CN105977616B - 用于移动载体的卫星天线 - Google Patents

Abstract

本发明属于天线领域，提供了一种用于移动载体的卫星天线，包括电路控制模块、方位旋转组件、俯仰传动组件和设置于俯仰传动组件上的天线组件；方位旋转组件包括方位底座、方位平台、方位轴承、方位电机和方位同步传动组件，方位同步传动组件包括与方位电机的输出轴连接的方位小同步轮和与方位小同步轮传动连接的方位大同步轮，方位大同步轮固定于方位底座上，方位电机和俯仰传动组件均固定于方位平台上；方位轴承的一端或一侧与方位平台固定，相对的另一端或另一侧与方位大同步轮连接；具有结构简单、紧凑，易于加工，组装效率高，空间尺寸小，质量轻，旋转精度高及稳固可靠的优点。

Description

用于移动载体的卫星天线

技术领域

本发明属于天线领域，具体涉及一种用于移动载体的卫星天线。

背景技术

卫星通信系统以其覆盖面积大、通信容量大、机动灵活等优点已被广泛使用在各个领域，“动中通”是“移动中的卫星地面站通信系统”的缩写；动中通天线系统具有自动、快速及精准的卫星跟踪功能，将其安装于移动载体的合适位置，可保证天线波束在载体运动过程中维持对卫星的准确指向；通过动中通，车辆、轮船、飞机等移动的载体在运动过程中搭建起一个实时跟踪卫星的平台，可不间断地传递语音、数据、图像等各种信息，特别适用于远程通信保障、应急通信、灾害现场通信、实时新闻/实况采集等各种条件下的多媒体通信场合，是通信领域的一次重大的突破，在军民两个领域都有极为广泛的发展前景。

目前动中通天线系统大部分都是机械跟踪天线，其通常方位旋转组件、俯仰传动组件及平板天线组件等组成。方位旋转组件结构复杂，零件加工困难，各零件形式复杂，组装效率低(需结合具体结构)，重量大、惯量大，难以保证良好的跟踪状态(旋转精度差)，信号极易出现差损；现有方位旋转平台空间尺寸大，核心元件无法安装在底座内。平板天线组件采用塑料材料加工、表面涂镀金属层，然后用螺钉把塑料板组合、固定成一个子阵天线；微波频段天线板对加工精度有较高要求，天线板尺寸较大，直接加工难以保证精度，成本昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构简单、紧凑，易于加工，组装效率高，空间尺寸小，质量轻，旋转精度高及稳固可靠的能够用于移动载体的卫星天线。

为解决上述技术问题，本发明的采用的技术方案是：

用于移动载体的卫星天线，包括电路控制模块、方位旋转组件、俯仰传动组件和设置于俯仰传动组件上的天线组件；方位旋转组件包括方位底座、方位平台、方位轴承、方位电机和方位同步传动组件；方位同步传动组件包括与方位电机的输出轴连接的方位小同步轮和与所述方位小同步轮传动连接的方位大同步轮，所述方位大同步轮固定于所述方位底座上，所述方位轴承与所述方位大同步轮连接，所述方位平台固定于所述方位轴承上，所述方位电机和所述俯仰传动组件均固定于所述方位平台上。

进一步地，所述方位轴承为四点接触球轴承，且该四点接触球轴承的轴承内圈的上挡圈与所述方位平台固定，轴承外圈的下挡圈与所述方位大同步轮连接；所述方位底座、所述方位大同步轮、所述方位轴承和所述方位平台之间形成有容纳空间，该容纳空间内设有用于连接卫星天线的线缆的导电滑环。

进一步地，所述俯仰传动组件包括设置于所述方位平台上的立柱，与所述立柱固定连接的U型梁，及分别设置于所述U型梁的相对的两端上的俯仰同步传动机构和能够将所述天线组件的俯仰转动角限制在0-90°范围内的旋转限位机构。

