天线及操作天线的方法技术

一种天线具有辐射发射器/接收器、基座、以及能够围绕至少三个轴相对于基座旋转辐射发射器/接收器的安装系统，其中，控制器可以确保发射器/接收器相对于基座定向在第一方向上，同时旋转安装系统的各部分，以防止安装系统的轴承发生劣化。

Antenna and Operating Antenna Method

An antenna has a radiation emitter/receiver, a base, and an installation system capable of rotating the radiation emitter/receiver around at least three axes relative to the base, in which the controller ensures that the transmitter/receiver is directed in the first direction relative to the base, while rotating all parts of the installation system to prevent deterioration of the bearing of the installation system.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】天线及操作天线的方法
本专利技术涉及一种具有包括至少三个轴的安装系统的天线，并且具体地，涉及即使天线方向相对于安装件固定时安装系统也能移动的天线。
技术介绍
已经发现，在具有安装系统(其中，辐射发射/接收元件被安装成相对于安装件围绕一个或多个轴可旋转)的天线中，在辐射接收/发射元件相对于安装件很长一段时间定向在预定的方向上的具体情况下，有助于围绕轴旋转的轴承可能被磨损。在这种情形中，例如，滚珠轴承中的滚珠可能使滚珠轴承元件发生局部变形(产生腔或凹痕)，使滚珠轴承不适合于旋转，因为之后的旋转将是不均匀的。通常，必须更换该被磨损的滚珠轴承。
技术实现思路
例如，在诸如石油钻塔或诸如船只或飞行器等不同类型的运输装置的结构上，可以使用这种类型的天线。因此，即使该运输装置(尤其是几乎不会翻滚(roll)或纵摆(pitch)的大型船只)通常相对于目标数据源/接收器(通常是卫星)移动，其甲板看起来如同固体地面一样稳固。这种类型的天线通常具有三轴安装系统，其中，天线圆盘(即，通常用于准直/聚焦辐射)可以相对于天线安装件或安装了天线的运输装置围绕三个轴旋转。即使仅利用围绕两个轴的旋转可以获得来自安装件或运输装置的任意相对方向，但是在水平和垂直方向也会出现问题。该问题被称为“万向球锁”并且仅意味着如果仅设置两个轴，则围绕轴的旋转必须无限的快，以跟踪相对于天线直接水平或垂直定位的元件。因此，通常设置三个轴。有时甚至设置更多的轴。本专利技术涉及一种避免这种不均匀磨损的方法。在第一方面，本专利技术涉及一种天线，包括：辐射发射/接收元件，被配置为沿着第一方向发射辐射和/或从第一方向接收辐射；基座；安装系统，辐射发射/接收元件与基座连接至安装系统，其中，安装系统至少包括第一安装部和第二安装部；第一驱动，被配置为围绕第一轴相对于基座旋转第一安装部；第二驱动，被配置为围绕第二轴相对于第一安装部旋转第二安装部；第三驱动，被配置为围绕第三轴相对于第二安装部旋转辐射发射/接收元件；控制器，被配置为控制第一驱动、第二驱动、以及第三驱动，以：保持基座与第一方向之间的预定相对方向，同时操作驱动中的至少一个驱动以旋转下列中的至少一个：第一安装部相对于基座围绕第一轴旋转至少2度；第二安装部相对于第一安装部围绕第二轴旋转至少2度；并且辐射发射/接收元件相对于第二安装部围绕第三轴旋转至少2度。在这方面，天线是被配置为发射和/或接收辐射(诸如，无线电波辐射等)的元件。这种类型的典型天线被配置为向目标或接收器(诸如卫星或另一天线等)发射准直(collimated)的辐射束和/或从发送器(诸如，卫星或其他天线等)接收辐射，并且将该辐射聚焦在天线的接收器上。如本
