一种用于可变倾角连续横向天线的低轮廓伺服机构制造技术

本发明专利技术公开了一种用于可变倾角连续横向天线的低轮廓伺服机构，包括多层阵列天线阵面(1)、多层旋转机构(2)、自带编码器的驱动电机(3)、零位光电开关组件(4)、传动齿轮(5)、底层固定基座(6)、第一旋转框架(7)、第二旋转框架(8)、第三旋转框架(9)、第四旋转框架(10)、顶层(11)、轴承钢珠及保持架(12)、第一天线阵面(13)、第二天线阵面(14)、第三天线阵面(15)、第四天线阵面(16)。本发明专利技术提出的一种用于可变倾角连续横向(VICTS)天线的低轮廓、轻重量、易于安装的伺服机构，实现多层天线阵面独立旋转的同时极大的降低了系统的整体高度。

A Low Profile Servo Mechanism for Variable Inclination Continuous Transverse Antenna

【技术实现步骤摘要】
一种用于可变倾角连续横向天线的低轮廓伺服机构
本专利技术涉及天线伺服机构
，特别涉及一种用于可变倾角连续横向(VICTS)天线的低轮廓伺服机构，特别是适用于要求低高度、轻重量、易于安装的多层大口径的可变倾角连续横向(VICTS)天线伺服机构。
技术介绍
可变倾角连续横向(VICTS)天线是一种不采用电调移相器等有源器件，通过结构平面旋转实现波束二维扫描的车载卫星通信天线。可变倾角连续横向(VICTS)天线要求其伺服系统能够独立驱动同轴安装的多层天线阵面(通常需要2-4层天线阵面)分别旋转，同时车载环境下对于卫星通信天线低轮廓、轻重量、易于安装的要求越来越高，传统伺服机构难以实现。本专利技术提出一种将齿轮传动、推力轴承和天线阵面融为一体的伺服机构形式，天线阵面之间通过轴承钢珠层层堆叠，极大的减少了多层天线阵面伺服系统的高度和重量。
技术实现思路
本专利技术目的在于设计一种用于可变倾角连续横向天线的低轮廓伺服机构，解决现役卫星通信车载天线存在轮廓高、机动性差，不利于隐蔽和灵活快速机动等问题。对此，本专利技术提出一种用于可变倾角连续横向天线的低轮廓伺服机构，其包括：底层固定基座、第一旋转框架、第二旋转框架、第三旋转框架、第四旋转框架、顶层、轴承钢珠及保持架、第一天线阵面、第二天线阵面、第三天线阵面、第四天线阵面、自带编码器的驱动电机、零位光电开关组件、传动齿轮。其中，第一天线阵面、第二天线阵面、第三天线阵面、第四天线阵面属于多层阵列天线阵面。底层固定基座、第一旋转框架、第二旋转框架、第三旋转框架、第四旋转框架、顶层、轴承钢珠及保持架属于多层旋转机构。顶层固定在底层固定基座上。天线阵列安装在旋转框架内侧，旋转框架外侧有齿轮，上下两侧有带有接触角的轴承滚珠沟道，各层旋转框架之间依靠轴承钢珠以推力角接触轴承方式层层堆叠。驱动电机通过传动齿轮驱动旋转框架旋转，零位光电开关组件记录旋转框架的基准零位。本伺服机构中，顶层固定在底层固定基座上，第一天线阵面安装在第一旋转框架内侧，第二天线阵面安装在第二旋转框架内侧，第三天线阵面安装在第三旋转框架内侧，第四天线阵面安装在第四旋转框架内侧。四层旋转框架之间通过轴承钢珠连接，使四层旋转框架能够在底层固定基座和顶层之间独立旋转，从而带动四层天线阵面独立旋转。旋转框架之间轴承钢珠均匀分布在轻质保持架内，并且保持架随钢珠转动而转动。旋转框架采用高强度不易变形的钢圈制成，外侧分布有齿轮。外围分布4个长度小于阵列天线总高度且垂直于天线阵面安装的自带编码器的驱动电机。4个安装在同一高度的驱动电机通过中间级不同高度的传动齿轮分别驱动第一旋转框架、第二旋转框架、第三旋转框架、第四旋转框架旋转。外围零位光电开关组件分别记录第一旋转框架、第二旋转框架、第三旋转框架、第四旋转框架的基准零位。其中，顶层下侧和底层固定基座上侧有带有接触角的轴承滚珠沟道，第一旋转框架、第二旋转框架、第三旋转框架、第四旋转框架上下侧有带有接触角的轴承滚珠沟道，轴承沟道整体采用推力角接触轴承沟道形式。