一种天线换馈结构及换馈控制方法与流程

本发明涉及换馈天线技术领域，特别是指一种天线换馈结构及换馈控制方法。

背景技术：

在多馈源切换的天线研制项目中，更换频次不高的馈源多采用人工更换，而馈源的电动切换多应用在大型天线项目系统中。在小型天线项目系统中，多馈源的自动切换装置，除了实现装置较复杂之外，其对信号的遮挡还会降低天线的接收效率，因此实现较为困难。

目前，小型天线单一馈源的切换，通常利用步进电机堵转实现。虽然堵转到位过程中电机的输出力矩恒定，但机械限位装置也要足够强壮，因此会对结构件的体积和材质提出特殊要求。某课题中采用步进电机驱动推杆实现到位控制，其机械限位装置因空间限制比较单薄。若一味地利用堵转来实现到位控制，将会对机械产生损伤。因此，有必要采用一种新的换馈到位控制装置及方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出一种天线换馈结构及换馈控制方法，其能够利用推杆实现馈源机械装置的自动切换，将推杆限位开关的检测与步进电机控制相结合，对步进电机到位时间进行有效控制，实现机械装置的精确、无损到位。

基于上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种天线换馈结构，其包括馈源支架、可调馈源、步进电机和计时控制单元，所述可调馈源包括两组互成角度的分支结构，每组分支结构的末端各设有一套馈源，所述可调馈源与所述馈源支架共面且铰接，所述馈源支架上还设有与所述步进电机传动连接并用于驱动所述可调馈源相对于馈源支架进行旋转的推杆机构，所述推杆机构的运动行程上设有用于限制最大行程和最小行程的机械阻挡限位结构，所述最大行程和最小行程之间设有至少一个接近传感器，所述接近传感器与所述计时控制单元连接并用于触发计时，所述计时控制单元与所述步进电机连接并用于停止步进电机。

可选的，所述步进电机通过减速机与所述推杆机构传动连接。

可选的，所述可调馈源的两个分支结构之间呈90度夹角。

可选的，所述接近传感器仅有一个且位于所述推杆机构运动区间的中点处。

可选的，所述机械阻挡限位结构包括与所述推杆机构的运动杆同步运动的限位块以及与所述馈源支架相对静止的第一阻挡体和第二阻挡体，所述限位块位于所述第一阻挡体和第二阻挡体之间，所述限位块与所述第一阻挡体和第二阻挡体接触时分别对应所述推杆机构的最大行程和最小行程。

可选的，所述接近传感器为位于所述限位块内的限位开关，所述限位开关的传感头分别从所述限位块的两端伸出并分别与所述第一阻挡体和第二阻挡体相作用。

此外，本发明还提供一种天线换馈控制方法，该方法应用于如上任一项所述的天线换馈结构的计时控制单元中，包括以下步骤：

（1）对步进电机发送运行命令，控制步进电机向换馈方向运转；

（2）实时监测接近传感器的输出信号，当检测到输出信号时开始计时；

（3）根据预设的阈值进行计时，达到阈值前，维持对步进电机的控制信号不变，当达到阈值时，向步进电机发出停止命令。

可选的，所述计时控制单元还连接有警报单元，所述步骤（2）中计时控制单元还会实时监测步进电机的运转状态，若计时控制单元在收到接近传感器的输出信号之前检测到步进电机发生堵转，则计时控制单元对步进电机发出停止命令，同时控制所述警报单元发出警报。

可选的，所述接近传感器仅有一个且位于所述推杆机构运动区间的中点处，所述阈值为1～3秒。

从上面的叙述可以看出，本发明技术方案的有益效果在于：

1、本发明换馈结构能够通过步进电机实现推杆的电动运行，利用推杆的力矩使可调馈源进行空间位置转换，实现馈源装置的位置变换。

2、本发明借助于接近传感器预先为机械接触限位进行准备，能够防止直接机械碰撞或长时间力矩作用对限位结构造成的损害，从而能够实现换馈过程的精确、无损到位。

3、本发明换馈结构简单而实用，具有成本低、控制灵活、可靠性高、适用性强等优点。

总之，本发明能够以软件硬件结合的方式实现天线的精确、无损换馈，能够避免现有技术中由于限位装置机械强度较弱而带来的机械损坏和到位不准的问题，是对现有技术的一种重要改进。

附图说明

为了更加清楚地描述本专利，下面提供一幅或多幅附图，这些附图旨在对本专利的背景技术、技术原理和/或某些具体实施方案做出辅助说明。需要注意的是，这些附图可以给出也可以不给出一些在本专利文字部分已有描述且属于本领域普通技术人员公知常识的具体细节；并且，因为本领域的普通技术人员完全可以结合本专利已公开的文字内容和/或附图内容，在不付出任何创造性劳动的情况下设计出更多的附图，因此下面这些附图可以涵盖也可以不涵盖本专利文字部分所叙述的所有技术方案。此外，这些附图的具体内涵需要结合本专利的文字内容予以确定，当本专利的文字内容与这些附图中的某个明显结构不相符时，需要结合本领域的公知常识以及本专利其他部分的叙述来综合判断到底是本专利的文字部分存在笔误，还是附图中存在绘制错误。特别地，以下附图均为示例性质的图片，并非旨在暗示本专利的保护范围，本领域的普通技术人员通过参考本专利所公开的文字内容和/或附图内容，可以在不付出任何创造性劳动的情况下设计出更多的附图，这些新附图所代表的技术方案依然在本专利的保护范围之内。

