或非驅(qū)動的海拔高度接頭組件的插入透視圖；
[0017]圖9為沿著圖6中的線A— A截取的海拔高度驅(qū)動組件的水平截面圖；
[0018]圖10為基座的一個實施例的透視圖，其中方位角驅(qū)動組件安裝在該基座上；
[0019]圖11為在相對于方位角驅(qū)動組件的匹配位置中延伸穿過滑環(huán)罐組件中心的光纖數(shù)據(jù)傳輸通道的透視圖；
[0020]圖12為方位角驅(qū)動組件的分解透視圖，其中覆蓋件被移除；
[0021]圖13為沿著圖11中的線B— B截取的方位角驅(qū)動組件的豎直截面圖；
[0022]圖14A和14B為雷達收發(fā)器的透視圖，其中圖14B示出了維護覆蓋件被移除的收發(fā)器；
[0023]圖15為位于海拔高度驅(qū)動組件內(nèi)的中頻數(shù)字轉(zhuǎn)換器的部件示意圖；以及
[0024]圖16為雷達中的主要電氣部件的功能示意圖。

【具體實施方式】
[0025]參考附圖以便更好地理解本發(fā)明的功能和結(jié)構(gòu)，從圖1中可以看到，雷達10包括拋物線天線11以及定位在拋物線天線11中心內(nèi)的正模饋電喇機12。饋電喇機12利用四個支撐支架13與天線表面間隔開并被支撐在天線表面上方，這些支撐支架將饋電喇叭相對于天線表面53定位在最佳發(fā)射和接收部位處。一對波導(dǎo)管14沿著頂部的兩個支架13定位并且由這兩個支架支撐，由此將饋電喇叭12中的水平和豎直腔室通過在天線表面中形成的孔口而與電子器件艙室16和16'連接，如圖所示。一對伴隨波導(dǎo)管15在每個側(cè)前部波導(dǎo)管上將天線表面孔口與電子器件艙室橋接。這些艙室16是“鞍囊”子組件模塊16，其保持用于發(fā)射、接收和處理雷達能量分量的電子器件，并且由雷達10的上部結(jié)構(gòu)框架17支撐。這些子組件通過螺栓連接到框架17上，并且可以被移除以根據(jù)需要進行維護和更換。三個附加隔室40位于框架17的上表面上，并且還可以根據(jù)需要來保持電子器件。
[0026]結(jié)合圖1，從圖2中可以看到，天線11和框架上部結(jié)構(gòu)17安裝在海拔高度驅(qū)動子組件20上，使得上部結(jié)構(gòu)17能夠與所附接的天線11 一起相對于支撐雷達基部28的水平面上下旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的范圍為大約-12度至109度。上部結(jié)構(gòu)17包括由相對的一對海拔高度接頭22、22^旋轉(zhuǎn)地支撐的焊接的側(cè)支撐面板25、25^，左側(cè)的支撐面板25'由定位在驅(qū)動子組件20中的諧波驅(qū)動器驅(qū)動和控制，右側(cè)的支撐面板響應(yīng)于左側(cè)的諧波驅(qū)動器的運動而被動地旋轉(zhuǎn)。海拔高度驅(qū)動組件由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)26旋轉(zhuǎn)地支撐,該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)座置在基座18和金屬基部28上并且由基座和金屬基部支撐。基部28焊接到基座18的下部部分，并且可以通過螺栓連接到另一個支撐結(jié)構(gòu)(未示出)，例如移動拖車組件，以允許容易地移動和運輸雷達10，或者可以利用安裝螺栓或拉力螺釘連接到靜止的混凝土基部以形成固定工位。
[0027]額外參考圖3，電子器件容納在通過螺栓連接到每個上部結(jié)構(gòu)側(cè)面板25、25'上的鞍囊隔室16中，并且通過一系列流體管進行冷卻，這些流體管蜿蜒穿過每個隔室以從電氣系統(tǒng)吸收熱，并且將熱傳遞到定位在上部結(jié)構(gòu)17下方的冷卻部件的組件29。每個組件29包括帕爾帖冷卻板31、熱交換器32和冷卻風扇30，它們安裝在一起以便于去除上部結(jié)構(gòu)外殼內(nèi)的熱。可以注意到，多個這樣的冷卻組件29定位在上部結(jié)構(gòu)上不同部位處，例如海拔高度驅(qū)動組件20的前部和后部上，以及隔室16的內(nèi)表面上。
[0028]上部結(jié)構(gòu)還支撐有三個附加隔室40，多種電子器件可以保持在這些隔室中。優(yōu)選地，中心隔室40保持IFD數(shù)字轉(zhuǎn)換器(參見圖15和16)。在中心隔室的右側(cè)或左側(cè)，一個向下傾斜的隔室40可以保持基座控制器，另一個隔室可以保持溫度控制器。
[0029]在每個側(cè)子組件模塊16下方，泵34通過螺栓連接到模塊16的下表面，以將冷卻劑流體驅(qū)動到每個模塊16之后和上部結(jié)構(gòu)17的側(cè)面板25中，并且驅(qū)動返回到每個冷卻組件29。另外，泵34還可以將流體泵送到每個上部隔室40中的熱交換器，以冷卻這些隔室中的電子器件，其中隔室40中的溫度控制器根據(jù)用戶選擇的溫度調(diào)節(jié)設(shè)定而控制泵34。優(yōu)選地，AN(海軍航空)配件和管件將用作從泵34到每個模塊內(nèi)的各個熱交換器的流體管道。這種布置形成冷卻充壓室，以用于容納在模塊16、16'中的電子器件、隔室40中的電子器件、以及控制框架17的海拔高度運動的驅(qū)動致動器。這樣的主動冷卻允許較高功率的雷達發(fā)射電子器件定位在隔室16和40中，同時保留較為容易的維護入口。
[0030]跨越側(cè)面板25、25'的前邊緣，通過將天線螺栓連接到在天線框架41中形成的周邊凹部43中，天線安裝框架41剛性地支撐天線11，如圖所示。天線11包括一體的基部部分52，該一體的基部部分從天線上的內(nèi)拋物線反射性表面53向后延伸，以提供平的基部，該平的基部的尺寸形成為用以匹配凹部43并且用于利用螺栓將天線的后部剛性地固定到框架41。