中已知的，辐射发射/接收元件可以包括辐射发射器和/或辐射检测器、以及定向元件(诸如，抛物线形的圆盘等)。通过定向元件可以限定辐射被接收/被发射的方向，诸如，其对称轴、其视轴、和/或定向元件与辐射发射器/接收器的相对位置等。因此，第一方向是可以在其上发射辐射和/或接收辐射的方向。天线包括基座。该基座可以是这样一种元件：经由该元件可以将天线的其余部分紧固至诸如船只、房屋、车辆、飞行器等结构上。因此，辐射发射/接收元件可以相对于基座和该结构移动。安装系统将基座与辐射发射/接收元件互连。安装元件包括至少第一安装部和第二安装部。可以看出安装部相对于彼此以及辐射发射/接收元件以及基座可旋转。此外，驱动被设置成用于促使该旋转。激活该驱动意味着相对于元件中的另一个围绕相关轴旋转元件中的一个。安装件通常仅需要从一个轴延伸至下一个轴，并且仅构成能够实现围绕轴旋转的结构。因此，这些安装件可以具有任何范围(extent)和任何形状，由任意材料制成并且用于任何其他目的。通常，安装件是刚性的，因此，部件所属的两个轴之间存在所期望的关系，并且因此，将设置在两个部件之间的任意旋转传递(transfer)至部件的其他部分并且因此传递至其他轴承，以相对于基座将旋转传递至天线。此外，例如，可以使用安装件支撑驱动，该驱动被配置为相对于另一部件或天线/基座旋转具体的部件。此外，支撑控制器、传感器、位置传感器、扭矩传感器、方向传感器(例如，轴向水平)等。驱动可以以任何期望的方式实施。其功能是围绕轴相对于另一元件旋转一个元件。该功能可以使用任意类型的致动器获得，诸如，线性致动器、诸如电气或液压、或电动机(诸如步进式电动机或无刷电动机)等操作的致动器等。两个或多个驱动可以实施为单个电动机/致动器，诸如通过使用离合器、齿轮等来提供用于实现围绕不同轴的旋转的扭矩/力。围绕轴的旋转可以以任何方式获得，例如使用将两个元件(围绕轴可相对于彼此旋转)相互关联的轴承。该轴承可以是诸如滚珠轴承等任意类型。第一驱动被配置为围绕第一轴相对于基座旋转第一安装部，并且第二驱动被配置为围绕第二轴相对于第一安装部旋转第二安装部。因此，自然地，第一驱动与第二驱动两者也可以相对于基部旋转第二安装部。现在可以围绕两个轴中的任一个或两个实现该旋转。第三驱动被配置为围绕第三轴相对于第二安装部旋转辐射发射/接收元件，因此，使得可以围绕至少三个轴中的任一个相对于基座旋转天线。自然地，可以使用更多个轴。例如，一个安装部可以具有两个部件，一个部件可以围绕另一个轴相对于另一个部件旋转，使得天线可以围绕四个轴相对于基座旋转。天线包括被配置为控制第一驱动、第二驱动、以及第三驱动的控制器。在这种背景下，控制器可以是ASIC、FPGA、DSP、芯片、软件可编程和/或硬连线。控制器可以是单片电路或由彼此通信的多个元件构成。在上文中，本专利技术的该方面涉及控制驱动以保持基座与第一方向之间的预定相对方向，同时操作驱动中的至少一个以围绕相关轴相对地旋转相关的两个部分(第一安装部、第二安装部、基座、或天线)至少2度。第一方向可以是相对于例如预定方向或基座的轴的任意方向。相对方向可以是与基座有关的任意一个或多个预定的角(通常在一个、两个、或多个纬度中的每个纬度上进行确定)。实际上，如果基座被旋转，则第一方向以相同的方式旋转，以保持预定相对方向。因此，在保持基座与辐射发射/接收元件之间的第一方向的同时，安装系统中仍发生围绕至少一个轴的旋转。自然地，辐射发射/接收元件不需要相对于基座被绝对地固定。辐射发射/接收元件可以是跟踪诸如卫星之类的源，并且因此可以围绕期望方向(朝向卫星)执行诸如1度内或甚至0.5度内等的微小方向校正。因此，在一种情形下，控制器被配置为将预定相对方向保持在1度内。在一种情形下，在一段时间内可以看到2度或更多的移动，在同一时间段内，辐射发射/接收元件可以相对于基座旋转1度或更少。因此，第一/第二安装部与辐射发射/接收元件之间所发生的移动大于辐射发射/接收元件朝向所需方向定向所需的移动。在一种情形下，控制器被配置为在保持基座与第一方向之间的预定相对方向的同时旋转下列中的至少两个：相对于基座围绕第一轴旋转第一安装部至少2度；相对于第一安装部围绕第二轴旋转第二安装部至少2度；并且相对于第二安装部围绕第三轴旋转辐射发射/接收元件至少2度。如果第一方向沿着轴中的一个，则可以围绕单个轴旋转。因此，可以在保持天线的方向的同时实现围绕轴的旋转。