专利名称：一种车载卫星通信天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种卫星通讯天线，具体是涉及一种车载卫星通信天线。
背景技术：
在许多卫星通信系统中使用的卫星通信天线都是定向性天线，然而随着社会的发展，定向性天线已远远不能满足人们的需求，随之而来的就是车载、便携式等卫星通信天线的出现。车载卫星通信天线要求车体移动停止后，能够迅速地展开、搜索卫星，锁定卫星信号并开始通信工作。为此，车载卫星通信系统不仅要求天线能够在不同地点方向上实现通信功能，还要求天线结构系统具有惯量小、响应速度快、稳定可靠等优良的结构性能。目前，车载卫星通信天线的驱动结构主要是采用钢丝绳传动结构、电动推杆结构、 行星减速器传动或者蜗轮蜗杆传动结构。钢丝绳传动，传动间隙小，但尺寸大，加工装配相对困难，制造成本高，而且无自锁能力。电动推杆结构用于天线的俯仰传动，整体结构装配在天线面背后，使得整个系统的高度增加很大，由于车载系统对高度有所要求，使系统安装的车型受到局限，而且电动推杆成本高。行星减速器传动精度高，但没有自锁能力。蜗轮蜗杆传动结构，成本低，可自锁，结构简单紧凑，回程间隙大。
发明内容针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种结构简单、传动精度高、响应速度快的车载卫星通信天线。为达上述目的，本实用新型采用了以下技术方案一种车载卫星通信天线，包括天线面、馈源组件、馈源支架、方位组件、俯仰组件、 底座及控制系统，方位组件安装在底座上，俯仰组件固定在方位组件上并与天线面及馈源支架相连接，馈源安装在馈源支架上面向天线面的位置处，其中，方位组件与底座转动连接，由步进电机、蜗轮蜗杆减速器与齿轮结合实现驱动；俯仰组件采用步进电机、行星减速器与蜗轮蜗杆减速器结合的方式实现驱动。本实用新型还可通过以下方案进一步实现所述的车载卫星通信天线，其中，所述方位组件及俯仰组件的传动末端均装设有编码器。所述的车载卫星通信天线，其中，所述底座上的外边缘处固定安装一传感器，与传感器同侧边的内侧固定安装一上部套设有弹簧的滑动销，弹簧的两端各安装一弹簧挡圈； 所述方位组件包括方位中心轴、换向盘、方位转动平台、方位电机、方位蜗轮蜗杆减速器、方位小齿轮、方位大齿轮、方位编码器、及编码器小齿轮组；方位中心轴固定安装在底座上； 换向盘为一套设在方位中心轴上并可绕中心轴转动的类扇型板，板的两侧径向外边缘处各安装一磁铁，磁铁随换向盘的转动闭合/开启传感器；方位转动平台套设在方位中心轴上且位于换向盘的上方位置，方位转动平台的下部固定安装一拔销，拔销的长度大于换向盘与方位转动平台之间的距离，方位转动平台上；方位电机与方位蜗轮蜗杆减速器的输入端连接后固定安装在方位转动平台上，方位蜗轮蜗杆减速器的输出轴穿过方位转动平台与方位小齿轮连接在一起；方位大齿轮固定安装在方位转动平台的下方并与方位小齿轮啮合，带动方位转动平台转动；方位编码器固定安装在方位转动平台上，方位编码器的轴穿过平台与编码器小齿轮组固定连接在一起，编码器小齿轮组与方位大齿轮相啮合。所述的车载卫星通信天线，其中，所述换向盘的圆心角为0-180°，带动方位转动平台实现士 180-士360°的转动。