本實(shí)用新型屬于天線裝置領(lǐng)域，涉及一種大工作空間可變驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線座機(jī)構(gòu)，應(yīng)用于航天遙感、衛(wèi)星通訊中的固定式、車(chē)載式、機(jī)載式和船載式衛(wèi)星接收天線。

背景技術(shù)：

衛(wèi)星天線一般由天線反射體聯(lián)結(jié)一個(gè)天線座構(gòu)成，天線座是天線的支撐和定向裝置，用以使天線能夠按照預(yù)定的軌跡或者跟隨目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)在很大程度上影響著天線整機(jī)的性能指標(biāo)。

目前，世界上公知的航天遙感所采用經(jīng)典的俯仰-方位型天線，其天頂位置存在著一個(gè)無(wú)法“過(guò)頂”連續(xù)跟蹤的“盲錐”區(qū)域，盲錐區(qū)域的大小(即盲錐的錐頂角)取決于天線與飛行器的距離和飛行器水平飛行速度，當(dāng)飛行棋過(guò)頂跟蹤時(shí)天線需要很大的方位角速度,在目標(biāo)通過(guò)天頂瞬間方位角速度達(dá)到無(wú)窮大,導(dǎo)致俯仰-方位型天線在天頂附近存在跟蹤盲區(qū)。傳統(tǒng)經(jīng)典的遙感衛(wèi)星天線由于盲錐區(qū)域的存在無(wú)法實(shí)現(xiàn)工作空域任意姿態(tài)連續(xù)跟蹤，難以滿足衛(wèi)星信號(hào)和數(shù)據(jù)不間斷連續(xù)工作的需求。目前，工程實(shí)際中多選擇在避開(kāi)衛(wèi)星運(yùn)行軌道經(jīng)過(guò)天線天頂?shù)牡胤浇ㄔ煨l(wèi)星地面站天線。

目前可以實(shí)現(xiàn)過(guò)頂追蹤的有Stewart天線和異性天線，其中異形座天線都是使用特殊形狀的支撐腿以實(shí)現(xiàn)特定角度的翻轉(zhuǎn)需求，但異形結(jié)構(gòu)本身因?yàn)樾螤钐厥鉃榱吮ＷC使用壽命就必須采用特殊材料，并且制作繁瑣，效率低，故障率高，而且因?yàn)橐话惝愋谓Y(jié)構(gòu)都是由主翻轉(zhuǎn)支桿和副支撐桿組成，在使用中主支桿頻繁受力就會(huì)產(chǎn)生形變，造成翻轉(zhuǎn)角度不穩(wěn)定容易出現(xiàn)誤差，并且異形天線座結(jié)構(gòu)的天線難以解決過(guò)頂問(wèn)題，而Stewart天線一般都是由六根伸縮單元組成Stewart形并聯(lián)結(jié)構(gòu)，Stewart天線可以完美解決過(guò)頂問(wèn)題，但是六根伸縮單元在使用中需要協(xié)同動(dòng)作，其組裝繁瑣，響應(yīng)速度慢，并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)負(fù)角度。

并聯(lián)機(jī)構(gòu)以其結(jié)構(gòu)緊湊、剛度大、承載能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)在諸多領(lǐng)域得以應(yīng)用，但其工作空間較小，難以滿足天線方位、俯仰角度的要求，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全角度或者負(fù)角度跟蹤，故在天線領(lǐng)域的應(yīng)用還很有限。目前多用于大口徑天線的二次精調(diào)中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于解決已有技術(shù)存在的難以同時(shí)解決過(guò)頂問(wèn)題和負(fù)角度問(wèn)題，提供一種無(wú)過(guò)頂“盲區(qū)”的大工作空間可變驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線座機(jī)構(gòu)，其解決衛(wèi)星天線的過(guò)頂跟蹤問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)工作范圍內(nèi)天線對(duì)目標(biāo)任意姿態(tài)無(wú)盲區(qū)的連續(xù)跟蹤。

本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

提供了一種大工作空間可變驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線座機(jī)構(gòu)，其包括平行設(shè)置的定平臺(tái)(1)和動(dòng)平臺(tái)(2)，所述的動(dòng)平臺(tái)位于定平臺(tái)上方，定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)之間通過(guò)三個(gè)沿圓周方向均勻分布的運(yùn)動(dòng)支鏈連結(jié)；

