一种双模动中通天线的制作方法

本实用新型属于卫星通信技术领域，具体涉及一种双模动中通天线。

背景技术：

动中通是“移动中的卫星地面站通信系统”的简称。通过动中通系统，车辆、轮船、飞机等移动的载体在运动过程中可实时跟踪卫星等平台，不间断地传递语音、数据、图像等多媒体信息，可满足各种军民用应急通信和移动条件下的多媒体通信的需要。动中通系统很好地解决了各种车辆、轮船等移动载体在运动中通过地球同步卫星，实时不断地传递语音、数据、高清晰的动态视频图像、传真等多媒体信息的难关，是当前卫星通信领域需求旺盛、发展迅速的应用领域。

在自动跟踪天线和全向天线的综合应用中，大部分动中通天线采用分立的方法实现，然而这种方法存在信息/信号传输复杂、体积大以及成本高等不足。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上至少一种问题，提供一种全向天线、自动跟踪天线的双模集成的动中通天线。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种双模动中通天线，包括底座和天线组件，所述天线组件包括环形分布设置的全向天线、自动跟踪天线和GPS天线；

所述自动跟踪天线包括设于所述底座上的方位旋转组件、设于所述方位旋转组件上的俯仰组件、设于所述俯仰组件上的横滚模块以及与所述横滚模块转动连接的反射面，所述全向天线和GPS天线均设于所述方位旋转组件上；

所述方位旋转组件控制所述天线组件的方位转向，所述俯仰组件和横滚模块分别实现所述反射面的俯仰运动和横滚运动；

所述全向天线、自动跟踪天线和GPS天线相互不遮挡，在所述全向天线φ200mm区域内无直接屏蔽遮挡，所述全向天线的顶端高于所述GPS天线的顶端高度。

上述的双模动中通天线中，所述全向天线和所述GPS天线均为悬梁臂结构。

上述的双模动中通天线中，所述GPS天线设有两个且间隔设于所述方位旋转组件上，两个所述GPS天线在同一平面的距离≥100mm。

上述的双模动中通天线中，所述方位旋转组件包括安装于所述底座上的方位模块和安装于所述方位模块上的方位转盘，所述方位模块包括方位法兰、安装于所述方位法兰上的多级同步带轮组件以及电机组件，所述电机组件包括方位电机，所述同步带轮组件包括第一方位轴、第一同步带轮、第一方位同步带、第二同步带轮、第二方位同步带、第三同步带轮、第四同步带轮和第二方位轴，所述第一方位轴一端同心设置于方位法兰上，另一端穿过所述方位转盘，所述第一同步带轮通过向心球轴承安装在所述第一方向轴上，所述第一同步带轮通过第一方位同步带与所述第二同步带轮连接，所述第二同步带轮与所述第二方位轴的一端连接，所述第二方位轴的另一端穿过所述方位转盘且通过双轴承组件支撑在所述方位转盘上，所述第三同步带轮设于所述第二方位轴上，所述第三同步带轮通过第二方位同步带与所述第四同步带轮连接，所述第四同步带轮与所述方位电机上的电机输出轴连接。

进一步的，所述电机组件还包括磁铁、弯角件和磁编码器，所述磁铁设于所述方位电机的电机输出轴上，所述磁编码器通过螺钉和铆螺母安装于所述弯角件上，所述磁编码器分别与所述螺钉和铆螺母相接触的面均设有绝缘垫片。

上述的双模动中通天线中，所述方位旋转组件还包括滑环和霍尔开关，所述滑环同轴设于所述第一方位轴内，所述霍尔开关设于所述方位转盘上。

上述的双模动中通天线中，所述方位转盘上表面设有若干凸起的筋，若干筋拼接构成俯仰组件限位面和L形板限位面。

上述的双模动中通天线中，所述天线组件还包括全向天线支柱、全向天线转接板、GPS天线支柱和GPS天线转接板，所述全向天线支柱一端垂直设于所述方位旋转组件上，另一端设有固定所述全向天线的全向天线转接板，且所述GPS天线支柱一端垂直设于所述方位旋转组件上，另一端设有固定所述GPS天线的GPS天线转接板。