所述的车载卫星通信天线，其中，所述俯仰组件由俯仰轴、俯仰臂、俯仰电机、行星减速器、俯仰编码器及俯仰蜗轮蜗杆减速器组成；俯仰轴通过键连接分别与俯仰蜗轮蜗杆减速器的输出端及俯仰臂相连接；俯仰臂为左右对称的双臂结构，其上部与天线面固定连接，下部绕俯仰轴转动；俯仰电机与行星减速器的输入端相连接，行星减速器的输出端与俯仰蜗轮蜗杆减速器的输入端相连接；俯仰蜗轮蜗杆减速器设于俯仰臂双臂中间位置处，其底部固定安装在方位转动平台上；俯仰编码器安装在俯仰轴上。所述的车载卫星通信天线，其中，所述俯仰臂包括一对过渡盘、一对连接臂及一连接板，过渡盘与连接臂下部螺接后共同安装在俯仰轴上，连接臂的上部通过连接板固定连接在天线面上。所述的车载卫星通信天线，其中，所述馈源支架由一对支撑臂及一对气弹簧组成； 支撑臂套设在俯仰轴上并可绕俯仰轴转动；气弹簧的一端安装在俯仰臂上，另一端安装在支撑臂上。所述的车载卫星通信天线，其中，所述馈源组件由极化安装板、馈源、极化电机、极化编码器、大带轮、小带轮、极化同步带及转动轴承组成，极化安装板螺接在馈源支架的支撑臂上，小带轮、编码器分别固定安装在极化电机的两输出轴上并与极化电机共同安装在极化安装板上，馈源与极化大带轮固接后通过转动轴承安装在极化安装板上，极化电机协同大、小带轮及同步带带动馈源绕转动轴承转动。所述的车载卫星通信天线，其中，所述的天线面、底座、俯仰臂及馈源支架均采用铝材制成。由于采用以上技术方案，使得本发明具备如下技术效果1、本实用新型改变了方位组件和俯仰组件的驱动方式，使系统具备自锁能力，将编码器安装在方位组件及俯仰组件的传动末端，即安装在输出端，从而实现了编码器与俯仰及方位转动的同步进行，保证了传动的精度和准确度，反馈更准确的天线角度；2、本实用新型的车载卫星通信天线，方位组件采用步进电机、蜗轮蜗杆与齿轮结合的传动方式，俯仰组件采用步进电机、行星减速器与蜗轮蜗杆减速器结合的传动方式， 馈源组件采用步进电机与同步带传动的方式，使产品整体结构更加简单，紧凑，输出扭矩大；3、本实用新型的车载卫星通信天线，结构简单，高度小，传动精度高、响应速度快、 运行可靠，可广泛适用于各种车辆的车载卫星通信天线；4、本实用新型的车载卫星通信天线，具体使用时，通过底座固定安装在车顶上，在折叠收藏时，俯仰组件带动天线面与馈源支架相对运动，利用连接馈源支架和俯仰臂的气弹簧的自身特性，使俯仰组件下压至近似水平位置实现折叠，折叠后体积小，高度低；5、本实用新型的车载卫星通信天线，零部件大都采用铝材，整个装置更加轻便且又有足够的承载、抗风能力；6、本实用新型的车载卫星通信天线，可实现士 180-360°指向的方位转动、 0-150°的俯仰角度，以及士90°的馈源转动，覆盖面大，响应速度快。
图1是本实用新型车载卫星通信天线的立体结构示意图；图2是本实用新型车载卫星通信天线的主视结构示意图；图3是本实用新型车载卫星通信天线折叠状态示意图；图4为本实用新型车载卫星通信天线的方位组件的立体示意图；图5为图4的A向结构示意图；图6为转向盘与滑动销、传感器及拔销的使用原理参考图；图7为图6的B-B向剖视结构示意图。
具体实施方式
如图1-7所示，一种车载卫星通信天线，以车载0. 85-1. 8米天线为设计范围，以 1. 2米Ku波段天线为标准实施例，其结构件主要以铝材为主。一种车载卫星通信天线，包括天线面5、馈源6、馈源支架4、方位组件2、俯仰组件 3、底座1及控制系统，方位组件2安装在底座1上，俯仰组件3固定在方位组件2上并与天线面5及馈源支架4相连接，馈源6安装在馈源支架4上面向天线面5的位置处。底座1由安装盘及固定在安装盘下部的导向轨组成，安装盘的外边缘处固定安装一传感器2-7-5，与传感器2-7-5位于同一侧的靠近安装盘中心位置处固定安装一上部套设有弹簧2-7-3的滑动销2-7-2，滑动销2-7-2的一个边与传感器2_7_5的中心及安装盘的中心位于同一直线上。弹簧2-7-3的两端各安装一弹簧挡圈2-7-4。参见图4-5所示，方位组件包括方位中心轴2-9、换向盘2_7、方位转动平台2_8、方位电机2-1、方位蜗轮蜗杆减速器2-2、方位小齿轮2-3、方位大齿轮2-6、方位编码器2_4、 及编码器小齿轮组2-5 ；方位中心轴2-9固定安装在底座1上；换向盘2-7为一套设在方位中心轴2-9上并可绕中心轴2-9转动的类扇型板，板的两侧径向外边缘处各安装一磁铁 2-7-6，磁铁2-7-6随换向盘2-7的转动闭合/开启传感器；方位转动平台2_8套设在方位中心轴2-9上且位于换向盘2-7的上方位置，方位转动平台2-8的下部固定安装一拔销，拔销的长度大于换向盘2-7与方位转动平台2-8之间的距离，方位转动平台2-8上；方位电机 2-1与方位蜗轮蜗杆减速器2-2连接后固定安装在方位转动平台2-8上，方位蜗轮蜗杆减速器2-2的轴穿过方位转动平台2-8与方位小齿轮2-3连接在一起；方位大齿轮2-6固定安装在方位转动平台2-8的下方并带动方位转动平台2-8转动，方位大齿轮2-6与方位小齿轮2-3啮合；方位编码器2-4固定安装在方位转动平台2-8上，方位编码器2-4的轴穿过平台与编码器小齿轮组2-5固定连接在一起，编码器小齿轮组2-5与方位大齿轮2-6相啮合。换向盘2-7的圆心角为130°，带动方位转动平台2-8实现士230°的转动，避免搜星死角。具体使用时，参见图6-7所示，换向盘2-7安装在天线底座1和方位中心轴2_9之间，并且在外力的作用下可绕中心轴旋转，在其夹角为130°，边缘处安装两个磁铁2-7-6。传感器2-7-5安装在天线底座1上；滑动销2-7-2上面对面安装两个弹簧挡圈2-7-4和一个弹簧2-7-3后用螺钉安装在天线底座1上。拨销2-10安装在方位转动平台上，随平台一起做圆周运动，当拨销逆时针转动并处于图6所示位置时，拨销2-10拨动换向盘2-7并使弹簧挡圈2-7-4受压，使其沿滑动销2-7-2自由滑动，弹簧2-7-3在弹簧挡圈2_7_4的阶梯轴被压缩，此时磁铁2-7-6与传感器2-7-5相对，使传感器2-7-5闭合将信号发送给控制系统，这时控制系统会给方位电机2-1 —个反转信号，使方位转动平台2-8向相反转动。弹簧 2-7-3利用自身弹性将换向盘2-7 (磁铁)弹开，脱离传感器2-7-5，避免使传感器2_7_5 — 直处于闭合状态。拨销反转230°后又遇到换向盘2-7，再带动换向盘2-7转动230°后另一个磁铁2-7-6与传感器2-7-5相遇，方位电机2-1带动方位转动平台2_8再次反转。这样就实现方位士230°转动，避免搜星死角。通过调整换向盘两磁铁的夹角，可实现士 180° 士 360°的方位指向。