所述的運(yùn)動(dòng)支鏈包括擺動(dòng)桿、直線驅(qū)動(dòng)單元，所述的擺動(dòng)桿的一端與直線驅(qū)動(dòng)單元的一端通過(guò)球面副相鉸連，直線驅(qū)動(dòng)單元的另一端為驅(qū)動(dòng)端，直線驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)端與動(dòng)平臺(tái)的側(cè)壁相鉸接，擺動(dòng)桿的另一端為轉(zhuǎn)動(dòng)端，擺動(dòng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)端與定平臺(tái)的側(cè)壁相鉸接，擺動(dòng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)端與定平臺(tái)相接處設(shè)有用于轉(zhuǎn)動(dòng)擺動(dòng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。

進(jìn)一步的，所述的各個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈之間間隔120°均勻分布。

進(jìn)一步的，所述的直線驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)端與動(dòng)平臺(tái)相鉸接處為第一轉(zhuǎn)動(dòng)副，各個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副之間間隔120°均勻分布。

進(jìn)一步的，所述的擺動(dòng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)端與定平臺(tái)相鉸接處為第二轉(zhuǎn)動(dòng)副，各個(gè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副之間間隔120°均勻分布。

進(jìn)一步的，所述的直線驅(qū)動(dòng)單元為滾珠絲杠、滾珠導(dǎo)軌、油缸或氣缸。

進(jìn)一步的，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置為電機(jī)減速器，減速器輸出軸通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與擺動(dòng)桿連接。

進(jìn)一步的，所述的動(dòng)平臺(tái)上配裝有反射天線。

本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言具有的優(yōu)點(diǎn)在于：

采用三個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)和伸縮功能，天線的整體重量輕，使用三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)之后配合伸縮單元將天線反射面伸出天線座外，根據(jù)伸出角度的不同，天線座以負(fù)角度對(duì)準(zhǔn)水平面.

采用三個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈配合三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，可以優(yōu)先轉(zhuǎn)動(dòng)然后伸縮，或者優(yōu)先伸縮然后轉(zhuǎn)動(dòng)，滿足天線超過(guò)90°的大角度俯仰要求(假設(shè)天線指向沿定平臺(tái)中心軸線向上時(shí)天線俯仰角為90°，天線指向垂直于定平臺(tái)中心軸線時(shí)天線俯仰角為0°)，實(shí)現(xiàn)全角度和負(fù)角度窺探，保證反射面隨時(shí)跟蹤信號(hào)，保證信號(hào)強(qiáng)度。

采用的并聯(lián)式三運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)，不存在無(wú)限大角度蘇情況，解決了衛(wèi)星天線的過(guò)頂跟蹤問(wèn)題。

在船舶、飛機(jī)或是汽車(chē)等天線的安裝面相對(duì)于水平面存在傾斜角的情況下，天線仍具有相對(duì)于水平面的半球工作空間，可以滿足跟蹤指向要求。

三個(gè)銷(xiāo)軸的軸線相圍合成等邊三角形配合三角形或者六角形的定平臺(tái)，可以保證各個(gè)支鏈?zhǔn)芰ζ胶?，保證運(yùn)動(dòng)支鏈的壽命，120°等角度平均分配的連接點(diǎn)可以滿足反射面全角度覆蓋。

采用由一平臺(tái)的側(cè)壁出發(fā)連接到另一平臺(tái)的側(cè)壁的連接方式，簡(jiǎn)化了運(yùn)動(dòng)支鏈系統(tǒng)，在運(yùn)動(dòng)支鏈與定平臺(tái)的連接處設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，簡(jiǎn)化后的運(yùn)動(dòng)支鏈系統(tǒng)將大大減少出現(xiàn)連桿機(jī)構(gòu)之間出現(xiàn)死點(diǎn)(卡死)的情況。

附圖說(shuō)明

圖1一種大工作空間可變驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線座機(jī)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)現(xiàn)負(fù)角度時(shí)連桿結(jié)構(gòu)圖；

圖3為配合船舶使用狀態(tài)圖；

附圖標(biāo)記：定平臺(tái)1、動(dòng)平臺(tái)2、擺動(dòng)桿3、直線驅(qū)動(dòng)單元4、球面副5、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副13、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副24

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，提供了一種大工作空間可變驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線座機(jī)構(gòu)，包括平行設(shè)置的定平臺(tái)1和動(dòng)平臺(tái)2，所述的定平臺(tái)1和動(dòng)平臺(tái)2結(jié)構(gòu)相同，定平臺(tái)為三角形板材或者定平臺(tái)為六邊形板材，所述的動(dòng)平臺(tái)位于定平臺(tái)上方，定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)之間通過(guò)三個(gè)沿圓周方向均勻分布的運(yùn)動(dòng)支鏈連結(jié)，所述的各個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈之間間隔120°均勻分布。

