[发明专利]一种三轴式轮轨型双齿轮结构天线座架装置

说明书

本发明公开了一种三轴式轮轨型双齿轮结构天线座架装置，它涉及通信、测控、雷达以及射电天文等领域中的天线技术。旨在提供一种全空域可跟踪目标、刚度高、抗倾覆性强、运行设备空间大以及不易失稳的天线座架。它包括交叉轴机构、俯仰机构、方位机构、中心塔基和轨道。方位机构采用了由三角形网格组成的双层格构式结构，且通过滚轮驱动，滚轮配置方式为一分二、二分四和四分八；俯仰机构采用了双齿轮驱动形式，俯仰机构平台为两环双层桁架结构；交叉轴机构也采用了双齿轮驱动形式；通过增加中心塔基来提高中心枢轴刚度。本发明有效地提升了座架结构的整体刚度和抗风载能力，特别适合于大型及超大型天线座架的设计和制造。

技术领域

本发明涉及通信、测控、雷达以及射电天文等领域中的天线技术，更具体地讲，涉及到一种三轴式轮轨型双齿轮结构天线座架装置。

背景技术

反射面天线因具有强方向性而广泛用于通信、测控和射电天文领域中，特别地，大口径天线因具有高增益和高分辨率而在深空通信及天文观测中占有重要地位。反射面通常采用两轴式旋转运动，即方位 -俯仰型或X-Y型转动模式，这两种模式虽然能够使天线的波束指向覆盖全空域，但存在以下缺陷：

(1)存在“盲锥区”。传统的天线采用两轴式体制，但两轴式天线均存在“盲锥区”，如方位-俯仰型模式的“盲锥区”在天顶位置；而X-Y型模式的“盲锥区”在水平位置。位于“盲锥区”的目标，天线便无法实现对目标的跟踪。

(2)单齿轮驱动不能满足波束波导馈电需求。大型天线采用单齿轮驱动时，齿轮位于座架中间位置，波束波导就要位于偏置位置，为了避免运动干涉，与齿轮连接的承力杆件就要被去掉，使得结构产生不对称变形，导致天线表面精度降低。

(3)座架抗倾覆能力弱。在传统的方位座架结构中，中心枢轴通常位于座架下底面，座架的水平载荷需通过斜向支撑的远距离传递才能到达枢轴位置，这样会增大座架的结构变形，影响天线的性能；中心枢轴在座架下底面时，减小了天线的抗风载扰动和抗倾覆力矩，使天线的动态性能降低。

公开号为CN109301452A中国专利公开了一种S/X/Ka三轴天线；公开号为CN210984915U中国专利公开了一种大口径天线均载支撑结构；公开号为CN111740207A中国专利公开了一种三点承载大型重载高精度二维机相扫雷达天线座。上述三个专利中分别涉及了三轴式座架、单齿轮俯仰结构和箱梁结构座架，对于大型天线座架来说，存在以下不足：

(1)第一个专利所涉及的天线座架采用了三轴式，其通过在传统方位-俯仰型座架下面增加了一根倾斜的方位轴，解决了过顶跟踪问题，但该种方式并不适合于大型反射面天线：第一，其方位和倾斜轴组合模块均采用了转台式，由于受转盘轴承尺寸限制，抗倾覆能力较弱，当天线口径增大时，不能满足刚度需求；第二，由于其倾斜轴与方位轴组合模块采用了设定夹角方式，其过顶跟踪范围受到一定限制。

(2)第二个专利所涉及的是单齿轮俯仰结构，传统的大型反射面天线一般采用该种形式，虽然该种结构形式在天线表面精度方面有一定的优势，但其较小的后端空间限制了应用，特别是当采用多频段、波束波导和频率选择面馈电时，这种传统方法不能满足使用要求。

(3)第三个专利所涉及的天线座架为箱梁结构形式，重量重；中心枢轴位于座架底部，传力路径长，降低了座架承受水平载荷的能力；每组滚轮机构中仅包含两个滚轮，当天线口径增大，天线重量增加时，单轮承载力受到了限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种三轴式轮轨型双齿轮结构天线座架装置，与现有的技术相比，具有全空域可跟踪、座架刚度高、可实现波束波导馈电、抗倾覆性强、天线接收及发射设备空间大的特点。本发明天线座架装置，采用三轴式座架体制，方位机构通过滚轮驱动，且采用双层格构式结构，俯仰机构和交叉轴机构采用双齿轮驱动，并通过增加中心塔来提高中心枢轴高度。上述方法有效地提升了座架结构的整体刚度和抗风载能力，特别适合于大型及超大型天线的座架的设计和制造。