图1是本发明实施例中换馈结构的一种结构示意图；

图2是图1中推杆机构的一种结构示意图；

图3是本发明实施例中换馈控制方法的一种流程图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员对本专利技术方案的理解，同时，为了使本专利的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，并使权利要求书的保护范围得到充分支持，下面以具体案例的形式对本专利的技术方案做出进一步的、更详细的说明。

如图1所示，一种天线换馈结构，其包括馈源支架9、可调馈源4、步进电机1和计时控制单元，所述可调馈源4包括两组互成角度的分支结构7和8，每组分支结构的末端各设有一套馈源，所述可调馈源4与所述馈源支架9共面且铰接，所述馈源支架9上还设有与所述步进电机1传动连接并用于驱动所述可调馈源4相对于馈源支架9进行旋转的推杆机构，所述推杆机构的运动行程上设有用于限制最大行程和最小行程的机械阻挡限位结构，所述最大行程和最小行程之间设有至少一个接近传感器，所述接近传感器与所述计时控制单元连接并用于触发计时，所述计时控制单元与所述步进电机连接并用于停止步进电机。

该例中，可调馈源4通过步进电机驱动推杆推动来实现馈源的转换，当分支7与馈源支架9呈90°时，分支7上的馈源处于工作状态，而分支8上的馈源则处于收藏状态，当分支8与馈源支架9呈90°时，分支8上的馈源处于工作状态，而分支7上的馈源则处于收藏状态。

可选的，如图1和2所示，所述步进电机1通过减速机2与所述推杆机构传动连接，减速机可以采用行星减速机，其将推动力矩放大，协助完成推杆的往复运动。运动杆3用来连接动力源与待运动的可调馈源4，实现可调馈源4的空间运动。可调馈源4固定在馈源支架9上，并可围绕铰接处实现90°转动，完成两个分支上馈源装置的切换。

可选的，仍见图1，所述可调馈源的两个分支结构7和8之间呈90度夹角。

可选的，所述接近传感器仅有一个且位于所述推杆机构运动区间的中点处。

可选的，如图1和2所示，所述机械阻挡限位结构包括与所述推杆机构的运动杆3同步运动的限位块6以及与所述馈源支架9相对静止的第一阻挡体和第二阻挡体（均标号为5），所述限位块6位于所述第一阻挡体和第二阻挡体之间，所述限位块6与所述第一阻挡体和第二阻挡体接触时分别对应所述推杆机构的最大行程和最小行程。

可选的，所述接近传感器为位于所述限位块内的限位开关，所述限位开关的传感头分别从所述限位块的两端伸出并分别与所述第一阻挡体和第二阻挡体相作用。

限位块固定在运动杆上，在往复运动过程中，触碰到两个阻挡体时，在相应方向使限位开关内部的常开触点闭合，为软件控制提供动作信号，并由此开始计时。

图3所示为一种天线换馈控制方法的流程图，该方法应用于如上任一项所述的天线换馈结构的计时控制单元中，包括以下步骤：

（1）对步进电机发送运行命令，控制步进电机向换馈方向运转；

（2）实时监测接近传感器的输出信号，当检测到输出信号时开始计时；

（3）根据预设的阈值进行计时，达到阈值前，维持对步进电机的控制信号不变，当达到阈值时，向步进电机发出停止命令。

可选的，所述计时控制单元还连接有警报单元，所述步骤（2）中计时控制单元还会实时监测步进电机的运转状态，若计时控制单元在收到接近传感器的输出信号之前检测到步进电机发生堵转，则计时控制单元对步进电机发出停止命令，同时控制所述警报单元发出警报。

可选的，所述接近传感器仅有一个且位于所述推杆机构运动区间的中点处，所述阈值为1～3秒，特别地可以设定为2秒。

本发明在可调馈源进行电动切换并运行至到位位置附近时，可通过限位开关产生动作信号，利用软件计时2秒钟，然后控制步进电机停止运行，从而能够在机械限位承受一定的力矩但又未完全赌转时实现馈源的精确到位，并能够保证机械限位装置不受损坏。

需要理解的是，上述对于本专利具体实施方式的叙述仅仅是为了便于本领域普通技术人员理解本专利方案而列举的示例性描述，并非暗示本专利的保护范围仅仅被限制在这些个例中，本领域普通技术人员完全可以在对本专利技术方案做出充分理解的前提下，以不付出任何创造性劳动的形式，通过对本专利所列举的各个例采取组合技术特征、替换部分技术特征、加入更多技术特征等等方式，得到更多的具体实施方式，所有这些具体实施方式均在本专利权利要求书的涵盖范围之内，因此，这些新的具体实施方式也应在本专利的保护范围之内。

此外，出于简化叙述的目的，本专利也可能没有列举一些寻常的具体实施方案，这些方案是本领域普通技术人员在理解了本专利技术方案后能够自然而然想到的，显然，这些方案也应包含在本专利的保护范围之内。

出于简化叙述的目的，上述各具体实施方式对于技术细节的公开程度可能仅仅达到本领域技术人员可以自行决断的程度，即，对于上述具体实施方式没有公开的技术细节，本领域普通技术人员完全可以在不付出任何创造性劳动的情况下，在本专利技术方案的充分提示下，借助于教科书、工具书、论文、专利、音像制品等等已公开文献予以完成，或者，这些细节是在本领域普通技术人员的通常理解下，可以根据实际情况自行作出决定的内容。可见，即使不公开这些技术细节，也不会对本专利技术方案的公开充分性造成影响。

总之，在结合了本专利说明书对权利要求书保护范围的解释作用的基础上，任何落入本专利权利要求书涵盖范围的具体实施方案，均在本专利的保护范围之内。