其中底层固定基座与偶数层第二旋转框架、第四旋转框架沟道相同，接触角水平方向分量指向天线圆心，奇数层第一旋转框架、第三旋转框架与顶层沟道相同，接触角水平方向分量背离天线圆心。奇数旋转框架结构完全相同，偶数旋转框架结构完全相同。其中，当需要堆叠2-4层甚至更多层的天线阵面时，其堆叠方式采用一层奇数旋转框架一层偶数旋转框架交错堆叠。各层轴向压紧后，奇数层第一旋转框架、第三旋转框架受到由接触角产生的一圈径向方向背离圆心的力使其受力平衡，偶数层第二旋转框架、第四旋转框架受到由接触角产生的一圈径向方向指向圆心的力使其受力平衡，各旋转框架的径向间隙被消除。通过设计沟道接触角的大小调整各层旋转框架的轴向负载能力。本伺服机构在满足独立驱动多层天线旋转的要求下，旋转框架之间采用推力角接触轴承的方式连接，极大的减少了多层天线阵面伺服机构的高度和重量。由于其中奇数旋转框架结构完全相同，偶数旋转框架结构完全相同，各层使用的驱动电机和零位光电开关完全相同，便于批量制造。附图说明图1是本专利技术的一种用于可变倾角连续横向天线的低轮廓伺服总体结构图。图2是本专利技术的一种用于可变倾角连续横向天线的低轮廓伺服机构层叠剖面图。图3是本专利技术的一种用于可变倾角连续横向天线的低轮廓伺服机构接触角方向图。图4是本专利技术的奇数层旋转框架带有接触角的轴承滚珠沟道图。图5是本专利技术的偶数层旋转框架带有接触角的轴承滚珠沟道图。1阵列天线阵面、2多层旋转框架、3驱动电机、4零位光电开关、5传动齿轮、6底层固定基座、7第一旋转框架、8第二旋转框架、9第三旋转框架、10第四旋转框架、11顶层固定层、12轴承钢珠、13第一天线阵面、14第二天线阵面、15第三天线阵面、16第四天线阵面具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式做出详细说明。图1-3所示，一种用于可变倾角连续横向(VICTS)天线的低轮廓伺服机构，包括多层阵列天线阵面(1)、多层旋转机构(2)、自带编码器的驱动电机(3)、零位光电开关组件(4)、传动齿轮(5)、底层固定基座(6)、第一旋转框架(7)、第二旋转框架(8)、第三旋转框架(9)、第四旋转框架(10)、顶层(11)、轴承钢珠及保持架(12)、第一天线阵面(13)、第二天线阵面(14)、第三天线阵面(15)、第四天线阵面(16)。其中，第一天线阵面(13)、第二天线阵面(14)、第三天线阵面(15)、第四天线阵面(16)属于多层阵列天线阵面(1)。底层固定基座(6)、第一旋转框架(7)、第二旋转框架(8)、第三旋转框架(9)、第四旋转框架(10)、顶层(11)、轴承钢珠及保持架(12)属于多层旋转机构(2)。顶层(11)固定在底层固定基座(6)上。天线阵列安装在旋转框架内侧，旋转框架外侧有齿轮，上下两侧有带有接触角的轴承滚珠沟道，各层旋转框架之间依靠轴承钢珠(12)以推力角接触轴承方式层层堆叠。驱动电机(3)通过传动齿轮(5)驱动旋转框架旋转，零位光电开关组件(4)记录旋转框架的基准零位。顶层(11)固定在底层固定基座(6)上，第一天线阵面(13)安装在第一旋转框架(7)内侧，第二天线阵面(14)安装在第二旋转框架(8)内侧，第三天线阵面(15)安装在第三旋转框架(9)内侧，第四天线阵面(16)安装在第四旋转框架(10)内侧。四层旋转框架之间通过轴承钢珠(12)连接，使四层旋转框架能够在底层固定基座(6)和顶层(11)之间独立旋转，从而带动四层天线阵面独立旋转。旋转框架之间轴承钢珠(12)均匀分布在轻质保持架内，并且保持架随钢珠转动而转动。为使保持架在滚珠沟道之间旋转灵活，保持架与沟道接触面应有较高的光滑度且轴承沟道填充一定量的润滑油脂。旋转框架采用高强度不易变形的钢圈制成，外侧分布有齿轮。