超半球工作空域并联机构天线座制造技术

本实用新型专利技术涉及一种并联机构天线座。它由上、下两个平台，通过六个伺服电机分别驱动六个直线伸缩驱动装置依次联结，该六个直线伸缩驱动装置的上端选用球铰与一块上平台铰连，而下端选用万向铰与一块下平台铰连，构成一种基于6/6-SPU并联机构的超半球工作空域并联机构天线座。本实用新型专利技术能圆满解决获取卫星、运载火箭等飞行器的遥感遥测信号和数据，实现天线的“过顶”空域连续跟踪，达到超半球工作空域，即俯仰：-1°～181°，方位：0°～360°(设水平面天线的俯仰角为0°)工作范围的任意位姿连续跟踪。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于6/6-SPU并联机构的天线座。用于航天遥感、卫星“三遥”技术(遥感、遥测、遥控技术)及卫星通信的天线结构系统。天线结构系统与伺服控制系统、馈源馈线系统(简称:天、伺、馈)组成天线系统，实现遥感、遥测和遥控信息获取和指令，实现卫星通信信息传递和处理。尤其是能够获取卫星、运载火箭等飞行器有效空域的遥测信号和数据，实现无过顶“盲区”的连续跟踪天线座，圆满解决天线超半球工作空域，即俯仰:-1° 181°，方位:0° 360° (设水平面天线俯仰角为0° )的任意位姿连续跟踪。本技术技术方案属于机电一体化