进一步地，所述立柱和/或所述U型梁采用一体成型的中空结构或由板材组装而成的中空结构。

进一步地，由板材组装而成的中空的所述立柱包括水平设置的立柱底板、相对设置的两块立柱侧板和连接两块所述立柱侧板并垂直于所述立柱底板的立柱背板；所述立柱侧板的下端与所述立柱底板垂直，上端延长到凸出于所述立柱背板，且该凸出于所述立柱背板的立柱侧板上端为倾斜端，与水平面之间保持小于90°的倾斜角；两块所述立柱侧板的倾斜端之间设有两块立柱加强板，该两块立柱加强板分别为远离所述立柱背板的一侧的第一立柱加强板和位于所述立柱背板所在一侧的第二立柱加强板，两块所述立柱加强板的远离立柱底板的一端均延长到凸出于立柱侧板，该凸出于立柱侧板的立柱加强板端为U型梁固定端；所述U型梁固定于两块所述立柱加强板的所述U型梁固定端之间。

进一步地，所述立柱加强板的两侧均与所述立柱侧板搭接，所述俯仰传动组件还包括固定件，该固定件穿过两块所述立柱加强板和所述U型梁，而将所述U型梁固定在所述立柱上。

进一步地，所述第一立柱加强板的所述U型梁固定端为该立柱加强板上延伸出的插脚，该插脚伸入所述U型梁内。

进一步地，由板材组装而成的中空的所述U型梁包括两侧梁和连接所述两侧梁的横梁，所述侧梁和所述横梁之间的弯折处上设有连接所述侧梁和所述横梁的梁加强板；两个所述侧梁上均设有用于固定天线组件的天线组件轴承座，两个所述天线组件轴承座的中心的连线与所述横梁的中心线平行，一所述侧梁上还设有电机安装板。

进一步地，所述俯仰同步传动机构包括俯仰电机、与所述俯仰电机的输出轴连接的俯仰小同步轮和与该俯仰小同步轮传动连接的俯仰大同步轮；

所述天线组件包括固定在所述俯仰大同步轮上的天线支撑，及设置于天线支撑上的抛物反射面、副反射面、波导管、深沟球轴承、能够带动所述波导管进行360°全方位旋转的极化传动机构和能够驱动所述极化传动机构的极化电机；所述深沟球轴承的中心线与所述抛物反射面的中心线重合，所述波导管的一端与所述极化传动机构固定，另一端穿过所述深沟球轴承伸入所述抛物反射面内并与副反射面正对。

进一步地，所述极化传动机构包括极化电机、与所述极化电机的输出轴连接的极化小齿轮和与该极化小齿轮传动连接的极化大齿轮；所述极化大齿轮与所述天线支撑和/或所述抛物反射面固定，所述极化电机与所述波导管固定，所述深沟球轴承固定于所述极化大齿轮内。

本发明提供的能够用于移动载体的卫星天线的有益效果在于：

该卫星天线的方位轴承与方位平台固定，并与方位大同步轮连接，通过安装在方位平台上的方位电机，带动方位小同步轮，方位小同步轮与方位大同步轮传动，在方位大同步轮的反作用力下实现方位平台360°全方位旋转，结构简单、紧凑，易于加工，空间尺寸小，质量轻，组装效率高，稳固可靠，旋转精度高；

方位旋转组件、俯仰传动组件和天线组件的设置，方位旋转的同时可以任意进行俯仰旋转和极化旋转运动，三轴独立转动，旋转效率高，旋转精度高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于移动载体的卫星天线的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的方位旋转组件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的在俯仰传动组件上连接天线组件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的立柱的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的U型梁的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的天线组件的结构示意图；

其中，1-方位旋转组件、11-方位底座、12-方位平台、13-方位轴承、131-轴承内圈的上挡圈、132-轴承外圈的下挡圈、14-方位电机、15-方位同步传动组件、151-方位小同步轮、152-方位大同步轮、153-方位同步带、2-俯仰传动组件、21-立柱、211-立柱底板、212-立柱侧板、213-立柱背板、214-第一立柱加强板、215-第二立柱加强板、216-U型梁固定端、22-U型梁、221-侧梁、222-横梁、223-梁加强板、224-天线组件轴承座、225-电机安装板、23-俯仰同步传动机构、231-俯仰电机、232-俯仰小同步轮、233-俯仰大同步轮、234-俯仰同步带、24-旋转限位机构、25-固定件、3-天线组件、31-天线支撑、32-抛物反射面、33-副反射面、-34波导管、35-深沟球轴承、36-极化传动机构、361-极化小齿轮、362-极化大齿轮、37-极化电机、4-电路控制模块、5-导电滑环、6-配重块、7-张紧轮、8-双工器、9-LNB和10-BUC。