外围分布4个长度小于阵列天线总高度且垂直于天线阵面安装的自带编码器的驱动电机(3)。4个安装在同一高度的驱动电机(3)通过中间级不同高度的传动齿轮(5)分别驱动第一旋转框架(7)、第二旋转框架(8)、第三旋转框架(9)、第四旋转框架(10)旋转。外围零位光电开关组件(4)分别记录第一旋转框架(7)、第二旋转框架(8)、第三旋转框架(9)、第四旋转框架(10)的基准零位。顶层(11)下侧和底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于可变倾角连续横向天线的低轮廓伺服机构，其特征在于，其包括多层阵列天线阵面(1)、多层旋转机构(2)、自带编码器的驱动电机(3)、零位光电开关组件(4)、传动齿轮(5)、底层固定基座(6)、第一旋转框架(7)、第二旋转框架(8)、第三旋转框架(9)、第四旋转框架(10)、顶层(11)、轴承钢珠及保持架(12)、第一天线阵面(13)、第二天线阵面(14)、第三天线阵面(15)、第四天线阵面(16)；其中，第一天线阵面(13)、第二天线阵面(14)、第三天线阵面(15)、第四天线阵面(16)属于多层阵列天线阵面(1)；底层固定基座(6)、第一旋转框架(7)、第二旋转框架(8)、第三旋转框架(9)、第四旋转框架(10)、顶层(11)、轴承钢珠及保持架(12)属于多层旋转机构(2)；顶层(11)固定在底层固定基座(6)上；天线阵列安装在旋转框架内侧，旋转框架外侧有齿轮，上下两侧有带有接触角的轴承滚珠沟道，各层旋转框架之间依靠轴承钢珠(12)以推力角接触轴承方式层层堆叠；驱动电机(3)通过传动齿轮(5)驱动旋转框架旋转，零位光电开关组件(4)记录旋转框架的基准零位。

【技术特征摘要】
1.一种用于可变倾角连续横向天线的低轮廓伺服机构，其特征在于，其包括多层阵列天线阵面(1)、多层旋转机构(2)、自带编码器的驱动电机(3)、零位光电开关组件(4)、传动齿轮(5)、底层固定基座(6)、第一旋转框架(7)、第二旋转框架(8)、第三旋转框架(9)、第四旋转框架(10)、顶层(11)、轴承钢珠及保持架(12)、第一天线阵面(13)、第二天线阵面(14)、第三天线阵面(15)、第四天线阵面(16)；其中，第一天线阵面(13)、第二天线阵面(14)、第三天线阵面(15)、第四天线阵面(16)属于多层阵列天线阵面(1)；底层固定基座(6)、第一旋转框架(7)、第二旋转框架(8)、第三旋转框架(9)、第四旋转框架(10)、顶层(11)、轴承钢珠及保持架(12)属于多层旋转机构(2)；顶层(11)固定在底层固定基座(6)上；天线阵列安装在旋转框架内侧，旋转框架外侧有齿轮，上下两侧有带有接触角的轴承滚珠沟道，各层旋转框架之间依靠轴承钢珠(12)以推力角接触轴承方式层层堆叠；驱动电机(3)通过传动齿轮(5)驱动旋转框架旋转，零位光电开关组件(4)记录旋转框架的基准零位。2.根据权利要求1所述的用于可变倾角连续横向天线的低轮廓伺服机构，其特征在于：第一天线阵面(13)安装在第一旋转框架(7)内侧，第二天线阵面(14)安装在第二旋转框架(8)内侧，第三天线阵面(15)安装在第三旋转框架(9)内侧，第四天线阵面(16)安装在第四旋转框架(10)内侧；四层旋转框架之间通过轴承钢珠(12)连接，使四层旋转框架能够在底层固定基座(6)和顶层(11)之间独立旋转，从而带动四层天线阵面独立旋转；旋转框架之间轴承钢珠(12)均匀分布在轻质保持架内，并且保持架随钢珠转动而...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦睿，薛志刚，
申请(专利权)人：北京遥感设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11