上述的双模动中通天线中，所述全向天线为L频段全向卫星通信天线，所述自动跟踪天线为S频段卫星通信天线，所述方位旋转组件上设有L形板、安装于所述L形板上的主控模块和S频段收发一体化组件。

上述的双模动中通天线中，所述俯仰组件包括间隔设置的俯仰左支臂组件和俯仰右支臂组件，所述俯仰左支臂组件和俯仰右支臂组件均设于所述方位旋转组件上；

所述俯仰左支臂组件包括第一支臂、均设于所述第一支臂上的第一多级传动组件和俯仰左输出轴；所述俯仰右支臂组件包括第二支臂以及设于所述第二支臂上的俯仰右输出轴；

所述第一支臂和所述第二支臂的一端均分别设于所述方位旋转组件上，另一端分别通过所述俯仰左输出轴和俯仰右输出轴连接所述横滚模块。

进一步的，所述第一多级传动组件包括第一传动组件、第二传动组件和与所述第一传动组件电连接的第一电机，所述第一传动组件和所述第二传动组件分别设于所述第一支臂两侧，所述第一传动组件和所述第二传动组件通过第一传动轴同轴连接。

上述的双模动中通天线中，所述横滚模块包括横滚组件和与所述横滚组件转动连接的第二多级传动组件；所述横滚组件包括滑座和插接于所述滑座的滑块，所述滑座一端设有凹槽，所述滑块上设有与所述凹槽相匹配的开口。所述自动跟踪天线通过所述滑座和所述滑块安装在所述横滚模块上。

进一步的，所述第二多级传动组件包括第三传动组件、第四传动组件和与所述第三传动组件连接的第二电机，所述第三传动组件和所述第四传动组件通过第二传动轴同轴连接，所述第四传动组件通过第一输出轴与所述横滚组件连接。

上述的双模动中通天线中，所述反射面为S频段反射面。

上述的双模动中通天线中，所述自动跟踪天线的俯仰运动的范围：-28°~+120°，所述自动跟踪天线的横滚运动的范围：-42°~+42°，所述自动跟踪天线的方位运动的范围：n×360°。

上述的双模动中通天线中，全向天线是指L频段全向卫星通信天线；自动跟踪天线是指S频段卫星通信天线，其中的双模是指L频段、S频段双频通信。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的双模动中通天线装置从集成以及装备的体积出发，把全向天线、GPS天线安装到方位转盘上，让其随着自动跟踪天线的方位一起旋转，实现在方位上保持运动状态，可以获得最小的体积，同时兼顾这三种天线各自的工作性能；另外，在方位转盘上安装两个GPS天线，用来确立天线的方向、位置信息。不需要再考虑自动跟踪天线和全向天线、GPS天线的干涉问题，只需要解决在方位转盘上自动跟踪天线的俯仰、横滚运动和全向天线、GPS天线的干涉问题。通过调整三者（指全向天线、自动跟踪天线、GPS天线）的空间位置关系，在自动跟踪天线的俯仰运动范围（-28°～+120°）、横滚运动范围（±42°）内，实现全向天线、自动跟踪天线和GPS天线互不遮挡，可同时正常工作。

本实用新型所提供的双模动中通天线装置充分利用自动跟踪天线的方位空间，集成装入全向天线，提高的本装置的集成度，减少安装、信号传输等环节，改善用户的交互体验性能。

本实用新型提供的双模动中通天线装置根据GPS天线提供的经纬度、惯性传感器提供的航偏角，经软件解算后，通过三轴（由方位、俯仰和横滚构成）自稳跟踪平台，迅速使自动跟踪天线指向某S频段卫星，满足实时通信要求。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的双模动中通天线的一斜视图。