[0031 ] 現(xiàn)在參考圖4A-4D，可以看到，一對前波導(dǎo)管14定位到天線11的內(nèi)部上，并且由支架13支撐。一對孔口 37定位在天線11中，以允許每個前波導(dǎo)管14的一個端部配合到天線，同時允許雷達信號橫穿天線以從正模饋電喇叭13進行發(fā)射和接收。對應(yīng)的一對后波導(dǎo)管15在孔口 37處將波導(dǎo)管14的最后側(cè)部分連接到模塊16中的波導(dǎo)管發(fā)射端口 38。如圖4C-4D所示，后波導(dǎo)管15的形狀形成為便于經(jīng)由天線11將雷達波發(fā)射到由模塊16容納的收發(fā)器電子器件以及從該收發(fā)器電子器件接收雷達波。有關(guān)雷達10中使用的波導(dǎo)管的構(gòu)造和定位的進一步的討論將被省略，原因是波導(dǎo)管的使用和構(gòu)造在工業(yè)中是已知的，并且對于本文所述的發(fā)明的完全理解而言不是必要的。
[0032]如圖5所示，海拔高度驅(qū)動組件20可旋轉(zhuǎn)地安裝到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件26上。海拔高度驅(qū)動組件20包括每一側(cè)上的旋轉(zhuǎn)海拔高度接頭22，這些接頭通過內(nèi)部驅(qū)動系統(tǒng)彼此沿軸向?qū)剩邕M一步討論的。組件的殼體56用作旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件26和框架上部結(jié)構(gòu)17之間的豎直支撐框架，并且通?？梢杂慑懺熹摷纬?，或者由實心鋼件精密加工而成。殼體56的中空內(nèi)部保持海拔高度驅(qū)動部件和冷卻系統(tǒng)。殼體56包括形成的側(cè)延伸部59，該側(cè)延伸部的尺寸形成為使得每個海拔高度接頭22上的外部安裝螺栓62匹配在上部結(jié)構(gòu)17的下部支撐面板25、25'中形成的安裝孔42。為了進行冷卻，殼體56包括通過螺栓連接到殼體56上的三個金屬檢查孔板57，其中兩個檢查孔板上安裝有冷卻組件29，如圖所示。組件20的下端部58包括卡圈構(gòu)件61，下端部58通過該卡圈構(gòu)件連接到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)26并且由該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)支撐。
[0033]現(xiàn)在參考圖6，可以看到，帕爾帖冷卻板31包括背部表面35，該背部表面延伸穿過在維護檢查孔板57中形成的孔口 39，從而在驅(qū)動組件20的內(nèi)側(cè)上提供最佳的冷卻表面?？梢岳斫?，表面35提供從與表面35相鄰地定位的容納冷卻劑的銅管的熱傳遞通路，該冷卻劑可以在驅(qū)動組件20中循環(huán)，以從關(guān)鍵的內(nèi)部部件去除熱。此外，電子部件可以安裝在表面35上或附近以用于進行冷卻。
[0034]海拔高度接頭22、22'包括旋轉(zhuǎn)組件64和64'，旋轉(zhuǎn)組件沿著軸線63彼此軸向地對準，并且經(jīng)由框架上部結(jié)構(gòu)17相對于彼此在旋轉(zhuǎn)上鎖定。旋轉(zhuǎn)組件64是被動式的，從而以與旋轉(zhuǎn)組件64'相同的角度關(guān)系提供旋轉(zhuǎn)支撐。旋轉(zhuǎn)組件64'包括驅(qū)動致動器系統(tǒng)，并且還包括冷卻夾套79，該冷卻夾套通過卷繞在夾套79內(nèi)且圍繞驅(qū)動馬達的徑向銅管連續(xù)地供應(yīng)冷卻的水。內(nèi)部泵(未示出)將液體冷卻劑從每個夾套79泵送到前述帕爾帖冷卻表面35，以便通過冷卻組件29從驅(qū)動組件64耗散熱。雖然當前盤繞的銅管是優(yōu)選的，但是發(fā)明人能夠想到使用由夾套79保持的冷卻劑貯存器，以提供較大的冷卻表面積和增強的熱去除。
[0035]現(xiàn)在參考圖7和7A，可以看到，旋轉(zhuǎn)組件64'包括一系列墊圈、O形環(huán)和夾持板，驅(qū)動致動器78通過它們可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。驅(qū)動致動器78優(yōu)選地包括中空軸、應(yīng)變波致動器，例如由位于馬薩諸塞州波士頓的諧波驅(qū)動技術(shù)(Harmonic Drive Technologies) (aka諧波驅(qū)動有限公司(aka Harmonic Drive, LLC))在其SHA型號系列下提供的諧波驅(qū)動器。驅(qū)動致動器的內(nèi)部上的傳感器(未示出)監(jiān)測驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)速度、方向和角度位置，從而可以獲得輸出軸的精確控制，并且由此獲得連接上部結(jié)構(gòu)17和天線11的接頭22的旋轉(zhuǎn)的精確控制。因為接頭22和22'之間的旋轉(zhuǎn)運動被鎖定，所以致動器78的運動引起接頭22中的響應(yīng)且同步的旋轉(zhuǎn)運動。
[0036]對于本公開而言，術(shù)語“諧波驅(qū)動器”用作對于各種工業(yè)中已知的且在20世紀50年代提出的“應(yīng)變波致動器”的通用名稱。應(yīng)變波致動器具有三個主要部分:波發(fā)生器、柔輪和圓形脊。波發(fā)生器是軸承和稱為波發(fā)生器插塞的鋼盤的組件。波發(fā)生器插塞的外表面具有被加工到精確規(guī)格的橢圓形形狀。特別設(shè)計的滾珠軸承被壓在該軸承插塞周圍，使得軸承貼合與波發(fā)生器插塞相同的橢圓形形狀。柔輪是薄壁鋼杯，在杯的開口端附近的外表面上加工有齒。大直徑的杯允許其沿徑向適形，但仍然保持扭轉(zhuǎn)剛度，并且其在一個端部處具有剛性凸臺，以提供粗糙的安裝表面。在組裝期間，波發(fā)生器在與柔輪齒相同的軸向位置中插入到柔輪中。杯的邊沿附近的柔輪壁貼合與軸承相同的橢圓形形狀，以便在其外表面上有效地產(chǎn)生橢圓形齒輪節(jié)圓直徑。柔輪具有比圓形花鍵小的兩個齒，使得當波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)一圈時，柔輪和圓形花鍵通過兩個齒而移動，由此柔輪產(chǎn)生“波狀”(由此而命名)運動。因此，當波發(fā)生器通過主功率源(通常是電動馬達或伺服機構(gòu))而旋轉(zhuǎn)時，該發(fā)生器經(jīng)由柔輪構(gòu)件沿著與主功率源相反的旋轉(zhuǎn)方向向任何連接的外部元件施加旋轉(zhuǎn)力。