俯仰组件由俯仰轴3-3、俯仰臂、俯仰电机、行星减速器、俯仰编码器及俯仰蜗轮蜗杆减速器3-1组成；俯仰轴3-3通过键连接分别与俯仰蜗轮蜗杆减速器3-1的输出端及俯仰臂相连接；俯仰臂为左右对称的双臂结构，包括一对过渡盘3-4、一对连接臂3-5及一连接板3-7，过渡盘3-4与连接臂3-5下部螺接后共同安装在俯仰轴3-3上并可绕俯仰轴3_3 转动，连接臂3-5的上部通过连接板3-7固定连接在天线面5上。俯仰电机与行星减速器输入端相连接并与俯仰编码器共同装设在一起组成俯仰驱动组件3-2，行星减速器输出端与俯仰蜗轮蜗杆减速器3-1的输入端相连接；俯仰蜗轮蜗杆减速器3-1设于俯仰臂双臂中间位置处，其底部固定安装在方位转动平台2-8上；俯仰编码器3-6螺接在俯仰轴3-3上。 右侧俯仰臂内侧固定连接安装一个磁铁安装板3-7，其边缘处安装两个磁铁夹角为150°， 磁铁安装板3-7随俯仰臂绕俯仰轴3-3做圆周运动，其上的磁铁闭合/开启安装在方位转动平台2-8上的传感器3-8，实现俯仰组件的换向；本实施例中俯仰角设置为0 150°，该角度可根据实际使用情况及地区加以调整，调整范围为0 180°。馈源组件由极化安装板、馈源、极化电机、极化编码器、大带轮、小带轮、极化同步带及转动轴承组成，极化安装板螺接的馈源支架的支撑臂上，小带轮、编码器分别固装在极化电机的两输出轴上后共同安装在极化安装板上，馈源与极化大带轮固接后通过转动轴承安装在极化安装板上，极化电机协同大、小带轮及同步带带动馈源绕转动轴承转动。以上传动结构及编码器实现极化士90°转动。馈源支架由一对支撑臂及一对气弹簧7组成；支撑臂套设在俯仰轴上并可绕俯仰轴3-3滑动转动。气弹簧7的一端安装在俯仰臂的连接臂3-5上，另一端安装在支撑臂上。 天线展开后，气弹簧从原来的压缩状态转变自然伸长状态，此时馈源所处位置正是天线的焦点位置，其自身的承载能力保证了天线面5与馈源组件6的相对位置。在折叠收藏至馈源组件接触到载体表面时，俯仰组件3带动天线面5继续绕俯仰轴转动，此时馈源组件则在载体表面滑动，气弹簧7被压缩，使俯仰组件3下压至近似水平位置实现折叠，折叠后体积小，高度低。为了减轻重量，底座1、俯仰臂及馈源支架4均采用铝材制成。以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限定。凡本领域的技术人员利用本实用新型的技术方案对上述实施例做出的任何等同的变动、修饰或演变等，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种车载卫星通信天线，包括天线面、馈源组件、馈源支架、方位组件、俯仰组件、底座及控制系统，方位组件安装在底座上，俯仰组件固定在方位组件上并与天线面及馈源支架相连接，馈源组件安装在馈源支架上面向天线面的位置处，其特征在于方位组件与底座转动连接，由步进电机、蜗轮蜗杆减速器与齿轮结合实现驱动；俯仰组件采用步进电机、行星减速器与蜗轮蜗杆减速器结合的方式实现驱动。
2.根据权利要求1所述的车载卫星通信天线，其特征在于所述方位组件及俯仰组件的传动末端均装设有编码器。