图2为本实用新型的双模动中通天线的另一斜视图。

图3为本实用新型的双模动中通天线的侧视图。

图4为图1中的方位模块的结构示意图。

图5为图1中的方位转盘的俯视图。

图6为图1中的方位模块的剖视图。

图7为图6中的电机组件的局部分解示意图。

图8为图1中的局部结构示意图。

图9为本实用新型中的自动跟踪天线在俯仰为-28°时的侧视图。

图10为本实用新型中的自动跟踪天线在俯仰为+120°时的侧视图。

图11为本实用新型中的自动跟踪天线在横滚为-42°时的俯视图。

图12为本实用新型中的自动跟踪天线在横滚为42°时的俯视图。

图中标号说明：1、底座，2、方位模块，3、方位转盘，4、俯仰左支臂组件，5、俯仰右支臂组件，6、横滚模块，7、自动跟踪天线，8、全向天线，9、全向天线转接板，10、全向天线支柱，11、GPS天线，12、GPS天线转接板，13、GPS天线支柱，14、L形板，15、S频段收发一体化组件，16、主控模块，17、方位法兰，18、隔直器转接板，19、隔直器，20、滑环，21、霍尔开关，24、筋，25、俯仰组件限位面，26、L形板限位面，27、第一方位轴，28、第一同步带轮，29、第一方位同步带，30、第二同步带轮，31、第二方位同步带，32、第三同步带轮，33、第四同步带轮，34、第二方位轴，35、电机组件，36、双轴承组件，3501、方位电机，3502、磁铁，3503、弯角件，3504、磁编码器，3505、绝缘垫片。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外、术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1~3所示，一种双模动中通天线，包括底座1和天线组件，所述天线组件包括环形分布设置的全向天线8、自动跟踪天线7和GPS天线11；

所述自动跟踪天线7包括设于所述底座1上的方位旋转组件、设于所述方位旋转组件上的俯仰组件、设于所述俯仰组件上的横滚模块6以及与所述横滚模块6转动连接的反射面，所述全向天线8和GPS天线11均设于所述方位旋转组件上；

所述方位旋转组件控制所述天线组件的方位转向，所述俯仰组件和横滚模块6分别实现所述反射面的俯仰运动和横滚运动；

所述全向天线8、自动跟踪天线7和GPS天线11相互不遮挡，在所述全向天线8φ200mm区域内无直接屏蔽遮挡，所述全向天线8的顶端高于所述GPS天线11的顶端高度。由于这三种天线接收的均为卫星信号，从图中可以得出，这三种天线之间互不遮挡，可以独立实现其各自的接收或发射功能。

其中，所述全向天线8和所述GPS天线11均可为悬梁臂结构。如此可以在方位转盘3较小的尺寸下，拉开与运动中自动跟踪天线7的距离，避免互相遮挡和干涉。具体的，所述天线组件还可包括全向天线支柱10、全向天线转接板9、GPS天线支柱13和GPS天线转接板12，所述全向天线支柱10一端垂直设于所述方位旋转组件上，另一端设有固定所述全向天线8的全向天线转接板9，且所述GPS天线支柱13一端垂直设于所述方位旋转组件上，另一端设有固定所述GPS天线11的GPS天线转接板12。

其中，所述全向天线8可为L频段全向卫星通信天线，所述自动跟踪天线7可为S频段卫星通信天线，具体的，所述自动跟踪天线7为S频段反射面。进一步的，所述反射面可为S频段反射面。所述方位旋转组件上可设有L形板14、安装于所述L形板14上的主控模块16和S频段收发一体化组件15。

在本实施方式中，所述GPS天线11设有两个且间隔设于所述方位旋转组件上，两个所述GPS天线11在同一平面的距离≥100mm。间隔距离越大，定位功能越佳。本实施方式中，两个GPS天线11满足此距离条件，并且根据方位转盘3的尺寸和本装置的尺寸尽可能的增加两者之间的距离，其实际测量距离大于300mm。如此由于采集GPS天线11接收的地理信息，计算出本装置的位置朝向，辅助整个系统确定S频段反射面的精确朝向；而采用2个GPS天线11的间距不小于100mm，由于增加为2个GPS天线，如此既可以实现定向，也可以实现精准定位；而限定2个GPS天线的间距不小于100mm，如此才可根据两个GPS天线读取的地理位置达到定向的目的，避免两个GPS天线间距过近以及载体的姿态和自身的误差而导致定向错误。