[0037]這種布置的獨特運動學(xué)特性允許諧波驅(qū)動器的齒接合在齒面的兩側(cè)上，從而使得高達30%的齒輪齒在柔輪的全部旋轉(zhuǎn)期間進行接合，并且提供柔輪和功率源之間的高的力與旋轉(zhuǎn)運動的比。常規(guī)的雷達設(shè)計使用常規(guī)的馬達傳動裝置而使天線運動到期望位置，在該期望位置中，至多大約3-4%的齒輪齒嚙合。但是這種低嚙合傳動裝置通常由于齒輪齒間距和齒輪齒寬度之間的差而導(dǎo)致不期望的運動，稱為“反沖”。反沖是不期望的旋轉(zhuǎn)擺動，其可能在多軌道傳動裝置中導(dǎo)致意外的扭轉(zhuǎn)運動。當齒輪齒因年久而磨損時，這種狀況可能隨著時間而進一步增大。然而，因為諧波驅(qū)動器具有高度的齒輪嚙合，所以它們不會在運動期間導(dǎo)致反沖。除了其它優(yōu)點之外，這使得雷達天線組件能夠進行平滑的且良好的受控天空掃描，例如高精度的且可追蹤的天線位置以及雷達組件內(nèi)小馬達或伺服機構(gòu)的大功率杠桿作用。本發(fā)明結(jié)合有鍵旋轉(zhuǎn)組件中的諧波驅(qū)動器，并且將這些驅(qū)動器與輸出元件聯(lián)接，這些輸出元件加強了這樣的驅(qū)動器的防反沖特性，如將要描述的。
[0038]驅(qū)動致動器78通過靜止支撐板77利用螺栓70d連接到輸出轂71，致動器殼體利用螺栓70a連接到該支撐板，并且致動器78通過O形環(huán)76與大氣隔離。滾珠軸承73和一體的軸承/輸出驅(qū)動管72支撐驅(qū)動軸間隔件74，使得轂71和輸出驅(qū)動管可以自由地旋轉(zhuǎn)，并且依靠的上部結(jié)構(gòu)面板25'可以經(jīng)由外部螺栓70c固定到該驅(qū)動管。端蓋69利用螺栓70f連接到支撐板77，并且利用螺栓70e保持輸出密封夾持件68。環(huán)密封件66利用螺栓70g將迷宮式密封件67壓靠著夾持件68，從而防止外部大氣進入海拔高度驅(qū)動組件20內(nèi)部。
[0039]旋轉(zhuǎn)組件64具有與組件64'類似的結(jié)構(gòu)，但是省略了驅(qū)動致動器和冷卻夾套元件78和79。如圖8和8A所示，代替利用螺栓連接到致動器的旋轉(zhuǎn)轂/軸承的是，旋轉(zhuǎn)轂/軸承91具有利用螺栓連接到端蓋69和支撐板77內(nèi)部的外周邊邊緣。和在組件64'中一樣，組件包括夾持件、O形環(huán)以及墊圈，以便將海拔高度驅(qū)動組件20與外側(cè)環(huán)境在環(huán)境方面隔絕，如可以看到的。組件64省略了額外的滾珠軸承73和間隔件74，原因是組件64不包括如相對的組件64'中的驅(qū)動管。
[0040]如圖9所示，殼體56的尺寸形成為用以將驅(qū)動組件64和64'以緊密的精度接收在殼體延伸部59中。在插入到延伸部59中之后，每個驅(qū)動組件64、64'通過將靜止支撐板77利用螺栓83連接到凸緣75而緊密地固定到周邊凸緣75。此外，圍繞組件64'中的致動器78的冷卻夾套79定位在殼體56中，緊密貼合該殼體，以提供穩(wěn)定性和隔離的冷卻。夾套79內(nèi)的管件80 (未示出)的入口和出口端部連接到循環(huán)泵(參見圖2-3，泵34)，以便使冷卻劑循環(huán)到帕爾帖板35和冷卻夾套79以及從帕爾帖板和冷卻夾套，以用于從驅(qū)動致動器78連續(xù)去除熱。
[0041]如能夠理解的，驅(qū)動組件64和64'是中空的，包括在每一端上的端蓋69，端蓋利用螺栓連接到側(cè)面板附接部位42上。從而，將每一端上的端蓋69固定到框架上部結(jié)構(gòu)17上的螺栓62形成開口柱，該開口柱用于線材和纜線橫穿每個組件64、64'而向上并進入到密封的側(cè)面板25中，在該側(cè)面板處可以獲得用于保持在電氣模塊16中的電子器件的電氣觸及。優(yōu)選地，功率和位置信號導(dǎo)體橫穿非驅(qū)動的或被動式的組件64，并且用于傳遞數(shù)字化雷達數(shù)據(jù)信號的光纖纜線橫穿被驅(qū)動的組件64'。
[0042]現(xiàn)在參考圖10，可以看到，海拔高度驅(qū)動組件20旋轉(zhuǎn)地支撐在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件26上。海拔高度驅(qū)動組件20的下部部分58包括安裝卡圈61，該安裝卡圈具有螺紋孔口(未示出)的周邊布置，該螺紋孔口定位成用以接納從支撐環(huán)帶102向上延伸的一系列螺栓101。旋轉(zhuǎn)接頭封裝體116支撐在支撐環(huán)帶102內(nèi)，并且當安裝卡圈61利用螺栓連接到環(huán)帶102上時延伸并保持到海拔高度組件20的下端部58中。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器殼體81保持座置在基座18的頂部上的旋轉(zhuǎn)致動器103和冷卻夾套104。基座18包括維護進入通路84，并且其下端部焊接到基座支撐基部28上。NEMA型封裝件可以利用螺栓連接到進入通路84的周邊凸緣上，以容納各種類型的附加電子器件。例如，網(wǎng)絡(luò)路由器、功率源電子器件和基座電子器件(即用于海拔高度和旋轉(zhuǎn)組件的控制器)可以全部容納在NEMA封裝件中，以作為對類似上部結(jié)構(gòu)17上的隔室40的其它位置的可選方案。