具体实施方式

如图1-2所示，作为本发明的一个实施例，用于移动载体的卫星天线，包括电路控制模块4、方位旋转组件1、俯仰传动组件2和设置于俯仰传动组件2上的天线组件3；方位旋转组件1包括方位底座11、方位平台12、方位轴承13、方位电机14和方位同步传动组件15；方位同步传动组件15包括与方位电机14的输出轴连接的方位小同步轮151和与该方位小同步轮151传动连接的方位大同步轮152，方位大同步轮152固定于方位底座11上，方位轴承13与方位大同步轮152连接，方位平台12固定于方位轴承13上，方位电机14和俯仰传动组件2均固定于方位平台12上。该卫星天线方位轴承与方位平台固定，并与方位大同步轮连接，通过安装在方位平台上的方位电机，带动方位小同步轮，方位小同步轮与方位大同步轮传动，在方位大同步轮的反作用力下实现方位平台360°全方位旋转；结构简单、紧凑，易于加工，空间尺寸小，质量轻，组装效率高，稳固可靠，旋转精度高。可选择方位平台12固定在方位轴承的轴承上挡圈上，方位大同步轮与方位轴承的轴承下挡圈连接，优选方位平台12固定在方位轴承的轴承内圈的上挡圈131上，方位大同步轮与方位轴承的轴承外圈的下挡圈132上，结构更为、简单紧凑，易于加工、组装。

其中，方位小同步轮151和方位大同步轮152之间的传动连接可通过齿轮传动、带传动或链传动等方式实现；优选方位小同步轮151和方位大同步轮152之间通过方位同步带153实现传动连接，如图2所示，保证更好的旋转精度。

进一步地，作为本发明用于移动载体的卫星天线的一个实施例，方位小同步轮151和方位大同步轮152的传动比为4：1，精准传动，能够提高旋转精度。优选方位小同步轮151的齿数为25，方位大同步轮152的齿数100，易于加工。

进一步地，作为本发明用于移动载体的卫星天线的一个实施例，方位轴承13为四点接触球轴承，且该四点接触球轴承的轴承上挡圈与方位平台12固定，轴承下挡圈与方位大同步轮152连接；可选择轴承内圈的上挡圈131与方位平台12固定，轴承外圈的下挡圈132与方位大同步轮152连接。采用内径大，外径小，厚度薄、质量轻的四点接触球轴承作为方位轴承，利用轴承上挡圈与方位平台固定，轴承下挡圈与方位大同步轮连接，通过安装在方位平台上的方位电机，带动方位小同步轮，方位小同步轮与方位大同步轮传动，在方位大同步轮的反作用力下实现方位平台360°全方位旋转，结构简单、紧凑，易于加工，空间尺寸小，质量轻，组装效率高，稳固可靠，旋转精度高。

进一步地，如图1所示，作为本发明用于移动载体的卫星天线的一个实施例，电路控制模块4设置于方位平台12上。结构简单、紧凑，合理利用空间，便于布线，便于组装。

进一步地，如图1所示，作为本发明用于移动载体的卫星天线的一个实施例，卫星天线还包括设置于所述方位平台12上的配重块6，能够平衡方位平台12上的受力，保证方位平台重心稳定，防止产生倾覆应力。

进一步地，如图1所示，作为本发明用于移动载体的卫星天线的一个实施例，在方位底座11、方位大同步轮152、方位轴承13和方位平台12之间形成有容纳空间，该容纳空间内设有用于连接卫星天线的线缆的导电滑环5；此结构的卫星天线结构简单、紧凑，便于组装、空间尺寸小。尤其是采用四点接触球轴承时，具有更大的容纳空间，可以设置导电滑环5，甚至可以设置核心网元模块，组装更为简便，缩小卫星天线体积，增加适应性，减轻重量，提高旋转精度。