在本实施方式中，如图4~6所示，所述方位旋转组件包括安装于所述底座1上的方位模块2和安装于所述方位模块2上的方位转盘3，所述方位模块2包括方位法兰17、安装于所述方位法兰17上的多级同步带轮组件以及以及电机组件35，所述电机组件35包括方位电机3501，所述同步带轮组件包括第一方位轴27、第一同步带轮28、第一方位同步带29、第二同步带轮30、第二方位同步带31、第三同步带轮32、第四同步带轮33和第二方位轴34，所述第一方位轴27一端同心设置于方位法兰17上，另一端穿过所述方位转盘3，所述第一同步带轮28通过向心球轴承安装在所述第一方向轴上，所述第一同步带轮28通过第一方位同步带29与所述第二同步带轮30连接，所述第二同步带轮30与所述第二方位轴34的一端连接，所述第二方位轴34的另一端穿过所述方位转盘3且通过双轴承组件36支撑在所述方位转盘3上，所述第三同步带轮32设于所述第二方位轴34上，所述第三同步带轮32通过第二方位同步带31与所述第四同步带轮33连接，所述第四同步带轮33与所述方位电机3501上的电机输出轴连接。

进一步的，所述方位旋转组件还包括滑环20和霍尔开关21，所述滑环20同轴设于所述第一方位轴27内，所述霍尔开关21设于所述方位转盘3上。其中，滑环20的作用是在可以在方位运动过程中，传输电信号装置的内、外信号；霍尔开关21（配有磁铁3502）的作用是寻找方位零位，零位须结合两个GPS的提供的方向确定。

进一步的，如图7所示，所述电机组件35还包括磁铁3502、弯角件3503和磁编码器3504，所述磁铁3502贴设于所述方位电机3501的电机输出轴上，所述磁编码器3504通过螺钉和铆螺母安装于所述弯角件3503上，所述磁编码器3504分别与所述螺钉和铆螺母相接触的面均设有绝缘垫片3505。其中，磁编码器3504可给出方位角度信息；磁编码器3504和磁铁3502距离要求为0.5mm～1.5mm，这里通过弯角件3503、铆螺母、螺钉等实现；绝缘垫片3505的作用是让磁编码器3504和固定件保持电绝缘。

在本实施方式中，所述方位模块2上还可设有隔直器转接板18，所述隔直器转接板18与隔直器19连接。

在本实施方式中，所述俯仰组件包括间隔设置的俯仰左支臂组件4和俯仰右支臂组件5，所述俯仰左支臂组件4和俯仰右支臂组件5均设于所述方位旋转组件上；所述俯仰左支臂组件4包括第一支臂、均设于所述第一支臂上的第一多级传动组件和俯仰左输出轴；所述俯仰右支臂组件5包括第二支臂以及设于所述第二支臂上的俯仰右输出轴；所述第一支臂和所述第二支臂的一端均分别设于所述方位旋转组件上，另一端分别通过所述俯仰左输出轴和俯仰右输出轴连接所述横滚模块6。具体的，所述横滚模块6通过支臂上对应的输出轴安装在第一、二支臂之间。进一步的，所述第一多级传动组件包括第一传动组件、第二传动组件和与所述第一传动组件电连接的第一电机，所述第一传动组件和所述第二传动组件分别设于所述第一支臂两侧，所述第一传动组件和所述第二传动组件通过第一传动轴同轴连接。

具体的，所述第一支臂和第二支臂安装在方位旋转组件上的方向转盘上，其底面安装在方位转盘3的同一平面上，可以保证其同一基准。第一支臂为横滚模块6的主支撑，其俯仰左输出轴的支撑采用双轴承组件36，公差配合采用H7/h6配合。第二支臂为横滚模块6的辅助支撑，其俯仰右输出轴的支撑采用单轴承组件，公差配合采用H7/f7配合。