[0043]放大的視圖11示出了定位在旋轉(zhuǎn)接頭封裝體116中且由該旋轉(zhuǎn)接頭封裝體支撐的光纖旋轉(zhuǎn)接頭107。旋轉(zhuǎn)接頭封裝體116包括由轉(zhuǎn)子支撐環(huán)111 (頂部)和定子支撐環(huán)112 (底部)支撐的單個通道滑環(huán)組件108，每個支撐環(huán)包括至少4個導(dǎo)體開口 113，線材(未示出)可以通過該導(dǎo)體開口進入定位在滑環(huán)組件108的頂部和底部上的導(dǎo)體以及從這些導(dǎo)體離開。通常，飛線式線材連接到滑環(huán)108上的頂部和底部導(dǎo)體，以允許將電力提供給方位角接頭23上方的部件并且將海拔高度命令信號提供給驅(qū)動致動器78。光纖旋轉(zhuǎn)接頭(“F0RJ”)107優(yōu)選地是單通多模式類型，例如由加拿大的焦點技術(shù)公司(FocalTechnologies Corporat1n)制造的型號N0.286?？梢钥吹?滑環(huán)108應(yīng)當是通孔類型,例如由維吉尼亞州的布萊克斯堡的Moog Components Group制造的零件號為N0.AC6275的類型，或類似類型，使得與光纖旋轉(zhuǎn)接頭107的非旋轉(zhuǎn)(下部)部分連接的光纖線路(未示出)可以橫穿滑環(huán)108的中心，并且向下穿過旋轉(zhuǎn)致動器組件121沿著垂直軸線125 (參見圖12)。消旋支架117抵靠一體地形成到安裝盤中的轉(zhuǎn)矩臂，該安裝盤圍繞和支撐光纖旋轉(zhuǎn)接頭107，使得光纖旋轉(zhuǎn)接頭107的上部部分保持與罐116和其它旋轉(zhuǎn)組件(例如天線11和上部結(jié)構(gòu)17)旋轉(zhuǎn)且鎖定對準。
[0044]現(xiàn)在參考圖12和13，滑環(huán)罐116包括固定到其下表面的安裝板122，該安裝板抵靠并利用螺栓131固定到轉(zhuǎn)盤123。輸出端蓋127利用螺栓138固定到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件殼體81，并且包括若干墊圈和密封件以將驅(qū)動組件26內(nèi)部與環(huán)境隔離。轉(zhuǎn)盤123具有下端部，該下端部延伸穿過輸出端蓋127以與輸出驅(qū)動器轂126匹配，該輸出驅(qū)動器轂在柔輪處固定到致動器103。與海拔高度驅(qū)動組件20 —樣，驅(qū)動致動器103優(yōu)選地包括中空軸、應(yīng)變波致動器，例如由位于馬薩諸塞州波士頓的諧波驅(qū)動技術(shù)(Harmonic Drive Technologies)在其SHA型號系列下提供的諧波驅(qū)動器。驅(qū)動致動器103的內(nèi)部上的傳感器(未示出)監(jiān)測驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)速度、方向和角度位置，使得能夠利用定位在基座18內(nèi)的控制器電子器件、或者附接到進入通路84或處于上部結(jié)構(gòu)17的中心隔室40中的相鄰電子器件機柜(未示出)實現(xiàn)輸出軸的精確控制。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器包括接納立管128的中空中心120，該立管延伸穿過中心120并且與立管接收器129匹配。中空中心120的底部包括引導(dǎo)圓筒139和支撐硬件141，以將致動器103支撐和固定到夾套支撐組件143上。夾套支撐組件還容納冷卻夾套104，該冷卻夾套包括銅管盤柱，該銅管盤柱圍繞致動器103并且在冷卻劑流體流過盤管時冷卻致動器103。夾套支撐組件143包括配件，該配件用于連接到銅盤管并且用于將驅(qū)動單元103固定到支撐組件143。組件143還包括引導(dǎo)銷147，該引導(dǎo)銷將組件143鎖定到基部144中，并且抵抗旋轉(zhuǎn)?；?44還包括引導(dǎo)孔口 146，該引導(dǎo)孔口提供開口，該開口用于諸如光纖纜線的線材和纜線穿過基部144進入到基座18的內(nèi)部中。
[0045]現(xiàn)在具體轉(zhuǎn)到圖13，可以看到軸承136座置在輸出蓋127上，并且通過形成在立管128中的凸緣135保持就位。該軸承保持立管128與滑環(huán)108的非旋轉(zhuǎn)下部部分靜態(tài)對準，同時允許輸出轂126和螺栓連接的轉(zhuǎn)盤123繞立管128自由旋轉(zhuǎn)。輸出轂126由致動器103內(nèi)部的軸承(未示出)支撐，該軸承由致動器103的殼體支撐。致動器103的殼體繼而由支撐組件143支撐，該支撐組件由基座18支撐。從而，在輸出轂126和轉(zhuǎn)盤123旋轉(zhuǎn)期間，轉(zhuǎn)盤123、輸出轂126和致動器103的殼體支撐雷達10的整個上部部分。但是，因為致動器103是中空的，所以立管128提供中空管道，與光纖旋轉(zhuǎn)接頭107的非旋轉(zhuǎn)下端部連接的光學(xué)通信纜線可以穿過該中空管道，向下穿過下部孔口 146并且進入到基座18中，在基座處纜線可以與基座內(nèi)的電子器件連接。與滑環(huán)108的非旋轉(zhuǎn)下部部分連接的電導(dǎo)體(未示出)也可以自由地穿過立管128而進入基座18。
[0046]旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器殼體81在其表面上形成有多個冷卻翅片135，以幫助冷卻夾套104從驅(qū)動致動器103耗散熱，并且用于保持兩個閥149。這些閥149旋轉(zhuǎn)座置在殼體81中，并且延伸穿過殼體而進入到組件26內(nèi)部。在內(nèi)部壓力由于組件26內(nèi)的內(nèi)部熱而到達預(yù)定極限且需要被釋放的情況下，閥提供壓力釋放孔口。在銅盤管升級為如前所述的用于海拔高度組件20內(nèi)的夾套79的全貯存器設(shè)計的情況下，這些閥還可以旋轉(zhuǎn)地移除，使得冷卻劑流體可以增加到冷卻夾套貯存器。
[0047]現(xiàn)在參考圖14A-14B，鞍囊隔室16包括處于電子器件隔室或艙室161中的收發(fā)器電子器件組件160。艙室161接納覆蓋件163，該覆蓋件利用多個閂鎖169和密封墊圈固定到該艙室。當覆蓋件利用閂鎖169定位在隔室161之上時，隔室161受到保護并與環(huán)境隔離。艙室161可以利用螺栓162固定到上部結(jié)構(gòu)側(cè)面板25，但是后電子器件通信端口(未示出)提供從艙室161的后表面進入到依靠的側(cè)面板25中的進入通路，使得一個或多個光纖通信纜線以及高速數(shù)據(jù)和電力纜線可以從收發(fā)器組件160延伸到海拔高度組件20中。如上所述，海拔高度接頭22和22'在附接點42處附接到側(cè)面板25，每個側(cè)面板具有中空空間，這樣的通信和電力線路可以延伸穿過該中空空間而不會經(jīng)歷旋轉(zhuǎn)扭曲。旋轉(zhuǎn)接頭116和光纖旋轉(zhuǎn)接頭107還用于這樣的通信和電力線路橫穿旋轉(zhuǎn)組件26而進入基座18。
