车载电动偏心轮盘式换馈机构的制作方法

本发明涉及天线结构技术领域，具体为一种车载电动偏心轮盘式换馈机构。

背景技术：

换馈机构是多频段天线常用的频段切换机构，主要用于不同频段馈源的切换，使不同频段馈源按照使用要求，运动至天线主面的相心位置并可靠固定。换馈装置广泛应用于各型深空探测、卫星导航、航空导航等雷达通信天线系统等领域。

车载天线由于受到空间的限制，馈源形式及频段很是单一，基本为双频段圆极化模式，或仅为单频段。而对多频段一般采取人工手动方式进行更换。

目前，车载天线换馈方式主要有：

1)针对前馈式、偏馈式，视其大小及重量，采取手动或利用简易吊装设备进行更换工作馈源，然后复装调整；

2)针对后馈式，拆卸大部分后端组件和线缆，采用手动方式将整个馈源拔出，或保持辐射器不变，仅将网络部分拆卸，重新安装另1套工作馈源或网络，然后再次恢复后端组件和线缆等的安装。

技术实现要素：

目前应用于天线的换馈机构各有优缺点，且有一定的局限性。换馈机构经常受到馈源舱的空间大小、加工制造难度、机构的复杂性的限制。为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种车载电动偏心轮盘式换馈机构。

本发明的技术方案为：

所述一种车载电动偏心轮盘式换馈机构，其特征在于：包括换馈支架、网络支架和驱动机构；

所述换馈支架是整个换馈机构的支撑承力构件，能够固定在天线中心体上；换馈支架上安装有偏心轴，所述偏心轴由驱动机构带动转动；当换馈支架固定在天线中心体上时，偏心轴与天线轴平行；

所述网络支架上安装有若干所需频段的馈源，各馈源轴线相互平行，且处于同一圆周上；网络支架固定安装在所述偏心轴上，偏心轴能够带动网络支架整体绕偏心轴转动；且当换馈支架固定在天线中心体上时，各馈源轴线所在圆周与天线轴相切。

进一步的优选方案，所述一种车载电动偏心轮盘式换馈机构，其特征在于：所述网络支架上安装有两个频段的馈源。

进一步的优选方案，所述一种车载电动偏心轮盘式换馈机构，其特征在于：所述网络支架由若干根相互平行的钢管两端固定连接法兰盘组成；所述法兰盘上开有固定连接偏心轴的安装孔，和以偏心轴安装孔中心为圆心的圆弧槽；换馈支架端面固定有与圆弧槽配合的定位锁定销；当换馈支架固定在天线中心体上，偏心轴带动网络支架转动，定位锁定销与圆弧槽一端接触时，其中一个馈源轴线与天线轴线重合。

进一步的优选方案，所述一种车载电动偏心轮盘式换馈机构，其特征在于：所述换馈支架采用两侧切平的刚性圆筒结构，换馈支架两端面上开有偏心轴安装孔；当换馈支架固定在天线中心体上时，换馈支架中心轴线与天线轴重合。

进一步的优选方案，所述一种车载电动偏心轮盘式换馈机构，其特征在于：所述偏心轴通过角接触球轴承安装在换馈支架上；驱动机构通过齿轮传动带动偏心轴转动。

有益效果

本发明首次将偏心轮盘式换馈机构应用于天线换馈中，解决了车载天线机械换馈方式的瓶颈，使得人员得到了解放，极大的缩短了车载天线的换馈时间，充分发挥了车载天线方便快捷迅速的优点。该换馈机构原理简单，结构紧凑、便于制造，运动方式简单，驱动功率小，操作方便快捷，在考虑中心体空间的基础上能布置较多数量的馈源，只需要简单的回转运动便可以实现多馈源之间的切换工作，安全可靠，便于设备安装和维护。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1：换馈机构原理示意图；(a)ku网络馈源处于天线轴处示意图；(b)x网络馈源处于天线轴处示意图；

图2：换馈机构结构组成示意图；

其中：1、换馈支架；2、网络支架；3、极化调整支架；4、单旋关节；5、双旋关节；6、角接触球轴承；7、球轴承；8、ku网络馈源；9、x网络馈源；

图3：换馈机构结构定位、锁定透视图；

其中：10、定位锁定销；

图4：法兰盘示意图；

图5：调整环节局部透视图；

其中：11、同轴调节座；

图6：偏心轮盘式换馈机构实例图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，偏心轮盘式换馈机构采用一对角接触球轴承背靠背安装、齿轮传动，利用一个与天线同轴的圆形筒(切掉两边)作为回转机构的换馈支架，支撑能够绕其偏心转轴旋转的网络支架，偏心轴与天线轴平行，各频段馈源以一定角度分布于网络支架上，各馈源轴线所在圆与换馈支架中心线相切。换馈时，电机驱动齿轮传动，旋转馈源网络支架带动馈源绕转轴轴线做回转运动，以使工作馈源置换于与天线同心的轴线上。该馈源切换机构原理简单，结构紧凑，操作方便，节省空间，只需要简单的回转运动便可以实现多馈源之间的切换工作。

如图2所示，车载电动偏心轮盘式换馈机构，包括换馈支架1、网络支架2和驱动机构。

换馈支架换馈支架采用两侧切平的刚性圆筒结构，是整个换馈机构的支撑承力构件，能够与天线中心体同轴圆止口定位固连。换馈支架两端面上开有偏心轴安装孔，偏心轴通过角接触球轴承6安装在偏心轴安装孔内，所述偏心轴由驱动机构通过齿轮传动带动转动。当换馈支架固定在天线中心体上时，换馈支架中心轴线与天线轴重合，偏心轴与天线轴平行。

驱动机构采用单相低速永磁同步电机驱动，由电机、谐波齿轮减速机、末级齿轮副形成了馈源换馈机构的驱动力，同时集成数据齿轮1:1输出给旋变，既可以实现馈源网络的换馈转动，又可以精确控制换馈角度。

为了方便安装与维修，所述网络支架由四根相互平行的无缝钢管两端焊接固定连接法兰盘组成框架式焊接结构。两端法兰盘精密气割成形，减重孔也可一次做出，其余安装大孔预留加工量。同时在法兰面上为四根无缝钢管加工出穿透型凹槽，既有定位的功能又留有气体释放工艺孔，对控制焊接变形意义重大，同时也可减少预留加工量的大小，减少后期加工应力。此种结构截面力学性能优良，节省材料，焊接量小，又因为四周开放式，为后续结构安装和测试提供了极大的便利。另外，由于网络支架是偏心式旋转，此结构有效地降低了旋转部分的转动惯量。焊接成型后，按要求上镗床加工两端法兰面、x/ku网络安装孔、偏心轴安装孔等，尤其是偏心轴安装孔的一次镗成，最大限度地保证了换馈的精度。

本实施例中，网络支架上安装有ku网络馈源和x网络馈源，各馈源轴线相互平行，且处于同一圆周上。由于ku网络馈源要实现双圆双线工作的线圆转换和极化面调整，因此还必须并保证各馈源之间相对运动时互不干涉。

网络支架固定安装在偏心轴上，偏心轴能够带动网络支架整体绕偏心轴转动；且当换馈支架固定在天线中心体上时，各馈源轴线所在圆周与天线轴相切。这样现场安装时勿需调节即可保证换馈机构工作时，工作馈源轴与天线轴同轴。

为确保馈源到位的精准控制，依据馈源工作原理，采用偏心轮盘式旋转机构弧形槽定位锁定模式，可实现一体化设计调试。

换馈方式的最关键处就是要保证换馈到位后，各馈源轴线与天线轴线完美的重合。在网络支架上设置了一个以偏心轴安装孔中心为圆心的35°的圆弧形槽，此角度正是2个馈源网络轴线的实际夹角，圆弧形槽的两极限位置就是换馈后各馈源的工作位置，通过定位锁定销实现定位锁定。为了减小加工误差对精度的影响，使圆弧形槽布置在尽量远离旋转中心的位置，距离是x/ku网络馈源到旋转中心约2倍的位置，逆向使用放大原理，那么相应地需要真正控制处的误差为180/390＝0.46，不到原来的一半。换馈定位结构如图所示。

圆弧形槽的角度公差为±1′，在一端产生的尺寸误差为390×tan(1/2)′＝0.0567mm，折算至天线轴线处的误差为0.0567×0.46＝0.026mm，那么换馈到位后馈源轴线与天线轴线的实际最大误差为

此误差量对高频ku波段的影响是完全可以接受的。

另外，为了更进一步提高精度，我们在前端不动处设置了一个调整环节，可以根据高频ku波段的情况实时调整其状态，消除未知的一些影响因素，满足高频时的技术指标，因为此时的误差量对低频x的影响微乎其微，可以忽略不计。调整环节局部透视图如图5所示

图6所示为偏心轮盘式换馈的应用实例，用于7.3米车载天线的偏心轮盘式换馈机构单元安装于该工程中心体内，解决了7.3米口径车载天线中心体空间狭小，馈源尺寸相对较大带来的换馈机构空间紧张的问题。经过工程实测验证，该换馈机构的定位误差能满足天线电气性能指标要求。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。