一種對(duì)稱三自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于天線裝置領(lǐng)域，具體涉及到一種對(duì)稱三自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]天線座是天線的支撐和定向裝置，用以使天線能夠按照預(yù)定的軌跡或者跟隨目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)確地指向目標(biāo)，并且精確地測(cè)出目標(biāo)的方向，其結(jié)構(gòu)在很大程度上影響著天線整機(jī)的性能指標(biāo)。
[0003]隨著天線技術(shù)的不斷發(fā)展，其尺寸和重量不斷增大，對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、角加速度以及精度、剛度、可靠性、動(dòng)態(tài)特性等性能要求日益提升，而傳統(tǒng)天線座的性能指標(biāo)已愈發(fā)難以滿足這些要求。如隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷拓展，車載天線已成為機(jī)動(dòng)通信的必備設(shè)備，車載天線需要機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，能夠快速展開(kāi)與收藏，而一般天線中心體安裝在座架上，輻射梁、天線面板需要現(xiàn)場(chǎng)安裝與拆卸，不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且精度難以保證；對(duì)于機(jī)載和艦載天線，其尺寸和重量有嚴(yán)格的限制，尤其是機(jī)載雷達(dá)，隨著飛機(jī)速度的提高，每公斤電子設(shè)備使飛機(jī)本身增加的重量急劇的上升，慣量隨之增大，而慣量直接影響整個(gè)系統(tǒng)的固有頻率，進(jìn)而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性；若天線尺寸較大，一旦超寬超高，將不能滿足陸路運(yùn)輸?shù)囊?，且目前天線傳動(dòng)鏈多為齒輪傳動(dòng)，重量大、占用空間大、存在回程誤差，很難適應(yīng)未來(lái)天線高速、重載、精密的發(fā)展趨勢(shì)。
[0004]傳統(tǒng)天線座的三種支撐方式，即方位角-仰角支撐、X-Y支撐和極軸支撐，在半球范圍內(nèi)都有各自的奇異點(diǎn)，方位角-仰角支撐在天頂具有奇異性，X-Y支撐在水平的X軸兩端各有一個(gè)奇異點(diǎn)，極軸支撐奇異點(diǎn)位于其固定軸方向上，故這三種天線座都有各自的盲區(qū)，難以實(shí)現(xiàn)全工作范圍內(nèi)目標(biāo)跟蹤。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)上述所提及的傳統(tǒng)天線存在的諸多不足，提供了一種對(duì)稱三自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)天線座過(guò)頂“盲區(qū)”的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)天線工作空域任意姿態(tài)無(wú)盲區(qū)的連續(xù)跟蹤。
[0006]對(duì)此提供的技術(shù)方案為：
[0007]提供了一種對(duì)稱三自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，包括天線反射體，所述的天線發(fā)射體聯(lián)結(jié)在天線座上，所述的天線座包括并行設(shè)置的定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)，定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)通過(guò)環(huán)繞二者中心連線均分設(shè)置的三根運(yùn)動(dòng)支鏈相聯(lián)結(jié)；每根運(yùn)動(dòng)支鏈都包括鉸接在定平臺(tái)上的主動(dòng)桿和鉸接在動(dòng)平臺(tái)上的從動(dòng)桿，主動(dòng)桿通過(guò)球鉸與從動(dòng)桿相連；位于定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)之間還設(shè)有隨擺升降支鏈。
[0008]進(jìn)一步的，所述的隨擺升降支鏈位于定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)的中心連線上。
[0009]進(jìn)一步的，所述的隨擺升降支鏈包括設(shè)置在定平臺(tái)中央的球鉸和設(shè)置在動(dòng)平臺(tái)中央的直線運(yùn)動(dòng)推拉裝置，所述的直線運(yùn)動(dòng)推拉裝置與球鉸相連。
[0010]進(jìn)一步的，所述的定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)的側(cè)壁的中央處都具有凹口，在凹口的兩端之間設(shè)有軸，所述的運(yùn)動(dòng)支鏈的兩端都設(shè)有套筒，運(yùn)動(dòng)支鏈兩端的套筒分別與定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)凹口內(nèi)的軸相配合。
[0011]本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
[0012]本實(shí)用新型可以靈活地指向上半球內(nèi)的任意方向，實(shí)現(xiàn)天線工作空域任意姿態(tài)無(wú)盲區(qū)的連續(xù)跟蹤。
[0013]天線座采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，無(wú)需繞線機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)裝置可置于定平臺(tái)或接近定平臺(tái)的位置，使運(yùn)動(dòng)部分重量減輕，故便于實(shí)現(xiàn)大剛度質(zhì)量比，同等情況下，可降低天線系統(tǒng)質(zhì)量，提高其動(dòng)態(tài)性能。