如圖1所示，每個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈都包括擺動(dòng)桿3、直線驅(qū)動(dòng)單元4，所述的擺動(dòng)桿的一端與直線驅(qū)動(dòng)單元的一端通過(guò)球面副5相鉸連，直線驅(qū)動(dòng)單元的另一端為驅(qū)動(dòng)端，直線驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)端與動(dòng)平臺(tái)的側(cè)壁通過(guò)銷(xiāo)軸相鉸接，所述的直線驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)端與動(dòng)平臺(tái)相鉸接處為第一轉(zhuǎn)動(dòng)副24，各個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副之間間隔120°均勻分布。

如圖1所示，擺動(dòng)桿的另一端為擺動(dòng)端，擺動(dòng)桿的擺動(dòng)端與定平臺(tái)的側(cè)壁通過(guò)銷(xiāo)軸相鉸接，所述的擺動(dòng)桿的擺動(dòng)端與定平臺(tái)相鉸接處為第二轉(zhuǎn)動(dòng)副13，各個(gè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副之間間隔120°均勻分布，擺動(dòng)桿與定平臺(tái)相連處銷(xiāo)軸的軸線相交，該銷(xiāo)軸的軸線圍合成等邊三角形。

為保證設(shè)備可以自由伸縮，擺動(dòng)桿的擺動(dòng)端與定平臺(tái)相接處設(shè)有用于轉(zhuǎn)動(dòng)擺動(dòng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置為減速電機(jī)，減速電機(jī)的輸出軸與擺動(dòng)桿相連接。

所述的直線驅(qū)動(dòng)單元為滾珠絲杠、滾珠導(dǎo)軌、油缸或者氣缸中的一種。

本實(shí)用新型具有如下兩種控制策略可采用：

第一種控制策略為：將六個(gè)驅(qū)動(dòng)輸入分為兩組，即三個(gè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副13、三個(gè)直線驅(qū)動(dòng)單元4各為一組，進(jìn)行分時(shí)控制。即：調(diào)節(jié)天線姿態(tài)時(shí)，可首先將各分支中的三個(gè)直線驅(qū)動(dòng)單元4鎖定，驅(qū)動(dòng)三個(gè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副13進(jìn)行天線姿態(tài)調(diào)節(jié)。此時(shí)所述天線座機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)移動(dòng)共三個(gè)自由度，可實(shí)現(xiàn)方位、俯仰和收藏運(yùn)動(dòng)；當(dāng)天線受所述天線座機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)所限到達(dá)某一姿態(tài)極限后，鎖住三個(gè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副13，而后解鎖直線驅(qū)動(dòng)單元4，通過(guò)控制三個(gè)直線驅(qū)動(dòng)單元4驅(qū)動(dòng)天線進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到預(yù)期的位姿。當(dāng)然，對(duì)應(yīng)此策略，也可先鎖住三個(gè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副13，驅(qū)動(dòng)三個(gè)直線驅(qū)動(dòng)單元4，而后再鎖住三個(gè)直線驅(qū)動(dòng)單元4，驅(qū)動(dòng)三個(gè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副13，效果與前述一致；均可使天線具有超過(guò)半球的大工作空間。

第二種控制策略是：根據(jù)預(yù)期天線位姿要求，結(jié)合外界負(fù)載、速度與加速度等指標(biāo)要求整體規(guī)劃?rùn)C(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡，同步控制并驅(qū)動(dòng)三個(gè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副13和三個(gè)直線驅(qū)動(dòng)單元4實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)動(dòng)作，從而使天線到達(dá)預(yù)期目標(biāo)。

如圖3所示為一種大工作空間可變驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線座機(jī)構(gòu)在船舶10上的應(yīng)用。所述一種大工作空間可變驅(qū)動(dòng)并聯(lián)式天線座機(jī)構(gòu)的定平臺(tái)1固定在船舶10上。船舶10在水面上會(huì)產(chǎn)生搖擺，衛(wèi)星天線系統(tǒng)為了滿足跟蹤測(cè)量要求，需要以一定的俯仰角度去補(bǔ)償搖擺的角度。本實(shí)用新型可以補(bǔ)償船舶10的搖擺角度，在船體發(fā)生小幅擺動(dòng)的情況下仍具有相對(duì)于水平面0°～90°的角度俯仰要求。