然而，通常，围绕一个轴的旋转将改变天线的方向，但是，这可以通过也围绕另一轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线，包括：辐射发射/接收元件，被配置为沿着第一方向发射辐射和/或从所述第一方向接收辐射；基座；安装系统，所述辐射发射/接收元件与所述基座连接至所述安装系统，其中，所述安装系统包括至少第一安装部和第二安装部；第一驱动，被配置为围绕第一轴相对于所述基座旋转所述第一安装部；第二驱动，被配置为围绕第二轴相对于所述第一安装部旋转所述第二安装部；第三驱动，被配置为围绕第三轴相对于所述第二安装部旋转所述辐射发射/接收元件；控制器，被配置为控制所述第一驱动、所述第二驱动、以及所述第三驱动，以：保持所述基座与所述第一方向之间的预定相对方向，同时操作驱动中的至少一个驱动以旋转以下中的至少一个：相对于所述基座围绕所述第一轴旋转所述第一安装部至少2度；相对于所述第一安装部围绕所述第二轴旋转所述第二安装部至少2度；并且相对于所述第二安装部围绕所述第三轴旋转所述辐射发射/接收元件至少2度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种天线，包括：辐射发射/接收元件，被配置为沿着第一方向发射辐射和/或从所述第一方向接收辐射；基座；安装系统，所述辐射发射/接收元件与所述基座连接至所述安装系统，其中，所述安装系统包括至少第一安装部和第二安装部；第一驱动，被配置为围绕第一轴相对于所述基座旋转所述第一安装部；第二驱动，被配置为围绕第二轴相对于所述第一安装部旋转所述第二安装部；第三驱动，被配置为围绕第三轴相对于所述第二安装部旋转所述辐射发射/接收元件；控制器，被配置为控制所述第一驱动、所述第二驱动、以及所述第三驱动，以：保持所述基座与所述第一方向之间的预定相对方向，同时操作驱动中的至少一个驱动以旋转以下中的至少一个：相对于所述基座围绕所述第一轴旋转所述第一安装部至少2度；相对于所述第一安装部围绕所述第二轴旋转所述第二安装部至少2度；并且相对于所述第二安装部围绕所述第三轴旋转所述辐射发射/接收元件至少2度。2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述控制器被配置为在保持所述基座与所述第一方向之间的所述预定相对方向的同时，旋转以下中的至少两个：相对于所述基座围绕所述第一轴旋转所述第一安装部至少2度；相对于所述第一安装部围绕所述第二轴旋转所述第二安装部至少2度；并且相对于所述第二安装部围绕所述第三轴旋转所述辐射发射/接收元件至少2度。3.根据权利要求1或2所述的天线，其中，所述控制器被配置为在保持所述基座与所述第一方向之间的所述预定相对方向的同时，旋转以下全部：相对于所述基座围绕所述第一轴旋转所述第一安装部至少2度；相对于所述第一安装部围绕所述第二轴旋转所述第二安装部至少2度；并且相对于所述第二安装部围绕所述第三轴旋转所述辐射发射/接收元件至少2度。4.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述控制器被配置为在超过2秒的时间段内旋转所述至少2度。5.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述控制器被配置为在2天或更短的时间段内旋转至少两个所述至少2度。6.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述控制器被配置为保持所述预定相对方向在1度内。7.根据前述权利要求中任一项所述的天线，其中，所述控制器被配置为循环地旋转驱动中的至少两个驱动，以在围绕相应轴相距2度以上定位的极端角度位置内旋转以下中的至少两个：相对于所述基座围绕所述第一轴旋转所述第一安装部至少2度；相对于所述第一安装部围绕所述第二轴旋转所述第二安装部至少2度；并且相对于所述第二安装部围绕所述第三轴旋转所述辐射发射/接收元件至少2度。8.一种操作天线的方法，所述天线包括基座、辐射发射/接收元件、以及安装系统，所述辐射发射/接收元件从第一方向接收辐射和/或朝向所述第一方向发射辐射，并且所述安装系统经由至少第一安装部和第二安装部将所述辐射发射/接收元件连接至安装件，并且使得围绕三个或更多个轴相对于所述安装件旋转所述辐射发射/接收元件，所述方法包括：保持所述辐射发射/接收元件相对于所述安装件定向在预定的方向上，同时相对于所述基座旋转第一安装部至少2度、相对于所述发射/接收元件旋转第二安装部至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌尔里希·韦斯特拉格尔·格特黑尔夫，基姆·沃尔德斯，
申请(专利权)人：泰纳股份公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK