一种可实现过顶跟踪功能的大型天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可实现过顶跟踪功能的大型天线，属于天线技术领域。该天线包括座架和反射体、倾斜结构；反射体的底部设有俯仰轴，座架顶部设有倾斜结构；倾斜结构的上平台设有用于配合俯仰轴的俯仰轴座。每个倾斜组均包括升降装置；升降装置均匀排布在方位底盘的顶部。升降装置包括互为备份的两组液压伺服结构；互为备份的两组液压伺服结构的液压缸紧贴并立设置。倾斜组还包括上平台和下平台；上平台位于液压缸的活塞杆顶部，下平台位于液压缸缸筒底部。本实用新型专利技术可实现过顶跟踪功能，并且具有结构紧凑、可靠性高的优点。可靠性高的优点。可靠性高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现过顶跟踪功能的大型天线


[0001]本技术涉及到天线
，特别涉及一种可实现过顶跟踪功能的大型天线。

技术介绍

[0002]卫星地面固定跟踪测量站天线常常采用方位
‑
俯仰型天线座。这种座架型式具有结构简单、传统可靠、精度高等优点。但却解决不了过顶跟踪的问题。过顶跟踪是动目标跟踪中的关键技术。尤其是对于低轨卫星，会在90
°
的天顶附近出现一个“盲区”。当卫星飞经这个盲区时，天线的方位速度变化剧烈而俯仰速度变化缓慢，地面站天线会因方位速度不够大而丢失跟踪目标。“盲区”的大小与地面站天线的方位速度和目标高度有关。提高方位速度可以减小“盲区”的范围，但“盲区”依然存在。因为要完全消除盲区理论上需要方位速度无穷大，而受制于电机调速范围，天线座体积和重量等因素，方位速度也不能无限制提高。
[0003]近年来随着低轨卫星遥感技术的不断发展，使用低轨卫星进行地面资源勘察或军事侦察已经相当普遍，过顶跟踪问题愈发显得迫切。到目前为止，各国科学家解决目标过顶跟踪问题主要采用了如下的一些方式：
[0004]X
‑
Y型天线座：X
‑
Y型天线座的二根轴都是水平配重，互相正交，相当于把方位
‑
俯仰型天线座的方位轴转到水平位置。因此，它的盲区在地平线上。通常该区域不在要求的工作空域内，所以可以很好的解决过顶跟踪问题。但其缺点是：结构不紧凑，两轴均需加平衡重量，从而造成两轴的转动惯量很大，不适合大型天线。
[0005]方位轴倾斜天线座：将天线方位轴向某个方向倾斜一个角度，使得测站天线偏离跟踪盲区，从而降低对天线方位转动最大速度的要求，实现对天顶区域的有效跟踪。由于跟踪目标的轨道的不同，方位轴倾斜具有明显的方向性，故而该形式相当于是把方位
‑
俯仰型天线座安装在了倾斜机构上。但其缺点是：1、倾斜机构的转动回差会直接影响天线座的基础刚度和跟踪精度，从而使天线座的谐振频率降低，2、倾斜机构距离天线反射面太远，使得天线本身承受较大的倾覆力矩；3、承受能力有限，制作和调整困难，也不适合于大型天线。
[0006]方位
‑
俯仰天线座增加抬升机构：针对于方位俯仰型的天线，在其天线座下方增加了抬升装置。相当于将整个天线抬起来，并抬起的方向还可以调整。抬升装置的一般采用液压或丝杠等形式。一个方向的抬升到某一固定角度，就相当于方位轴倾斜天线座的情况。该种形式的缺点也是不适合于大型天线。
[0007]并联机构天线座：抛开了传统的轴系运动，而直接使用多杆并联机构作为天线座。各杆使用直线驱动机构以及铰接方式，实现了天线头相对于天线座的多自由度运动，尤其对于天顶区域的指向更加准确灵活。其缺点是变换速度有限，承载能力有限，该结构形式也不适合大型天线。
[0008]主动反射面技术：贵州平塘大窝凼建成的500迷口径球面天线(FAST)，由于口径巨大，完全超过了传统天线座的承载范围，故而采用了反射面的主动变形技术。其4450块巨大
的反射面直接安装在一张柔性索网上，通过2227根下拉地锚促动器对柔性索网的节点进行实时数控的拉力驱动，使得反射面被张拉成瞬时不同指向的抛物面。FAST采用了主动反射面形式，并没有天线座结构。该形式也有一些引申的结构，比如无天线座而直接三杆(四杆，六杆等)顶升支撑反射面等。该类形式天线虽然不存在天顶盲区的问题，但是观测角度有限，集中于天顶区域附近。另外，该天线形式具有较大局限性，除特殊情况外并不适合推广。
[0009]综上所述，以上各种方法虽然可以解决小口径天线的过顶问题，但并不能有效解决大型全可动天线的过顶跟踪问题，主要是难以克服大型天线的体量问题。对于大型全可动天线，其反射体加上座架的重量非常之大，动辄几千吨，且其高度达百米左右，在运动过程中会产生巨大惯量。
[0010]纵观现今世界上所有的大型全可动天线，无一例外的都没有解决这个过顶跟踪的问题。如德国波恩100米艾菲尔斯伯格天线，美国西弗吉尼亚州100米绿地天线，我国北京50米天线，上海65米天马望远镜，佳木斯66米深空探测站，天津建设中的70米天线，云南建设中的120米天线，等等。

技术实现思路

[0011]有鉴于此，本技术提供了一种可实现过顶跟踪功能的大型天线。该天线主要通过在反射体和天线座架之间增加倾斜机构，除了传统天线的方位运动和俯仰运动外又实现了反射体的倾斜运动，因而实现了大型天线的过顶跟踪功能。该天线形式具有结构合理，力学稳定，可靠性高，维护方便等优点。
[0012]为了实现上述目的，本技术所采取的技术方案为：
[0013]一种可实现过顶跟踪功能的大型天线，主要包括反射体、倾斜机构、天线座架等部分。
[0014]进一步的，倾斜机构设置于反射体和天线座架之间。
[0015]进一步的，所述反射体主要包含反射面，支撑反射面的空间网架，以及位于底部的俯仰轴机构。所述天线座架主要包括空间骨架，滚轮机构和顶层平台等。滚轮机构位于空间骨架底部，顶层平台对称分为两个，高度一致，位列空间骨架两侧。
[0016]进一步的，所述倾斜机构包括两个，分别设置于天线座架的顶层平台上。倾斜机构主要包括下平台、升降装置和上平台。升降装置位于上下平台之间。下平台和天线座架的顶层平台连接固定；上平台上设置有俯仰轴座，和反射体的俯仰轴相配合连接。
[0017]倾斜机构和天线座架的连接至少一个为铰接。
[0018]进一步的，所述升降装置包括并列设置的至少两组液压伺服机构，相互之间作为安全备份。通过天线的控制系统控制液压伺服机构伸出端的伸出量，可以使得反射体产生一定角度的倾斜(相当于将天线俯仰轴的一端抬起来)。
[0019]进一步的，所述天线座架还包括索驱动装置。索驱动装置设置于天线座架底部相对于俯仰轴的两侧位置。索驱动装置主要包括索动力装置和索受力机构。索动力装置主要包括电机减速机组合、卷扬筒、控制系统、索力传感器以及柔性的索。索受力机构设置于反射体空间网架底部两侧，和索动力装置相对应。索主要缠绕在卷扬筒上，伸出的一端系留在的反射体的索受力机构。该天线通过双向索驱动装置对天线两侧的索的不同拉力实现了反射体的俯仰运动(相对于俯仰轴的旋转)。
[0020]上述的索设置可以一根也可以多根。多根索对应着不止一个的索驱动装置。多根索中设有安全索，在望远镜正常使用中并不主要提供拉力，而在其他索断裂等特殊情况下挥作用，保证反射体在极端情况下也可以安全回落到稳定姿态。
[0021]进一步的，还包括用以稳定索的稳索结构，所述稳索结构包括稳绳、滑轮和拉力传感器；所述稳绳一端通过滑轮与索连接，另一端穿过拉力传感器并固定在座架上。
[0022]进一步的，还包括俯仰限位机构。所述俯仰限位机构包括主体钢架，缓冲机构，锁定机构。在索驱动俯仰运动过程中，当反射体接近运动极限时，反射体底部的特定位置就会首先接触缓冲机构，经过缓冲后将速度将为0，这时再通过锁定机构机型锁定。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现过顶跟踪功能的大型天线，包括天线座架(1)和反射体(3)；其特征在于，还包括倾斜机构(2)；所述反射体的底部设有俯仰轴，天线座架顶部设有倾斜机构；所述倾斜机构的上平台(2.3)设有用于配合俯仰轴的俯仰轴座(2.4)；倾斜机构设置于反射体和天线座架之间；倾斜机构两组对称，分别安装在座架的顶层平台上，倾斜机构包括下平台(2.1)、升降装置(2.2)、上平台以及俯仰轴座(2.4)；下平台安装在座架的顶层平台上；俯仰轴座安装于上平台上。2.根据权利要求1所述的一种可实现过顶跟踪功能的大型天线，其特征在于，所述天线座架包括空间骨架(1.1)、滚轮机构(1.2)和顶层平台(1.3)；滚轮机构位于空间骨架底部，顶层平台对称分为两个，高度一致，位列空间骨架两侧。3.根据权利要求1所述的一种可实现过顶跟踪功能的大型天线，其特征在于，倾斜机构的升降装置是电气伺服的液压缸结构，通过控制液体压力驱动上平台升降运动，实现了...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹江涛，赵东贺，宫玉松，孙哲，孙立杰，杨亚军，宋建虎，郭云玲，郑禄浩，陈慧全，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：新型
国别省市：