进一步地，如图1、图3所示，作为本发明用于移动载体的卫星天线的一个实施例，俯仰传动组件2包括设置于方位平台12上的立柱21，与立柱21固定连接的U型梁22，及分别设置于U型梁22的相对的两端上的俯仰同步传动机构23和能够将天线组件3的俯仰转动角限制在0-90°范围内的旋转限位机构24；U型梁的一端安装传动机构，另一端安装旋转限位机构，实现俯仰传动，能够限制天线组件的俯仰转动角，保证天线组件在0-90°范围内旋转运动，保证旋转精度，对天线组件起支撑作用，结构稳固可靠。立柱和U型梁可通过螺丝固定、焊接、铆接等机械连接方式固定为一体，作为部件支撑载体，在整机中承受运转力矩。

更进一步地，如图4、图5所示，作为本发明用于移动载体的卫星天线的一个实施例，立柱21和/或U型梁22采用一体成型的中空结构或由板材组装而成的中空结构；采用中空结构，便于为卫星天线整体布线提供布线槽，结构简单稳定、重量轻，便于组装，美化外观。优选立柱和/或U型梁通过机加工方式加工高强度板材(如6061铝板)，再将板材通过螺丝固定、焊接、铆接等方式固定形成中空结构，运行稳定可靠。

更进一步地，如图4所示，作为本发明用于移动载体的卫星天线的一个实施例，由板材组装而成的中空的立柱21包括水平设置的立柱底板211、相对设置的两块立柱侧板212和连接两块立柱侧板212并垂直于立柱底板211的立柱背板213；立柱侧板212的下端与立柱底板211垂直，上端延长到凸出于立柱背板213，且该凸出于立柱背板213的立柱侧板212上端为倾斜端，与水平面之间保持小于90°的倾斜角；两块立柱侧板212的倾斜端之间设有两块立柱加强板，该两块立柱加强板分别为远离立柱背板213的一侧的第一立柱加强板214和位于立柱背板213所在一侧的第二立柱加强板215，两块立柱加强板的远离立柱底板211的一端均延长到凸出于立柱侧板212，该凸出于立柱侧板212的立柱加强板端为U型梁固定端216；U型梁22固定于两块立柱加强板的U型梁固定端216之间；此结构立柱的设置，便于持久稳固U型梁，受力均衡，便于支撑其上固定的结构(如俯仰同步传动机构、天线组件等)。优选第一立柱加强板214的U型梁固定端216为该立柱加强板上延伸出的插脚，该插脚伸入U型梁22内，便于持久、稳固支撑U型梁上的结构，整体结构更为稳固。

更进一步地，如图1、图4所示，作为本发明用于移动载体的卫星天线的一个实施例，立柱加强板的两侧均与立柱侧板212搭接，俯仰传动组件2还包括固定件25，该固定件25穿过两块立柱加强板和U型梁22，而将U型梁22固定在立柱21上，固定件可为螺丝；此结构的立柱，U型梁的应力能够通过两块立柱加强板快速分散到立柱侧板上，受力更为均衡，便于持久、稳固支撑U型梁上的结构，整体结构更为稳固。

进一步地，如图5所示，由板材组装而成的中空的U型梁22包括两侧梁221和连接两侧梁221的横梁222，侧梁221和横梁222之间的弯折处上设有连接侧梁221和横梁222的梁加强板223；两个侧梁221上均设有用于安放天线组件3的天线组件轴承座224，两个天线组件轴承座224的中心的连线与横梁222的中心线平行，一侧梁221上还设有用于安放俯仰电机的电机安装板225，受力更为均衡，便于持久支撑设置于U型梁上的结构，整体结构更为稳固。

