专利名称：一种“动中通”低轮廓卫星天线终端的驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域中的卫星移动通信终端的机械系统，特别是适用于车载卫星移动通信设备的卫星天线终端驱动系统。
背景技术：
在卫星通信领域、特别是在静止状态使用的情况下，大多使用抛物面碟形天线，这类天线价格低廉，因而具有很大的市场。然而，由于卫星的距离遥远，不仅要求天线有很大的增益，而且需要有极高的对星精度。对于运动状态，而非静止状态下的应用，要能在行驶中保持通信的畅通，系统就要复杂得多。车载卫星移动通信系统通常又称为“动中通”。动中通以往大多采用抛物面碟形天线，其致命缺点是轮廓高，体积大、重量重、在行驶中阻力大、对星捕星速度慢，因而不适合在高速行驶或穿过隧道等情况下使用。相对而言，平板天线具有低轮廓的优势，特别适合在高速行驶或需要穿越隧道的载体上使用。平板天线通常包含有一块或多块平面辐射板及波束形成网络，每块板上有若干个辐射元，波束形成网络可采用不同的技术来实现。为了使平板天线终端设备中的平板天线形成的电磁波束在运动中始终能对准卫星，一般可采用以下三种不同的方式来加以控制:完全用电机控制，又称全机械扫描；完全用电子控制，又称全电子扫描；混合电机与电子控制，又称混合扫描。通常，采用电机控制的系统成本最低廉；采用全电子扫描实现的系统因用到许多复杂的电子元器件如移相器，价格最昂贵；而用混合法实现的系统在成本、复杂性、轮廓高度和部星速度方面则介于前两者之间。为了保证采用混合法时平板天线能准确地对准卫星，需要相应的驱动系统进行配
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发明内容为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供重量轻、坚固、精度高、转动速度快、加速度大的一种“动中通”低轮廓卫星天线终端的驱动系统。本实用新型解决其问题所采用的技术方案是:一种“动中通”低轮廓卫星天线终端的驱动系统，包括天线终端设备，所述天线终端设备包括两块平板天线，驱动系统还包括固定平台、用于驱动平板天线水平转动的水平转动系统和用于控制平板天线俯仰角同步转动的俯仰面驱动系统；所述固定平台安装在移动设备上，水平转动系统安装在固定平台上；所述水平转动系统包括转动平台支座、转动支撑平台、用于驱动转动平台支座转动的水平传动组件、用于控制水平传动组件的水平转动电机和水平转动电机控制器，所述平板天线安装在转动支撑平台上，所述水平转动电机控制器、水平转动电机、水平传动组件和转动平台支座相继连接；所述俯仰面驱动系统包括用于带动平板天线在俯仰角方向转动的俯仰角转动机构、用于驱动控制俯仰角转动机构运动的俯仰角转动电机和俯仰角电机控制器，所述俯仰角电机控制器、俯仰角转动电机、俯仰角转动机构相继连接。上述水平转动电机控制器和俯仰角电机控制器直接受控于卫星指向、捕获与跟踪系统，在移动的过程中通过水平转动电机控制器和俯仰角电机控制器对水平转动系统和俯仰面驱动系统进行控制，控制平板天线在水平方向的转动角度和俯仰角转动的角度，从而实现让平板天线精确地对准卫星。进一步，固定平台上设有轴承组件，其中转动平台支座为安装在轴承组件上的金属环，所述金属环的外侧面设置有轮齿，所述水平传动组件包括带轮和传动皮带，所述传动皮带的一端安装在带轮上，另一端连接至水平转动电机的转子上，所述带轮上设置有与带轮同步转动的传动齿轮，所述传动齿轮与金属环的轮齿啮合连接。当水平转动电机转动时，通过电机的转子带动传动皮带转动，传动皮带带动带轮转动，让带轮上的传动齿轮控制金属环的转动，从而实现控制转动平台支座在水平方向的转动。其中转动平台支座为金属环，转动支撑平台安装在转动平台支座上，不仅在转动时其受力更加均匀，运行更加稳定，而且通过特有的传动系统对金属环的转动角度进行控制，与一般的控制方式相比其相应速度快，而且精确度高。优选地，所述带轮采用HEPCO轨道轴承，其精确度十分高，让平板天线在水平转动上的定位更加准确。进一步，天线终端设备中的两块平板天线通过分别通过两个铝质支架安装在转动支撑平台上，铝质支架上设置有滚珠轴承，平板天线的转动轴通过滚珠轴承安装在铝质支架上；所述俯仰角转动机构包括分别设置在两个平板天线轴侧的第一皮带轮和第二皮带轮，和安装在俯仰角转动电机转子上的驱动轮，所述第一皮带轮、第二皮带轮分别通过皮带同时连接在驱动轮上，驱动轮通过皮带带动第一皮带轮和第二皮带轮转动，第一皮带轮和第二皮带轮的转速比为1:1。第一皮带轮和第二皮带轮的转速比为1:1，能让两块平板天线同步转动，让天线的指向更加准确。进一步，所述俯仰角转动电机设置在两块平板天线之间，第一皮带轮和第二皮带轮分别设置于驱动轮的两侧。优选地，所述平板天线的转动角度为20度至70度。进一步，所述金属环内侧设有V型滑轨，所述轴承组件包括由多个导向轮组成的圆形导轨，所述V型滑轨嵌入至导向轮中与导向轮转动连接。金属环通过V型滑轨与多个导向轮滑动连接，让金属环能快速、流畅地转动，能提高驱动系统的响应速度，当移动设备运动、转向时，驱动系统能快速调整金属环的转向，从而让平板天线对准卫星。进一步，所述轴承组件还包括多个定位组件，所述定位组件，所述定位组件设置与V型滑轨滑动连接。定位组件能对转动平台支座进行定位，让转动平台支座的转动更加稳定，当移动设备运动的时候，定给组件能固定好转动平台支座的位置，能有效减少误差。进一步，所述固定平台、转动平台支座和转动支撑平台为夹层铝合金结构，所述夹层铝合金结构包括上下两层铝合金皮和设置在两层铝合金皮中间的铝合金蜂窝内核层，所述铝合金蜂窝内核层上设有多个蜂窝内核。固定平台、转动平台支座和转动支撑平台由三层结构组成，其中间层设置有多个蜂窝内核，所述蜂窝内核为六边形的空心体、因此固定平台、转动平台支座和转动支撑平台为非实心结构，其重量更轻，不仅能有效降低驱动系统的重量，而且在驱动系统运作时能更加快速的地位，减少驱动系统的成本，而且由于六边形的蜂窝内核十分坚固，因此能保持固定平台、转动平台支座和转动支撑平台坚固程度。进一步，所述转动支承平台的厚度为11.5毫米，其中铝合金皮的厚度为I毫米，铝合金蜂窝内核层的厚度为9.5毫米，蜂窝内核的密度为83.2公斤/米3。进一步，还包括用于保护低轮廓卫星天线的天线外壳，所述天线终端设备、固定平台、水平转动系统和俯仰面驱动系统设置与天线外壳内，所述天线外壳包括由ABS塑料制成的基座盒和设置于基座盒上的天线罩，所述天线罩包括使用玻璃纤维制成的天线罩外层和设置于天线罩内层的纸蜂窝层。天线罩的作用是对整个天线终端起保护作用，使之能在Ku频段正常工作，一方面对信号的衰减要小，另一方面能改善交叉极化性能，而且能与整个机械系统的其他部分相匹配。本实用新型的有益效果是:本实用新型采用的一种“动中通”低轮廓卫星天线终端的驱动系统，该系统具有重量轻、转动速度和加速度快、机械强度高等优点，因而特别适合卫星移动终端使用。所用的机械传动系统精度高，使平板天线能在方位面0° -360度，俯仰面20° -70°范围内连续转动，并且在卫星指向、捕获与跟踪算法的控制下使对星精度满足俯仰面不大于0.5°、方位面不大于0.2°的相关国际标准的要求，因而能保证在发射时不对邻星产生干扰。天线罩采用的三层结构不仅使之在Ku波段具有良好的电气性能，而且重量非常轻。所示的天线终端基座盒由ABS塑料制成，不仅重量轻，而且坚固耐用。
以下结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型驱动系统的系统结构框图。图2是本实用新型驱动系统的整机示意图。图3是本实用新型驱动系统的结构示意图。图4是本实用新型驱动系统转动平台支座与转动支撑平台的安装示意图。图5是本实用新型水平驱动系统的驱动示意图。图6是图5 A处的放大图。图7是本实用新型驱动系统的侧面视图。图8是本实用新型天线终端与俯仰面驱动系统的结构示意图。图9是本实用新型固定平台、转动平台支座和转动支撑平台的夹层铝合金结构示意图。图10是本实用新型铝合金蜂窝内核层的结构示意图。
具体实施方式
参照图1-图10所示，本实用新型的一种“动中通”低轮廓卫星天线终端的驱动系统，包括安装有两块平板天线11的天线终端设备1、固定平台2、用于驱动平板天线11水平转动的水平转动系统3和用于控制平板天线11俯仰角同步转动的俯仰面驱动系统4。其中固定平台2安装在移动设备上，水平转动系统3安装在固定平台2上。水平转动系统3包括转动平台支座31、转动支撑平台32、用于驱动转动平台支座31转动的水平传动组件33、用于控制水平传动组件33的水平转动电机34和水平转动电机控制器35，所述平板天线11安装在转动支撑平台32上，所述水平转动电机控制器35、水平转动电机34、水平传动组件33和转动平台支座31相继连接。俯仰面驱动系统4包括用于带动平板天线11在俯仰角方向转动的俯仰角转动机构41、用于驱动控制俯仰角转动机构41运动的俯仰角转动电机42和俯仰角电机控制器43，所述俯仰角电机控制器43、俯仰角转动电机42、俯仰角转动机构41相继连接。上述水平转动电机控制器35和俯仰角电机控制器43直接受控于卫星指向、捕获与跟踪系统，在移动的过程中通过水平转动电机控制器35和俯仰角电机控制器43对水平转动系统3和水平转动系统3进行控制，控制平板天线11在水平方向的转动角度和俯仰角转动的角度，从而实现让平板天线11精确地对准卫星。进一步，固定平台2上设有轴承组件，其中转动平台支座31为安装在轴承组件上的金属环，所述金属环的外侧面设置有轮齿311，所述水平传动组件33包括带轮331和传动皮带333，所述传动皮带333的一端安装在带轮331上，另一端连接至水平转动电机34的转子上，所述带轮331上设置有传动齿轮332，传动齿轮332与带轮331固定连接且同步转动，所述传动齿轮332与金属环的轮齿311啮合连接。当水平转动电机34转动时，通过电机的转子带动传动皮带333转动，传动皮带333带动带轮331转动，让带轮331上的传动齿轮332控制金属环的转动，从而实现控制转动平台支座31在水平方向的转动。其中转动平台支座31为金属环，转动支撑平台32安装在转动平台支座31上，不仅在转动时其受力更加均匀，运行更加稳定，而且通过特有的传动系统对金属环的转动角度进行控制，与一般的控制方式相比其相应速度快，而且精确度高。优选地，所述带轮331采用HEPCO轨道轴承，其精确度十分高，让平板天线11在水平转动上的定位更加准确。更具体地，所述金属环内侧设有V型滑轨312，所述轴承组件包括由多个导向轮21组成的圆形导轨和多个定位组件22，所述V型滑轨312嵌入至导向轮21中与导向轮21转动连接。所述定位组件22设置与V型滑轨312滑动连接。金属环通过V型滑轨312与多个导向轮21滑动连接,让金属环能快速、流畅地转动,能提高驱动系统的响应速度，当移动设备运动、转向时，驱动系统能快速调整金属环的转向，从而让平板天线11对准卫星。定位组件22能对转动平台支座31进行定位，让转动平台支座31的转动更加稳定，当移动设备运动的时候，如遇上颠簸快速转向时，定给组件能固定好转动平台支座31的位置，能有效减少误差。天线终端设备I中的两块平板天线11通过分别通过两个铝质支架321安装在转动支撑平台32上，铝质支架321上设置有滚珠轴承，平板天线11的转动轴通过滚珠轴承安装在铝质支架321上；所述俯仰角转动机构41包括分别设置在两个平板天线11轴侧的第一皮带轮111和第二皮带轮112，和安装在俯仰角转动电机42转子上的驱动轮421，所述第一皮带轮111、第二皮带轮112分别通过皮带同时连接在驱动轮421上，驱动轮421通过皮带带动第一皮带轮111和第二皮带轮112转动，第一皮带轮111和第二皮带轮112的转速比为1:1，其中平板天线11的发射角度比垂直方向预倾斜45°，这时两块平板天线11在俯仰角上的转动角度为20度至70度即可实现全方位的扫描。第一皮带轮111和第二皮带轮112的转速比为1:1，在驱动时能让两块平板天线11同步转动，让天线的指向更加准确。进一步作为上述的具体实施方式
，所述俯仰角转动电机42设置在两块平板天线11之间，第一皮带轮111和第二皮带轮112分别设置于驱动轮421的两侧。[0043]进一步，所述固定平台2、转动平台支座31和转动支撑平台32为夹层铝合金结构，所述夹层铝合金结构包括上下两层铝合金皮61，62和设置在两层铝合金皮61，62中间的铝合金蜂窝内核层7，所述铝合金蜂窝内核层7上设有多个蜂窝内核71。固定平台2、转动平台支座31和转动支撑平台32由三层结构组成，其中间层设置有多个蜂窝内核71，所述蜂窝内核71为六边形的空心体、因此固定平台2、转动平台支座31和转动支撑平台32为非实心结构，其重量更轻，不仅能有效降低驱动系统的重量，而且在驱动系统运作时能更加快速的地位，减少驱动系统的成本，而且由于六边形的蜂窝内核71十分坚固，因此能保持固定平台2、转动平台支座31和转动支撑平台32坚固程度。其中所述转动支承平台的厚度为11.5毫米，其中铝合金皮的厚度为I毫米，铝合金蜂窝内核层7的厚度为9.5毫米，蜂窝内核71的密度为83.2公斤/米3。进一步，还包括用于保护低轮廓卫星天线的天线外壳5，所述天线终端设备1、固定平台2、水平转动系统3和俯仰面驱动系统4设置与天线外壳5内，所述天线外壳5包括由ABS塑料制成的基座盒52和设置于基座盒52上的天线罩51，所述天线罩51包括使用玻璃纤维制成的天线罩外层和设置于天线罩51内层的纸蜂窝层。天线罩51的作用是对整个天线终端起保护作用，使之能在Ku频段正常工作，一方面对信号的衰减要小，另一方面能改善交叉极化性能，而且能与整个机械系统的其他部分相匹配。以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种“动中通”低轮廓卫星天线终端的驱动系统，包括天线终端设备(I)，其特征在于:所述天线终端设备(I)包括两块平板天线(11)，驱动系统还包括固定平台(2)、用于驱动平板天线(11)水平转动的水平转动系统(3 )和用于控制平板天线(11)俯仰角同步转动的俯仰面驱动系统(4)； 所述固定平台(2)安装在移动设备上，水平转动系统(3)安装在固定平台(2)上； 所述水平转动系统(3)包括转动平台支座(31)、转动支撑平台(32)、用于驱动转动平台支座(31)转动的水平传动组件(33)、用于控制水平传动组件(33)的水平转动电机(34)和水平转动电机控制器(35 )，所述平板天线(11)安装在转动支撑平台(32 )上，所述水平转动电机控制器(35)、水平转动电机(34)、水平传动组件(33)和转动平台支座(31)相继连接； 所述俯仰面驱动系统(4)包括用于带动平板天线(11)在俯仰角方向转动的俯仰角转动机构(41)、用于驱动控制俯仰角转动机构(41)运动的俯仰角转动电机(42)和俯仰角电机控制器(43)，所述俯仰角电机控制器(43)、俯仰角转动电机(42)、俯仰角转动机构(41)相继连接。
2.根据权利要求1所述的一种“动中通”低轮廓卫星天线终端的驱动系统，其特征在于:固定平台(2)上设有轴承组件，其中转动平台支座(31)为安装在轴承组件上的金属环，所述金属环的外侧面设置有轮齿(311)，所述水平传动组件(33)包括带轮(331)和传动皮带(333)，所述传动皮带(333)的一端安装在带轮(331)上，另一端连接至水平转动电机 (34)的转子上，所述带轮(331)上设置有与带轮(331)同步转动的传动齿轮(332)，所述传动齿轮(332)与金属环的轮齿(311)啮合连接。