[0048]艙室160保持功率源168、雷達發(fā)射器167和雷達接收器166。波導(dǎo)管端口 38利用螺栓連接到后波導(dǎo)管15上，使得來自發(fā)射器167的射頻傳輸可以傳播到天線11，并且由接收器166接收和處理雷達反射信號。有關(guān)收發(fā)器組件160中的電子器件的操作和工作的進一步討論被省略，原因是這樣的部件是可商購獲得的，并且對于本文所述的發(fā)明的完全理解而言不是必要的。
[0049]參考圖15，中頻數(shù)字轉(zhuǎn)換器(“IFD”)190優(yōu)選地容納在上部結(jié)構(gòu)17的中心隔室40中，并且由與IFD相鄰地定位的管件中的液體冷卻劑進行冷卻。通過溫度調(diào)節(jié)裝置控制泵34的使流體運動到熱交換器29的致動，該溫度調(diào)節(jié)裝置容納在中心隔室40的側(cè)面上的傾斜隔室40中。作為另外一種選擇，IFD可以安裝到海拔高度組件20的覆蓋件57的內(nèi)側(cè)，從而具有靠近冷卻組件的優(yōu)點。例如，IFD190可以在內(nèi)部冷卻傳遞表面上固定到一個檢查孔板57上，使得IFD產(chǎn)生的熱可以容易地由相鄰的冷卻組件29去除。IFD190可以以任何常規(guī)的方式固定到板57上，如本領(lǐng)域中已知的。
[0050]IFD190的主要目的是以最小的計算量將來自接收器160的模擬中頻(“IF”)信號數(shù)字化。IFD190包括電路，該電路將到達雷達接收器的信號轉(zhuǎn)換為過濾的且數(shù)字化的積分I/Q數(shù)據(jù)流。這是雷達中的關(guān)鍵功能，并且根據(jù)多個操作因素，例如雷達使用什么樣的傳輸頻率，針對每個雷達在動態(tài)范圍、線性度、距離分辨率、通帶靈活性和數(shù)據(jù)通過量方面優(yōu)化IFD。有時為數(shù)字接收器而保留以例如獲得1、Q和短脈沖統(tǒng)計資料的函數(shù)優(yōu)選地在IFD190上執(zhí)行，并且將包括用于接收器的動態(tài)“I”和“Q”值的匹配過濾和提取。另外，iro在頻率、相位和振幅方面分析雷達中的短脈沖，以提供數(shù)字相位鎖定、AFC以及先進的處理和控制。
[0051]IFD190包括現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)中的16字節(jié)的高速數(shù)字轉(zhuǎn)換器192，該數(shù)字轉(zhuǎn)換器將接收到的以60MHz的中頻返回的水平和豎直雷達數(shù)字化。IF信號以16字節(jié)的精度采樣，采樣率取決于雷達傳輸?shù)念愋?。通常，采用率為大約76.7239MHz，其能夠優(yōu)選地使得范圍門配合合理地進入1-Km，但是也可以任選地提供高達10MHz的其它采樣頻率。在數(shù)字化之前，IF信號通常通過用于60MHz的IF應(yīng)用的三極濾波器進行濾波，但是在從10至170MHz的范圍上可以提供其它IF頻率或者甚至寬帶操作。
[0052]在轉(zhuǎn)換到數(shù)字域之后，數(shù)字水平和豎直I/Q數(shù)據(jù)經(jīng)由光纖纜線187從IFD190發(fā)送到信號處理器和主計算機，該光纖纜線位于旋轉(zhuǎn)接頭23下方，并且通常位于基座18中或者處于靠近地定位的計算機機柜(未示出)中。具有對IFD190的五個IF輸入191:CH1_CH4和TXS。通常，通道1-4成對地使用，一對用于水平接收器，一對用于豎直接收器，每一對都接收具有重疊動態(tài)范圍的中間信號，這將提供比利用單個A/D轉(zhuǎn)換器能夠獲得的更大的系統(tǒng)動態(tài)范圍。TXSIF通道用來對發(fā)射器輸出波形(對于非相干的和被驅(qū)動的發(fā)射器兩者)進行采樣，使得接收到的信號可以在脈沖-脈沖基礎(chǔ)上針對發(fā)射器相位和振幅進行修正。該數(shù)字COHO函數(shù)通常精確到0.02度。
[0053]數(shù)字化的IF信號利用可調(diào)諧數(shù)字局部振蕩器176被轉(zhuǎn)換為基帶I/Q數(shù)據(jù)，并通過數(shù)字濾波器進行處理，以形成可接受的IF通帶形狀和范圍門分辨率。然后，數(shù)字IF信號離開IFD端口(193、194、196)而沿著2.5Gb/秒的光纖纜線傳遞到前述數(shù)字處理單元，其中由千兆以太網(wǎng)線提供命令/控制/狀態(tài)信息。該單元設(shè)置有能夠用于特定應(yīng)用的九個完全可編程觸發(fā)器、串行角度輸入端口和其它I/O端口?？蛇x的同步信號198也能由IFD使用。
[0054]現(xiàn)在參考圖16，可以看到IFD190在功能上定位在如前所述處于艙室161中的一對收發(fā)器171和172與地面信號處理電子器件174之間。通常，一個收發(fā)器發(fā)射水平射頻信號并且接收由天線11和正模饋電喇叭12收集的水平射頻反射數(shù)據(jù)，而另一個收發(fā)器以類似的方式發(fā)射和接收豎直信號。上/下轉(zhuǎn)換器173將信號向上或向下轉(zhuǎn)換為中頻信號，然后該中頻信號可以被IFD190數(shù)字化。來自于基準振蕩器176的基準信號管理轉(zhuǎn)換器173中的轉(zhuǎn)換過程。一旦數(shù)字化，一個或多個光纖纜線187和以太網(wǎng)線188就將數(shù)據(jù)通過方位角滑環(huán)組件116傳遞到地面處理設(shè)備174，或者傳遞到其它遠程客戶端計算機177。
[0055]每個收發(fā)器171、172包括帶通濾波器181、多個匹配的放大器186 (例如功率放大器)以及方向耦合器183。射頻開關(guān)182控制可能被傳輸用于水平或豎直傳輸通道的傳輸功率大小，并且循環(huán)器199將傳輸功率與接收器內(nèi)的收集反射信號的部件保護和隔離，以防止對部件造成傷害。低噪聲放大器184接收通過波導(dǎo)管14、15從天線11傳播的雷達反射信號，并且將這些信號轉(zhuǎn)換為能夠由同軸纜線傳遞到其它接收器元件的電信號。