技术介绍
天线座一般有天线座支撑结构、驱动轴系及传动装置、馈线和线缆缠绕装置、数据检测传递装置和安全保护装置组成。目前，世界上公知的航天遥感、卫星“三遥”技术(遥感、遥测、遥控技术)所采用经典的俯仰-方位型(EL-AZ型)天线，俯仰-方位型天线在天线天顶位置存在着一个无法“过顶”连续跟踪的“盲锥”区域，盲锥区域的大小(即盲锥的锥顶角)取决于天线与飞行器的距离和飞行器水平飞行速度。对低轨遥感天线至今尚未圆满解决“过顶”连续跟踪的问题。先引入一个天线跟踪“盲锥区”的概念，经典的俯仰-方位型天线座在跟踪目标时，天线方位角速度:β = V/(R*cos ε )(式中:V为目标飞行的水平速度；R为天线到目标的直线距离；ε为天线仰角；β为天线方位角速度)，当目标从天线天顶附近通过时，仰角ε —90° , cose — O, β — 00。但电机驱动功率是有限的，天线转动的角速度也是有限的，在一定的驱动功率下，天线只能跟踪某一仰角以下的目标，在俯仰-方位型天线天顶附近存在无法连续跟踪的“盲锥区”。目前，工程实际中俯仰-方位型天线在天线天顶位置存在着一个无法“过顶”连续跟踪的“盲锥”区域，无法采用经典的俯仰-方位型天线实现在天线天顶位置“过顶”连续跟踪。只能选择避开卫星运行轨道经过天线天顶的地方建造卫星地面站天线。传统经典的遥感遥测低轨卫星天线设计一般采用俯仰-方位型天线座，其存在过顶“盲锥区”，俯仰-方位型天线无法在卫星过顶“盲锥区”空域连续跟踪卫星，实现信号不间断连续工作的需求。
技术实现思路
本技术的目的在于已有技术存在的问题提供一种并联机构天线座，实现无过顶“盲区”的连续跟踪天线系统，圆满解决天线半球工作空域任意姿态连续跟踪，实现卫星信号和数据不间断连续工作的需求。为了达到上述目的，本技术的构思是:利用并联机构具有刚度大、精度高、速度快、承载能力大、结构简单、重量轻和控制便捷等独特优点，而且并联机构的运动方程的反解求解便捷、容易，易于实现伺服控制。应用于遥感遥测低轨卫星天线的设计，充分发挥了并联机构的特点。采用6/6-SPU并联机构作为天线座架，其空间六套直线伸缩驱动装置联结上、下两个平台六套直线伸缩驱动装置上端分别通过球铰与上平台连接，其下端分别通过万向铰与下平台连接，构成6/6-SPU并联机构天线座。上平台与一个天线反射体联结，下平台与地基机架固定，也可以与其他载体(如:车辆、舰船和飞行器等机架)联结构成机动天线系统。通过对6/6-SPU并联机构的运动分析、机构型综合和理论推导，合理选取六套直线驱动装置的杆长、伸缩长度和空间角度，实现天线工作空域达到俯仰:-1° 181°，方位:0° 360° (设水平面天线俯仰角为0° )的超半球工作空域的大范围转动角度运动，其位置无奇异位问题，实现航天遥感、遥测和遥控天线超半球空域连续跟踪。该技术与相应的馈源系统和伺服控制系统构成天线系统，实现卫星、运载火箭等飞行器有效空域的遥测信号和数据，圆满解决过顶跟踪“盲区”问题，实现超半球工作空域无跟踪盲区的一种新型天线座。根据上述技术的构思，本技术采用下述技术方案:一种并联机构天线座其特征在于所述天线座架的结构是:六个伺服电机分别驱动六个直线伸缩驱动装置，该六个直线伸缩驱动装置的上端与一块上平台通过球铰连接，而下端与一块下平台通过万向铰连接，构成基于6/6-SPU并联机构的超半球工作空域并联机构天线座。上述的六个直线伸缩驱动装置(4)的每相邻两个上端通过球铰与所述上平台(3)下底面的一个凸块铰连，而每相邻两个下端通过万向铰与所述与一块下平台(6)上表面的一个凸块铰连，上、下平台上的凸块相隔一定的距离(参见图3、4、5)。上述的上、下两个平台均为六边形，上、下两六边形位置相差60°，且相互平行安装(参见图4、5)。 上述的上平台与天线反射体固定连接，所述下平台与地基机架或天线载体机架连接。本技术的有益效果是:可以圆满地解决经典的俯仰-方位型天线在天线过天顶“盲锥区”空域连续跟踪卫星问题，实现航天遥感、卫星遥感遥测信号和卫星通信信号和信息不间断连续工作的需求。而且同样口径、技术指标的天线，本技术天线结构系统的重量明显低于经典的俯仰-方位型天线重量，尤其在大口径天线时更加明显，仅为俯仰-方位型天线重量的70% -50%，大大节省了生产成本。附图说明图1:是本技术的超半球工作空域并联机构天线座与天线反射体联结示意图。图2:是图1所示天线结构系统的天线俯仰角为-1°的姿态示意图(设水平面天线俯仰角为0° )。图3:是本技术的超半球工作空域并联机构天线座的结构示意图。图4:是图3的俯视图。图5:是图3的仰视图。具体实施方式本技术的一个优选实施例结合附图说明如下:在图1示出天线座(2)与天线反射体(I)在天线结构系统中的联结关系。参见图2示出天线座(2)与天线反射体(I)组成天线结构系统在天线水平指平姿态。参见图3、图4和图5，天线座⑵由上平台(3)、六套直线伸缩驱动装置(4)及其伺服电机(5)、下平台(6)和地基机架(7)组成。伺服控制系统根据跟踪要求指令伺服电机(5)驱动空间六套直线伸缩装置(4)，以驱动上平台(3)，实现天线系统指向所需跟踪的卫星或飞行器，由馈源系统实现信号、信息交换或接收。参见图1和图2，天线座⑵通过上平台(3)与天线反射体(I)联结固定，可以通过定位结构加紧固件联结，也可以用焊接方式联结。上述的直线伸缩驱动装置(4)及其伺服电机(5)可以是螺旋传动(如:螺杆螺母传动机构)，其螺母由伺服电机直接驱动或者通过传动装置驱动其旋转，从而使螺杆直线移动；也可以是伺服电机直接驱动或者通过传动装置驱动一个油泵提供动力油，由动力油驱动油缸使活塞杆作直线移动。权利要求1.超半球工作空域并联机构天线座是一种基于6/6-SPU并联机构的天线座，它由上、下两个平台，通过六个伺服电机分别驱动六个直线伸缩驱动装置组成。其特征在于所述天线座(2)的结构是:六个伺服电机(5)分别驱动六个直线伸缩驱动装置(4)，该六套直线伸缩驱动装置(4)的上端与一块上平台(3)通过球铰连接，而下端与一块下平台(6)通过万向铰连接，构成基于6/6-SPU并联机构的天线座，其上平台(3)可以与一个天线反射体(I)联结，下平台(6)与地基机架(7)联结固定。2.根据权利要求1所述的天线座，其特征在于所述上、下两个平台(3、6)均为六边形，上、下两六边形位置相差60°，且相互平行安装。3.根据权利要求1所述的并联机构天线座，其特征在于所述基于6/6-SPU并联机构的天线座经分析和计算，获本文档来自技高网...

【技术保护点】
超半球工作空域并联机构天线座是一种基于6/6?SPU并联机构的天线座，它由上、下两个平台，通过六个伺服电机分别驱动六个直线伸缩驱动装置组成。其特征在于所述天线座(2)的结构是：六个伺服电机(5)分别驱动六个直线伸缩驱动装置(4)，该六套直线伸缩驱动装置(4)的上端与一块上平台(3)通过球铰连接，而下端与一块下平台(6)通过万向铰连接，构成基于6/6?SPU并联机构的天线座，其上平台(3)可以与一个天线反射体(1)联结，下平台(6)与地基机架(7)联结固定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈龙，龚振邦，刘亮，杨明德，
申请(专利权)人：上海创投机电工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：