在本实施方式中，所述横滚模块6包括横滚组件和与所述横滚组件转动连接的第二多级传动组件。进一步的，所述第二多级传动组件包括第三传动组件、第四传动组件和与所述第三传动组件连接的第二电机，所述第三传动组件和所述第四传动组件通过第二传动轴同轴连接，所述第四传动组件通过第一输出轴与所述横滚组件连接。

在本实施方式中，所述横滚组件包括滑座和插接于所述滑座的滑块，所述滑座一端设有凹槽，所述滑块上设有与所述凹槽相匹配的开口。所述自动跟踪天线7通过所述滑座和所述滑块安装在所述横滚模块6上。所述S频段反射面通过滑座和滑块安装在所述横滚模块6上。如此，滑块装配在S频段反射面上，滑座装配在横滚模块6的输出轴上。装配时，先把滑块固定在S频段反射面上，拿起S频段反射面，用滑块的开口对准滑座的凹槽装入，可以放开手，由滑座两侧用螺钉去固定滑块，即固定S频段反射面。如此，可直接利用槽/块配合，可实现单人操作装配。

在本实施方式中，如图5和8所示，所述方位转盘3上表面设有若干凸起的筋24，若干筋24拼接构成俯仰组件限位面25和L形板限位面26。具体的，所述方向转盘上的若干筋24构成了俯仰左支臂组件4和俯仰右支臂组件5的限位面，所述第一支臂、第二支臂在方位转盘3上的限位面、筋24的辅助导向下，安装在对应的限位面上。所述L形板限位面26的作用是固定主控模块16和S频段收发一体化组件15；L形板14上面设计有散热槽，兼有散热功能；在方位转盘3上利用“筋24”对L形板的限位。如此，由于方位转盘3上增加若干筋24，如此可增加方位转盘3的强度，还可实现导向、限位及防错作用；同时俯仰左支臂、俯仰右支臂和L形板14均通过这些筋24的设计可以快速、准确地实现装配，降低装配的时间、难度。

在本装置中，出于集成和小型化的目的，把全向天线8、GPS天线11安装到方位转盘3上，和自动跟踪天线7的方位一起旋转。从功能上讲，这三者是互相独立的；从空间上讲，全向天线8、GPS天线11安装在自动跟踪天线7内部。由图9和10可知，S频段反射面的俯仰运动范围；由图11和12可知，S频段反射面的横滚运动范围。具体的，所述俯仰运动的范围-28°~+120°，所述横滚运动的范围-42°~+42°。根据S频段反射面的俯仰、横滚的运动轨迹和空间位置，可以确定全向天线8、GPS天线11的空间位置。全向天线8放置在俯仰支臂的后侧，完全可以避开横滚模块6和S频段反射面的运动范围；GPS天线11放置在俯仰支臂的两侧，完全可以避开S频段反射面的运动范围。全向天线8由全向天线支柱10、全向天线转接板9固定在方位转盘3上，在方位转盘3的轴线方向上保持一定的高度，可以保证全向天线8和GPS天线11、运动中的S频段反射面互不遮挡。GPS天线11由GPS支柱、GPS转接板固定在方位转盘3上，在方位转盘3的轴线方向上保持一定的高度，可以保证GPS天线11和全向天线8、运动中的S频段反射面互不遮挡。

本装置中，全向天线8可在无遮挡的情况下接收/发送信号，GPS天线11可在无遮挡的情况下接收信号，而自动跟踪天线7是定向天线，可在运动载体上持续指向某目标卫星，接收/发送信号。自动跟踪天线7中S频段反射面的运动范围是：方位，无限制；俯仰，-28°～+120°；横滚：±42°。本装置从集成以及装备的体积出发，把全向天线8、GPS天线11安装到方位转盘3上，让它们在方位上保持运动状态，可以获得最小的体积；可以兼顾这三种天线各自的工作性能；不需要再考虑自动跟踪天线7和全向天线8、GPS天线11的干涉问题，只需要解决在方位转盘3上S频段反射面俯仰、横滚运动和全向天线8、GPS天线11的干涉问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。