进一步地，如图1、图3所示，作为本发明用于移动载体的卫星天线的一个实施例，俯仰同步传动机构23包括俯仰电机231、与俯仰电机231的输出轴连接的俯仰小同步轮232和与该俯仰小同步轮232传动连接的俯仰大同步轮233；通过俯仰小同步轮将旋转力矩传递给俯仰大同步轮，从而实现0-90°的俯仰旋转功能。其中，俯仰小同步轮232和俯仰大同步轮233之间的传动连接可通过齿轮传动、带传动或链传动等方式实现；优选俯仰小同步轮232和俯仰大同步轮233之间通过俯仰同步带234实现传动连接，保证更好的旋转精度。优选天线组件3俯仰大同步轮的转动轴的中心线上，使整体结构更为稳固；优选俯仰大同步轮是整圆结构，适于大小同步轮中心轴连接线与水平面夹角比较小的情况，从而保证天线组件集中在较小空间内做俯仰运动。

更进一步地，作为本发明用于移动载体的卫星天线的一个实施例，俯仰小同步轮232和俯仰大同步轮233的传动比为8：1，精准传动，能够提高旋转精度。优选俯仰小同步轮232的齿数为25，俯仰大同步轮233的齿数200，易于加工。

进一步地，如图1和图6所示，作为本发明用于移动载体的卫星天线的一个实施例，天线组件3包括固定在俯仰大同步轮233上的天线支撑31，及设置于天线支撑31上的抛物反射面32、副反射面33、波导管34、深沟球轴承35、能够带动波导管34进行360°全方位旋转的极化传动机构36和能够驱动极化传动机构36的极化电机37；深沟球轴承35的中心线与抛物反射面32的中心线重合，波导管34的一端与极化传动机构36固定，另一端穿过深沟球轴承35伸入抛物反射面32内并与副反射面33正对。深沟球轴承、波导管安装在抛物反射面的中心孔位置，深沟球轴承上设置极化大齿轮，且极化大齿轮与天线支撑(或抛物反射面)固定，极化小齿轮通过极化电机与极化大齿轮啮合传动，极化电机驱动极化小齿轮，在大齿轮的反作用力下，极化小齿轮能够带动波导管进行360°全方位旋转，结构简单，运行稳定可靠。

进一步地，如图1和图6所示，作为本发明用于移动载体的卫星天线的一个实施例，极化传动机构36包括与极化电机37的输出轴连接的极化小齿轮361和与该极化小齿轮361传动连接的极化大齿轮362；极化大齿轮362与天线支撑31和/或抛物反射面32固定，极化电机37与波导管34固定，深沟球轴承35固定于极化大齿轮362内。其中，极化小齿轮361和极化大齿轮362之间的传动连接可通过齿轮传动、带传动或链传动等方式实现；优选极化小齿轮361和极化大齿轮362之间通过极化啮合传动实现传动连接，保证更好的旋转精度。

进一步地，如图1所示，作为本发明用于移动载体的卫星天线的一个实施例，优选天线组件包括的双工器8、LNB9(即上变频器)和BUC10(即下变频器)设置于波导管34上，波导管34、双工器8，LNB9和BUC10构成的卫星信号收发系统通过极化旋转机构，以及电路控制实现工作运行。

更进一步地，作为本发明用于移动载体的卫星天线的一个实施例，极化小齿轮361和极化大齿轮362的传动比为4：1，精准传动，能够提高旋转精度。优选极化小齿轮361的齿数为25，极化大齿轮362的齿数100，易于加工。

其中，方位电机14、俯仰电机231和极化电机37可为伺服电机或步进电机。方位同步带153、俯仰同步带234和极化同步带(若极化小齿轮361和极化大齿轮362之间采用极化同步带传动)均可通过张紧轮7张紧(图1、图3示出了俯仰同步带234通过张紧轮7张紧的结构)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.用于移动载体的卫星天线，包括电路控制模块、方位旋转组件、俯仰传动组件和设置于所述俯仰传动组件上的天线组件；所述方位旋转组件包括方位轴承、方位电机和方位同步传动组件，所述方位同步传动组件包括与所述方位电机的输出轴连接的方位小同步轮和与所述方位小同步轮传动连接的方位大同步轮，其特征在于：所述方位旋转组件还包括方位底座和方位平台，所述电路控制模块设置于所述方位平台上，所述方位大同步轮固定于所述方位底座上，所述方位轴承与所述方位大同步轮连接，所述方位平台固定于所述方位轴承上，所述方位电机和所述俯仰传动组件均固定于所述方位平台上；所述方位轴承为四点接触球轴承，且该四点接触球轴承的轴承内圈的上挡圈与所述方位平台固定，轴承外圈的下挡圈与所述方位大同步轮连接；所述方位底座、所述方位大同步轮、所述方位轴承和所述方位平台之间形成有容纳空间，该容纳空间内设有用于连接卫星天线的线缆的导电滑环。