3.根据权利要求1所述的一种“动中通”低轮廓卫星天线终端的驱动系统，其特征在于:天线终端设备(I)中的两块平板天线(11)通过分别通过两个铝质支架(321)安装在转动支撑平台(32)上，铝质支架(321)上设置有滚珠轴承，平板天线(11)的转动轴通过滚珠轴承安装在铝质支架(321)上；所述俯仰角转动机构(41)包括分别设置在两个平板天线(11)轴侧的第一皮带轮(111)和第二皮带轮(112)，和安装在俯仰角转动电机(42)转子上的驱动轮(421)，所述第一皮带轮(111)、第二皮带轮(112)分别通过皮带同时连接在驱动轮(421)上，驱动轮(421)通过皮带带动第一皮带轮(111)和第二皮带轮(112)转动，第一皮带轮(111)和第二皮带轮(112)的转速比为1:1。
4.根据权利要求3所述的一种“动中通”低轮廓卫星天线终端的驱动系统，其特征在于:所述俯仰角转动电机(42)设置在两块平板天线(11)之间，第一皮带轮(111)和第二皮带轮(112)分别设置于驱动轮(421)的两侧。
5.根据权利要求3或4所述的一种“动中通”低轮廓卫星天线终端的驱动系统，其特征在于:所述平板天线(11)的转动角度为20度至70度。
6.根据权利要求2所述的一种“动中通”低轮廓卫星天线终端的驱动系统，其特征在于:所述金属环内侧设有V型滑轨(312)，所述轴承组件包括由多个导向轮(21)组成的圆形导轨，所述V型滑轨(312)嵌入至导向轮(21)中与导向轮(21)转动连接。
7.根据权利要求3所述的一种“动中通”低轮廓卫星天线终端的驱动系统，其特征在于:所述轴承组件还包括多个定位组件(22)，所述定位组件(22)，所述定位组件(22)设置与V型滑轨(312)滑动连接。
8.根据权利要求3所述的一种“动中通”低轮廓卫星天线终端的驱动系统，其特征在于:所述固定平台(2)、转动平台支座(31)和转动支撑平台(32)为夹层铝合金结构，所述夹层铝合金结构包括上下两层铝合金皮(61，62 )和设置在两层铝合金皮(61，62 )中间的铝合金蜂窝内核层(7 )，所述铝合金蜂窝内核层(7 )上设有多个蜂窝内核(71)。
9.根据权利要求7所述的一种“动中通”低轮廓卫星天线终端的驱动系统，其特征在于:所述转动支承平台的厚度为11.5毫米，其中铝合金皮的厚度为I毫米，铝合金蜂窝内核层(7)的厚度为9.5毫米，蜂窝内核(71)的密度为83.2公斤/米3。
10.根据权利要求1所述的一种“动中通”低轮廓卫星天线终端的驱动系统，其特征在于:还包括用于保护低轮廓卫星天线的天线外壳(5)，所述天线终端设备(I)、固定平台(2)、水平转动系统(3)和俯仰面驱动系统(4)设置与天线外壳(5)内，所述天线外壳(5)包括由ABS塑料制成的基座盒(52)和设置于基座盒(52)上的天线罩(51)，所述天线罩(51)包括使用玻璃纤维制成的 天线罩外层和设置于天线罩(51)内层的纸蜂窝层。
专利摘要本实用新型公开了一种“动中通”低轮廓卫星天线终端的驱动系统，包括天线终端设备，所述天线终端设备包括两块平板天线，驱动系统还包括固定平台、用于驱动平板天线水平转动的水平转动系统和用于控制平板天线俯仰角同步转动的俯仰面驱动系统；将卫星天线终端安装在车辆或舰船上，该系统将能在车船行驶中通过水平面和俯仰面上的适当转动，使天线始终对准所需卫星，从而保持通信的畅通，本实用新型具有重量轻、坚固、精度高，转动速度快和加速度大的优点，特别适用于动中通卫星通信设备的制造。
文档编号H01Q1/12GK202930560SQ20122060079
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者梁钊, 雷剑平, 何塞·阿隆索, 安娜·鲁茨, 米格尔·宫萨乐思 申请人:广东隆伏通讯设备有限公司, Tti公司