[0056]雷達10包括由基座18保持的信號處理電子器件以處理雷達反射數(shù)據(jù)并且提供用于方位角和高度組件中的驅(qū)動致動器的運動控制。這樣的處理電子器件可以保持在輔助電子器件中，保持在與基座18的外部上的維護進入通路84固定的在環(huán)境上隔絕的NEMA式隔室中。其它的機柜也可以根據(jù)需要連接到基座基部28且與基座基部相鄰地安裝。雖然本文所述的雷達10的當前實施例將雷達信號處理單元定位在基座18中或上，但是發(fā)明人能夠想到將這樣的電子器件整合在框架上部結(jié)構(gòu)17中或上、整合在電子器件隔室16中或上、或者保持在海拔高度驅(qū)動組件20中，原因是這樣的電子器件隨時間而收縮。
[0057]在操作中，雷達10將X帶雷達波通過每個傳輸平面中的每個波導(dǎo)管14-15同時進行傳輸，然后它們可以通過每個波導(dǎo)管14-15接收反射信號。傳輸發(fā)生自收發(fā)器171和172中的發(fā)射器，并且反射信號由每個收發(fā)器中的接收器元件進行處理。數(shù)字化的反射信號經(jīng)由光纖纜線187向下通過傳遞殼體20和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件而傳遞到處于基座18內(nèi)的一個或多個信號處理器，或者保持在離座工作站(未示出)的處理卡中。如上所示，光纖旋轉(zhuǎn)接頭定位在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件的中心中，以允許光纖的上部部分相對于光纖旋轉(zhuǎn)接頭的下部部分自由地旋轉(zhuǎn)。前述雷達構(gòu)造允許數(shù)字化反射數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)叫盘柼幚砥?，而不會由于使用滑環(huán)通過海拔高度和旋轉(zhuǎn)接頭傳輸反射信號導(dǎo)致失真，由此保留反射數(shù)據(jù)，以允許優(yōu)異的天氣數(shù)據(jù)分析。
[0058]雖然已經(jīng)以一種形式示出了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的是，本發(fā)明并不限于此，而是能夠在不脫離本發(fā)明的精神的情況下容易地進行各種改變和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種防反沖運動的多普勒雷達，其包括: a.基座，所述基座用于支撐所述雷達； b.旋轉(zhuǎn)組件,所述旋轉(zhuǎn)組件由所述基座支撐,所述旋轉(zhuǎn)組件包括諧波驅(qū)動致動器； c.海拔高度組件,所述海拔高度組件由所述旋轉(zhuǎn)組件旋轉(zhuǎn)支撐并且由所述諧波驅(qū)動致動器驅(qū)動，所述海拔高度組件包括安裝在所述海拔高度組件的相對兩側(cè)上的沿軸向?qū)实膬蓚€海拔高度接頭； d.框架上部結(jié)構(gòu)，所述框架上部結(jié)構(gòu)由所述海拔高度接頭繞所述海拔高度組件旋轉(zhuǎn)地支撐并且跨越所述海拔高度接頭，所述框架上部結(jié)構(gòu)包括跨越所述海拔高度組件的單獨的天線安裝框架；以及 e.拋物線天線組件，所述拋物線天線組件安裝在所述天線安裝框架上，所述拋物線天線組件具有正模饋電喇叭和與所述正模饋電喇叭連接的至少一個波導(dǎo)組件，以用于與收發(fā)器組件進行雙向通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達,其還包括處于所述海拔高度接頭中的一個海拔高度接頭中的諧波驅(qū)動器，從而所述諧波驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)使所述天線組件提升。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雷達，其還包括滑環(huán)組件，所述滑環(huán)組件定位在所述海拔高度組件的下部部分中并且操作地連接到所述旋轉(zhuǎn)組件中的所述諧波驅(qū)動致動器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雷達，其中所述海拔高度接頭中的一個海拔高度接頭包括輸出轂、支撐板和端蓋，所述輸出轂操作地連接到所述諧波驅(qū)動致動器的旋轉(zhuǎn)輸出，其中所述輸出轂旋轉(zhuǎn)地保持在所述支撐板和所述端蓋之間，并且其中所述輸出轂的一部分延伸穿過所述端蓋以用于將該部分連接到所述框架上部結(jié)構(gòu)，并且其中所述支撐板保持所述諧波驅(qū)動致動器且在其側(cè)向位置處固定到所述海拔高度驅(qū)動組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雷達，其中所述旋轉(zhuǎn)組件包括冷卻組件，所述冷卻組件圍繞所述諧波驅(qū)動致動器以用于冷卻所述諧波驅(qū)動致動器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雷達，其中所述旋轉(zhuǎn)組件限定了與所述旋轉(zhuǎn)組件的旋轉(zhuǎn)軸線共延的中空圓筒，并且允許電纜穿過所述中空圓筒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雷達，其中所述海拔高度接頭中的所述一個海拔高度接頭限定了與所述海拔高度接頭的旋轉(zhuǎn)軸線共延的中空圓筒，以允許電纜穿過所述中空圓筒。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雷達，其中所述旋轉(zhuǎn)接頭的中空圓筒包括至少一個電纜定位在所述圓筒中，使得所述海拔高度接頭的旋轉(zhuǎn)不會干擾所述至少一個電纜的旋轉(zhuǎn)對準。