2.根据权利要求1所述的用于移动载体的卫星天线，其特征在于：所述俯仰传动组件包括：设置于所述方位平台上的立柱、与所述立柱固定连接的U型梁及分别设置于所述U型梁的相对的两端上的俯仰同步传动机构和能够将所述天线组件的俯仰转动角限制在0-90°范围内的旋转限位机构。

3.根据权利要求2所述的用于移动载体的卫星天线，其特征在于：所述立柱和/或所述U型梁采用一体成型的中空结构或由板材组装而成的中空结构。

4.根据权利要求3所述的用于移动载体的卫星天线，其特征在于：所述立柱为由板材组装而成的中空的结构，且该立柱包括水平设置的立柱底板、相对设置的两块立柱侧板和连接两块所述立柱侧板并垂直于所述立柱底板的立柱背板；所述立柱侧板的下端与所述立柱底板垂直，上端延长到凸出于所述立柱背板，且该凸出于所述立柱背板的立柱侧板上端为倾斜端，与水平面之间保持小于90°的倾斜角；两块所述立柱侧板的倾斜端之间设有两块立柱加强板，该两块立柱加强板分别为远离所述立柱背板的一侧的第一立柱加强板和位于所述立柱背板所在一侧的第二立柱加强板，两块所述立柱加强板的远离立柱底板的一端均延长到凸出于立柱侧板，该凸出于立柱侧板的立柱加强板端为U型梁固定端；所述U型梁固定于两块所述立柱加强板的所述U型梁固定端之间。

5.根据权利要求4所述的用于移动载体的卫星天线，其特征在于：所述立柱加强板的两侧均与所述立柱侧板搭接，所述俯仰传动组件还包括固定件，该固定件穿过两块所述立柱加强板和所述U型梁，而将所述U型梁固定在所述立柱上。

6.根据权利要求4所述的用于移动载体的卫星天线，其特征在于：所述第一立柱加强板的所述U型梁固定端为该立柱加强板上延伸出的插脚，该插脚伸入所述U型梁内。

7.根据权利要求3所述的用于移动载体的卫星天线，其特征在于：由板材组装而成的中空的所述U型梁包括两侧梁和连接所述两侧梁的横梁，所述侧梁和所述横梁之间的弯折处上设有连接所述侧梁和所述横梁的梁加强板；两个所述侧梁上均设有用于固定天线组件的天线组件轴承座，两个所述天线组件轴承座的中心的连线与所述横梁的中心线平行，一所述侧梁上还设有电机安装板。

8.根据权利要求2-7中任一项所述的用于移动载体的卫星天线，其特征在于：所述俯仰同步传动机构包括俯仰电机、与所述俯仰电机的输出轴连接的俯仰小同步轮和与该俯仰小同步轮传动连接的俯仰大同步轮；

所述天线组件包括固定在所述俯仰大同步轮上的天线支撑，及设置于天线支撑上的抛物反射面、副反射面、波导管、深沟球轴承、能够带动所述波导管进行360°全方位旋转的极化传动机构和能够驱动所述极化传动机构的极化电机；所述深沟球轴承的中心线与所述抛物反射面的中心线重合，所述波导管的一端与所述极化传动机构固定，另一端穿过所述深沟球轴承伸入所述抛物反射面内并与副反射面正对。

9.根据权利要求8所述的用于移动载体的卫星天线，其特征在于：所述极化传动机构包括极化电机、与所述极化电机的输出轴连接的极化小齿轮和与该极化小齿轮传动连接的极化大齿轮；所述极化大齿轮与所述天线支撑和/或所述抛物反射面固定，所述极化电机与所述波导管固定，所述深沟球轴承固定于所述极化大齿轮内。