3.根据权利要求1或2所述的车载卫星通信天线，其特征在于所述底座上的外边缘处固定安装一传感器，与传感器同侧边的内侧固定安装一上部套设有弹簧的滑动销，弹簧的两端各安装一弹簧挡圈；所述方位组件包括方位中心轴、换向盘、方位转动平台、方位电机、方位蜗轮蜗杆减速器、方位小齿轮、方位大齿轮、方位编码器、及编码器小齿轮组；方位中心轴固定安装在底座上；换向盘为一套设在方位中心轴上并可绕中心轴转动的类扇型板，板的两侧径向外边缘处各安装一磁铁，磁铁随换向盘的转动闭合/开启传感器；方位转动平台套设在方位中心轴上且位于换向盘的上方位置，方位转动平台的下部固定安装一拔销，拔销的长度大于换向盘与方位转动平台之间的距离，方位转动平台上；方位电机与方位蜗轮蜗杆减速器的输入端连接后固定安装在方位转动平台上，方位蜗轮蜗杆减速器的输出轴穿过方位转动平台与方位小齿轮连接在一起；方位大齿轮固定安装在方位转动平台的下方并与方位小齿轮啮合，带动方位转动平台转动；方位编码器固定安装在方位转动平台上，方位编码器的轴穿过平台与编码器小齿轮组固定连接在一起，编码器小齿轮组与方位大齿轮相啮合。
4.根据权利要求3所述的车载卫星通信天线，其特征在于所述换向盘的圆心角为0-180°，带动方位转动平台实现士 180-士360°的转动。
5.根据权利要求3所述的车载卫星通信天线，其特征在于所述俯仰组件由俯仰轴、俯仰臂、俯仰电机、行星减速器、俯仰编码器及俯仰蜗轮蜗杆减速器组成；俯仰轴通过键连接分别与俯仰蜗轮蜗杆减速器的输出端及俯仰臂相连接；俯仰臂为左右对称的双臂结构，其上部与天线面固定连接，下部绕俯仰轴转动；俯仰电机与行星减速器的输入端相连接，行星减速器的输出端与俯仰蜗轮蜗杆减速器的输入端相连接； 俯仰蜗轮蜗杆减速器设于俯仰臂双臂中间位置处，其底部固定安装在方位转动平台上；俯仰编码器安装在俯仰轴上。
6.根据权利要求5所述的车载卫星通信天线，其特征在于所述俯仰臂包括一对过渡盘、一对连接臂及一连接板，过渡盘与连接臂下部螺接后共同安装在俯仰轴上，连接臂的上部通过连接板固定连接在天线面上。
7.根据权利要求5所述的车载卫星通信天线，其特征在于所述馈源支架由一对支撑臂及一对气弹簧组成；支撑臂套设在俯仰轴上并可绕俯仰轴转动；气弹簧的一端安装在俯仰臂上，另一端安装在支撑臂上。
8.根据权利要求7所述的车载卫星通信天线，其特征在于所述馈源组件由极化安装板、馈源、极化电机、极化编码器、大带轮、小带轮、极化同步带及转动轴承组成，极化安装板螺接在馈源支架的支撑臂上，小带轮、编码器分别固定安装在极化电机的两输出轴上并与极化电机共同安装在极化安装板上，馈源与极化大带轮固接后通过转动轴承安装在极化安装板上，极化电机协同大、小带轮及同步带带动馈源绕转动轴承转动。
9.根据权利要求8所述的车载卫星通信天线，其特征在于所述的底座、俯仰臂及馈源支架均采用铝材制成。
专利摘要本实用新型涉及一种车载卫星通信天线，包括天线面、馈源组件、馈源支架、方位组件、俯仰组件、底座及控制系统，方位组件安装在底座上，俯仰组件固定在方位组件上并与天线面及馈源支架相连接，馈源安装在馈源支架上面向天线面的位置处，其中，方位组件与底座转动连接，由步进电机、蜗轮蜗杆减速器与齿轮结合实现驱动；俯仰组件采用步进电机、行星减速器与蜗轮蜗杆减速器结合的方式实现驱动。本实用新型结构紧凑，传动精度高，响应速度快，运行可靠，可广泛应用于各种车辆。
文档编号H01Q1/08GK202159759SQ20112004803
公开日2012年3月7日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者徐之敬, 马琳琳 申请人:北京波尔通导科技有限公司