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達，其中所述旋轉(zhuǎn)組件還包括殼體，所述殼體圍繞所述旋轉(zhuǎn)組件并由所述基座支撐，并且其中所述旋轉(zhuǎn)組件還包括:輸出蓋，所述輸出蓋具有固定到所述殼體的上部邊緣上的下部周邊凸緣；輸出轂，所述輸出轂旋轉(zhuǎn)地固定到所述諧波驅(qū)動致動器的輸出部分并延伸穿過所述輸出蓋；以及轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤具有支撐所述海拔高度組件的上表面和固定到所述輸出轂的下部部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雷達，其中所述旋轉(zhuǎn)組件限定了與所述旋轉(zhuǎn)組件的旋轉(zhuǎn)軸線共延的中空圓筒，并且允許電纜穿過所述中空圓筒。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雷達，其中所述海拔高度接頭中的所述一個海拔高度接頭限定了與所述海拔高度接頭的旋轉(zhuǎn)軸線共延的中空圓筒，以允許電纜穿過所述中空圓筒。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的雷達，其中所述旋轉(zhuǎn)組件能夠進行360度旋轉(zhuǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達，其中所述旋轉(zhuǎn)組件還包括由所述基座支撐的殼體，所述諧波驅(qū)動致動器使其殼體的一部分固定到所述旋轉(zhuǎn)組件的殼體并由所述旋轉(zhuǎn)組件的殼體支撐，并且其中所述旋轉(zhuǎn)組件還限定了沿著其旋轉(zhuǎn)軸線延伸的中空圓筒，所述旋轉(zhuǎn)組件包括立管，所述立管固定到所述旋轉(zhuǎn)組件的下部部分上并延伸穿過所述中空圓筒而進入所述海拔高度組件。
14.一種多普勒雷達系統(tǒng)，其包括: a.基座裝置，其用于提供基座以支撐所述雷達系統(tǒng)； b.天線組件裝置，其用于與雷達接收器進行雙向雷達通信，所述天線組件裝置包括用于垂直波朝向所關(guān)注的天氣現(xiàn)象傳輸?shù)难b置并且還包括用于波導(dǎo)管與雷達收發(fā)器雙向通信的裝置； c.旋轉(zhuǎn)裝置，其由所述基座裝置支撐以用于使所述天線組件裝置旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)裝置包括諧波驅(qū)動致動器； d.下降和傾斜裝置，其由所述旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)地支撐，以用于使所述天線組件裝置下降和向上傾斜； e.框架裝置，其用于提供框架上部結(jié)構(gòu)以用于將所述天線組件裝置支撐在所述下降和傾斜裝置上，其中所述框架裝置還包括用于將所述天線組件裝置連接到所述框架裝置的安裝裝置，并且其中所述安裝裝置跨越所述下降和傾斜裝置；以及 f.其中所述下降和傾斜裝置還包括旋轉(zhuǎn)連接裝置，以用于將所述天線組件裝置旋轉(zhuǎn)連接到所述框架裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的雷達，其還包括諧波驅(qū)動器，所述諧波驅(qū)動器處于所述旋轉(zhuǎn)連接裝置中，以用于引起所述框架裝置的運動。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的雷達，其中所述旋轉(zhuǎn)裝置還包括由所述基座裝置支撐的殼體，并且其中所述旋轉(zhuǎn)裝置還包括:輸出蓋，所述輸出蓋具有固定到所述殼體的上部邊緣上的下部周邊凸緣；輸出轂，所述輸出轂旋轉(zhuǎn)地固定到所述諧波驅(qū)動致動器的輸出部分并延伸穿過所述輸出蓋；以及轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤具有支撐所述下降和傾斜裝置的上表面和固定到所述輸出轂的下部部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的雷達，其中所述旋轉(zhuǎn)裝置限定了與所述旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)軸線共延的中空圓筒，以允許電纜穿過所述中空圓筒。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的雷達，其中所述旋轉(zhuǎn)連接裝置還包括輸出轂，所述輸出轂操作地連接到所述諧波驅(qū)動致動器的旋轉(zhuǎn)輸出，并且其中所述旋轉(zhuǎn)連接裝置包括保持所述輸出的端蓋和支撐板，并且其中所述輸出轂的一部分延伸穿過所述端蓋以用于將該部分連接到所述框架裝置，其中所述支撐板保持所述諧波驅(qū)動器且在其側(cè)向位置處利用螺栓連接到所述下降和傾斜裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的雷達，其還包括滑環(huán)組件，所述滑環(huán)組件定位在所述下降和傾斜裝置的下部部分中并操作地連接到所述旋轉(zhuǎn)裝置中的所述諧波驅(qū)動致動器，并且其中所述旋轉(zhuǎn)裝置還包括電纜，所述電纜的一個端部在其相對于所述旋轉(zhuǎn)裝置的下部非旋轉(zhuǎn)位置中與所述滑環(huán)組件電接觸，并且所述電纜的其余部分延伸穿過所述旋轉(zhuǎn)裝置的所述中空圓筒并延伸到所述基座裝置中。
20.一種在多普勒天氣雷達系統(tǒng)中在沒有反沖的情況下定位天線組件的方法，所述雷達具有:基座；旋轉(zhuǎn)組件，其由所述基座支撐；海拔高度組件，其由所述旋轉(zhuǎn)組件旋轉(zhuǎn)地支撐；框架上部結(jié)構(gòu)，其由所述海拔高度接頭繞所述海拔高度組件旋轉(zhuǎn)地支撐并且跨越所述海拔高度接頭；以及拋物線天線組件，其安裝在所述框架上部結(jié)構(gòu)上，所述拋物線天線組件具有正模饋電喇叭和與所述正模饋電喇叭連接的至少一個波導(dǎo)組件，以用于與收發(fā)器組件進行雙向通信，所述方法包括以下步驟: a.利用定位在所述海拔高度組件上的諧波驅(qū)動致動器使輸出轂旋轉(zhuǎn)，其中所述輸出轂旋轉(zhuǎn)地連接到框架上部結(jié)構(gòu)，從而所述輸出轂的旋轉(zhuǎn)引起所述天線組件的下降和上升； b.利用定位在所述旋轉(zhuǎn)組件中的諧波驅(qū)動致動器使輸出轂旋轉(zhuǎn)；以及 c.