[0014]采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)的天線座，可以產(chǎn)生繞空間任意軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此飛行目標(biāo)與轉(zhuǎn)動(dòng)間的最近距離為其最低飛行高度，故其不會(huì)產(chǎn)生無(wú)窮大轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，自然不存在過(guò)頂盲區(qū)冋題。
[0015]機(jī)構(gòu)具有兩轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)三個(gè)自由度，機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)上下伸縮，故非常便于實(shí)現(xiàn)天線的快速展開(kāi)與收藏，尤其適用于車載天線的運(yùn)輸，不必拆卸，有效提高了天線的機(jī)動(dòng)性。
[0016]在保證機(jī)構(gòu)自由度不變的前提下，通過(guò)增設(shè)中心支鏈，引入中心球面副和移動(dòng)副，由四支鏈中的四個(gè)運(yùn)動(dòng)副共同協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)三個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)了冗余驅(qū)動(dòng)，可以根據(jù)實(shí)際工況的不同選擇更為合適的控制策略和方式，使機(jī)構(gòu)受力及運(yùn)動(dòng)始終處于較佳狀態(tài)，機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性、靈活性和剛度將大為增強(qiáng)。
[0017]由四支鏈共同支撐天線座機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)，并在中心支鏈引入中心球面副，實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)靜力卸載，從而也更易于保證更高的運(yùn)動(dòng)精度。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為天線座機(jī)構(gòu)與天線安裝示意圖；
[0019]圖2為天線座機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型收藏狀態(tài)示意圖；
[0021]圖4為本實(shí)用新型俯仰90°示意圖；
[0022]圖中的附圖標(biāo)記為:定平臺(tái)一1、動(dòng)平臺(tái)一2、主動(dòng)桿一3、從動(dòng)桿一4、球鉸一5、天線發(fā)射體_6、直線運(yùn)動(dòng)推拉裝置一 7。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0024]如圖1、2所示，一種對(duì)稱三自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，包括天線反射體6，所述的天線發(fā)射體6聯(lián)結(jié)在天線座上，所述的天線座包括定平臺(tái)I和動(dòng)平臺(tái)2，定平臺(tái)I固定在某一平面，動(dòng)平臺(tái)2平行設(shè)置在定平臺(tái)I上方，定平臺(tái)I和動(dòng)平臺(tái)2相并行設(shè)置，所述的定平臺(tái)I和動(dòng)平臺(tái)2的形狀結(jié)構(gòu)相同，每對(duì)相對(duì)應(yīng)的定平臺(tái)I和動(dòng)平臺(tái)2的側(cè)壁之間都鉸接有一運(yùn)動(dòng)支鏈。
[0025]如圖2所示，定平臺(tái)I和動(dòng)平臺(tái)2通過(guò)環(huán)繞二者中心連線均分設(shè)置的三根運(yùn)動(dòng)支鏈相聯(lián)結(jié)，每根運(yùn)動(dòng)支鏈都包括主動(dòng)桿3、從動(dòng)桿4，主動(dòng)桿3的一端通過(guò)球鉸5與從動(dòng)桿4相鉸接，主動(dòng)桿3和從動(dòng)桿4的另一端都連接有套筒，所述的定平臺(tái)I和動(dòng)平臺(tái)2的側(cè)壁的中央處都具有凹口，在凹口的兩端之間設(shè)有軸；主動(dòng)桿3的另一端通過(guò)套筒與定平臺(tái)I凹口內(nèi)的軸相配合，從動(dòng)桿4的另一端通過(guò)套筒與動(dòng)平臺(tái)2凹口內(nèi)的軸相配合。
[0026]如圖2、3所示，位于定平臺(tái)I和動(dòng)平臺(tái)2之間還設(shè)有隨擺升降支鏈，所述的隨擺升降支鏈包括設(shè)置在定平臺(tái)I上表面中央的球鉸5和設(shè)置在動(dòng)平臺(tái)2中央的直線運(yùn)動(dòng)推拉裝置7，所述的直線運(yùn)動(dòng)推拉裝置7的伸縮端與球鉸5相配合，所述的直線運(yùn)動(dòng)推拉裝置7可環(huán)繞球鉸5隨意擺動(dòng)。
[0027]如圖2所示，所述的三條運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)完全相同，各個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈分別由定平臺(tái)I的三個(gè)側(cè)壁出發(fā)一直連接到動(dòng)平臺(tái)2的三個(gè)相同方位的側(cè)壁上以形成籠狀結(jié)構(gòu)，三條運(yùn)動(dòng)支鏈的中央皆為球鉸，且三個(gè)球鉸高度持平位于同一水平面內(nèi)。
[0028]所述的主動(dòng)桿3和從動(dòng)桿4的長(zhǎng)度相等，結(jié)構(gòu)相同。
[0029]在主動(dòng)桿3與定平臺(tái)I的鉸接點(diǎn)可增設(shè)電機(jī)以構(gòu)成驅(qū)動(dòng)副，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)天線座機(jī)構(gòu)帶動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0030]所述的直線運(yùn)動(dòng)推拉裝置7可以為電缸、氣缸或者滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，在添加動(dòng)力源之后以實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)2上升或下降。