響應(yīng)于預(yù)先編程的設(shè)定而改變步驟a-b，使得所述天線組件經(jīng)過天空，以針對天空的預(yù)定部分獲得天氣反射數(shù)據(jù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其還包括步驟:使數(shù)字化的數(shù)據(jù)通過定位在位于所述旋轉(zhuǎn)組件中的所述諧波驅(qū)動器的軸向中心處的纜線進行傳遞。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述纜線包括光纖。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其還包括通過定位在所述海拔高度組件中的滑環(huán)組件傳遞電信號。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其還包括步驟:通過由所述滑環(huán)組件支撐的光纖旋轉(zhuǎn)接頭傳遞光學(xué)數(shù)據(jù)信號。
25.一種防反沖多普勒天氣雷達，其包括: a.基座，所述基座用于支撐所述雷達，所述基座具有在其下端部處的徑向基部和用于保持電子器件的中空內(nèi)部； b.旋轉(zhuǎn)組件,所述旋轉(zhuǎn)組件由所述基座支撐，所述旋轉(zhuǎn)組件包括殼體和諧波驅(qū)動致動器，所述諧波驅(qū)動致動器連接到所述殼體并由所述殼體支撐； c.海拔高度組件，所述海拔高度組件旋轉(zhuǎn)地支撐在所述旋轉(zhuǎn)組件上，所述海拔高度組件包括固定到所述海拔高度組件的外部上的至少一個海拔高度接頭，其中所述海拔高度接頭限定了沿著其旋轉(zhuǎn)軸線延伸到所述海拔高度組件的內(nèi)部中的空的圓筒； d.框架上部結(jié)構(gòu)，所述框架上部結(jié)構(gòu)具有至少一個依靠面板，其中所述框架上部結(jié)構(gòu)通過所述至少一個海拔高度接頭旋轉(zhuǎn)地支撐在所述依靠面板處，并且其中所述框架上部結(jié)構(gòu)包括跨越所述海拔高度組件的單獨的天線安裝框架；以及 e.拋物線天線組件，所述拋物線天線組件安裝在所述天線安裝框架上，所述拋物線天線組件具有正模饋電喇叭和與所述正模饋電喇叭連接的至少一個波導(dǎo)組件，以用于與收發(fā)器組件進行雙向通信。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的雷達，其還包括處于所述海拔高度接頭中的一個海拔高度接頭中的諧波驅(qū)動器，從而所述諧波驅(qū)動器中的輸出元件的旋轉(zhuǎn)使所述天線組件提升。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的雷達，其中所述旋轉(zhuǎn)組件還包括:輸出蓋，所述輸出蓋具有固定到所述殼體的上部邊緣上的下部周邊凸緣；輸出轂，所述輸出轂旋轉(zhuǎn)地固定到所述諧波驅(qū)動致動器的輸出部分并延伸穿過所述輸出蓋；以及轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤具有支撐所述海拔高度組件的上表面和固定到所述輸出轂的下部部分。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的雷達，其中所述諧波驅(qū)動致動器使其殼體的一部分固定到所述旋轉(zhuǎn)組件的殼體并由所述旋轉(zhuǎn)組件的殼體支撐，并且其中所述旋轉(zhuǎn)組件還限定了沿著其旋轉(zhuǎn)軸線延伸的中空圓筒，所述旋轉(zhuǎn)組件包括立管，所述立管固定到所述旋轉(zhuǎn)組件的下部部分上并延伸穿過所述諧波驅(qū)動致動器而進入所述海拔高度組件。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的雷達，其中所述海拔高度接頭還包括輸出轂，所述輸出轂操作地連接到所述諧波驅(qū)動致動器的旋轉(zhuǎn)輸出，并且其中所述海拔高度接頭包括保持所述輸出的端蓋和支撐板，并且其中所述輸出轂的一部分延伸穿過所述端蓋以用于將該部分連接到所述框架，其中所述支撐板保持所述諧波驅(qū)動致動器且在其側(cè)向位置處利用螺栓連接到所述海拔高度組件。
30.一種防反沖天線運動的雷達,其包括: a.基座，所述基座用于支撐所述雷達； b.旋轉(zhuǎn)組件，所述旋轉(zhuǎn)組件由所述基座支撐，所述旋轉(zhuǎn)組件包括從所述旋轉(zhuǎn)組件向上延伸的轉(zhuǎn)盤； c.諧波驅(qū)動器，所述諧波驅(qū)動器具有中空中心以及與所述轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)軸線沿軸向?qū)实男D(zhuǎn)軸線，所述諧波驅(qū)動器包括用于輸出旋轉(zhuǎn)運動的柔輪構(gòu)件，其中所述柔輪構(gòu)件旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)盤； d.海拔高度驅(qū)動組件，所述海拔高度驅(qū)動組件固定到所述轉(zhuǎn)盤且由所述轉(zhuǎn)盤支撐； e.滑環(huán)組件，所述滑環(huán)組件定位在所述轉(zhuǎn)盤上方，并且操作地聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)盤，所述滑環(huán)組件包括從所述滑環(huán)組件的非旋轉(zhuǎn)部分相對于基座向下延伸穿過所述諧波驅(qū)動器的軸向中心的電纜； f.天線組件； g.框架組件，所述框架組件用于將所述天線組件支撐在所述海拔高度組件上；以及 h.其中所述海拔高度驅(qū)動器包括用于使所述框架組件上升和下降的諧波驅(qū)動器。
【文檔編號】G01S13/53GK104169736SQ201280071498
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月20日
【發(fā)明者】M·B·奈特, J·C·范寧, J·R·赫爾溫, M·A·瓊斯, N·E·勞倫斯, D·施密特 申請人:企業(yè)電子公司