[0031]根據(jù)圖1、2、3、4對(duì)本實(shí)用新型的運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0032]當(dāng)天線需要收藏時(shí)，直線運(yùn)動(dòng)推拉裝置7收縮，動(dòng)平臺(tái)2下降，各個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈相折疊，機(jī)構(gòu)高度降低以便于運(yùn)輸，根據(jù)具體工況不同，當(dāng)待測(cè)目標(biāo)從某一方位飛來(lái)時(shí)，各個(gè)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)支鏈的驅(qū)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)此運(yùn)動(dòng)支鏈擺動(dòng)以調(diào)整天線座的姿態(tài)改變天線發(fā)射體6的面向方位，同時(shí)隨擺升降支鏈也隨之?dāng)[動(dòng)并適當(dāng)調(diào)整天線發(fā)射體6的高度，三條運(yùn)動(dòng)支鏈和隨擺運(yùn)動(dòng)支鏈7協(xié)同運(yùn)動(dòng)，以調(diào)整天線座的姿態(tài)進(jìn)而改變天線發(fā)射體6的面向方位，以實(shí)現(xiàn)天線在半球工作范圍內(nèi)對(duì)目標(biāo)任意姿態(tài)無(wú)盲區(qū)的連續(xù)跟蹤。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種對(duì)稱三自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，包括天線反射體(6)，所述的天線發(fā)射體(6)聯(lián)結(jié)在天線座上，其特征在于:所述的天線座包括并行設(shè)置的定平臺(tái)(I)和動(dòng)平臺(tái)(2)，定平臺(tái)(I)和動(dòng)平臺(tái)(2)通過(guò)環(huán)繞二者中心連線均分設(shè)置的三根運(yùn)動(dòng)支鏈相聯(lián)結(jié)；每根運(yùn)動(dòng)支鏈都包括鉸接在定平臺(tái)(I)上的主動(dòng)桿(3)和鉸接在動(dòng)平臺(tái)(2)上的從動(dòng)桿(4)，主動(dòng)桿(3)通過(guò)球鉸(5)與從動(dòng)桿⑷相連；位于定平臺(tái)⑴和動(dòng)平臺(tái)(2)之間還設(shè)有隨擺升降支鏈。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)稱三自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于:所述的隨擺升降支鏈位于定平臺(tái)(I)和動(dòng)平臺(tái)(2)的中心連線上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種對(duì)稱三自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于:所述的隨擺升降支鏈包括設(shè)置在定平臺(tái)(I)中央的球鉸(5)和設(shè)置在動(dòng)平臺(tái)(2)中央的直線運(yùn)動(dòng)推拉裝置(7)，所述的直線運(yùn)動(dòng)推拉裝置(7)與球鉸(5)相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)稱三自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于:所述的定平臺(tái)(I)和動(dòng)平臺(tái)(2)的側(cè)壁的中央處都具有凹口，在凹口的兩端之間設(shè)有軸，所述的運(yùn)動(dòng)支鏈的兩端都設(shè)有套筒，運(yùn)動(dòng)支鏈兩端的套筒分別與定平臺(tái)(I)和動(dòng)平臺(tái)(2)凹口內(nèi)的軸相配合。
【專利摘要】一種對(duì)稱三自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，包括天線反射體，所述的天線發(fā)射體聯(lián)結(jié)在天線座上，所述的天線座包括并行設(shè)置的定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)，定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)通過(guò)環(huán)繞二者中心連線均分設(shè)置的三根運(yùn)動(dòng)支鏈相聯(lián)結(jié)；每根運(yùn)動(dòng)支鏈都包括鉸接在定平臺(tái)側(cè)壁上的主動(dòng)桿和鉸接在動(dòng)平臺(tái)側(cè)壁上的從動(dòng)桿，主動(dòng)桿通過(guò)球鉸與從動(dòng)桿相連,解決了天線座的過(guò)頂跟蹤問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)半球工作范圍內(nèi)天線對(duì)目標(biāo)任意姿態(tài)無(wú)盲區(qū)的連續(xù)跟蹤，具有機(jī)構(gòu)對(duì)稱、結(jié)構(gòu)緊湊、比剛度大、指向精度高、承載能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)，采用冗余驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)靜力卸載，有利于提高天線系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低天線系統(tǒng)的質(zhì)量，擴(kuò)大了移動(dòng)載體天線系統(tǒng)的使用范圍。
【IPC分類】H01Q3/08
【公開(kāi)號(hào)】CN204720557
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520357669
【發(fā)明人】段艷賓, 竇玉超, 李建軍, 侯雨雷, 趙亞杰
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
【公開(kāi)日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年5月29日