专利名称：一种旋转天线极化状态切换装置的制作方法
技术领域：
本发明属于雷达通信技术领域，涉及旋转天线的极化状态切换装置。
背景技术：
在使用旋转扫描天线的雷达和通信系统中，往往需要对天线的极化方式进行切换。如在 目标散射矩阵的测量、多极化微波通信天线复用等应用场合，系统均需要向天线发出改变极 化方式的控制信号，并由集成在天线中的波导开关等器件实现水平极化、垂直极化、左旋圆 极化、右旋圆极化、椭圆极化等不同极化天线之间的切换。
在采用关节波导的连续旋转天线系统中，微波信号主要通过关节波导实现固定的基座和 旋转的天线之间的功率传输。而极化切换控制信号由于是低频直流信号，不能使用波导传输， 若使用有线方式传输则会导致线缆缠绕纠结。通常的解决办法是在旋转关节部位增加汇流环 实现。汇流环是一种由转轴上的金属环和固定的电刷组成的，金属环跟随转轴与天线一同运 转，电刷在金属环上滑过，保证固定的基座和旋转的天线之间有持续的电气连接。控制天线 极化切换的波导开关信号通过电刷传递至金属环，金属环和波导开关电极之间通过导线连接。
汇流环在极化可切换的天线上应用广泛，但具有体积较大、成本较高、电刷触点磨损导 致寿命有限、维护保养不方便等缺点。除汇流环以外，若要向旋转天线传输控制信号，也可 以采用小功率无线通信、红外光学通信等方式，但是无线通信方式容易受到天线辐射信号的 干扰甚至烧毁；红外光学通信方式的发光器和受光器易收到环境灰尘、油污的影响，难以保 证工作稳定可靠。
发明内容
本发明提供一种节波导旋转天线极化状态切换装置，采用磁感应的控制信号传输方式， 在天线基座和旋转天线间无直接接触地实现天线极化状态的切换。
本发明是这样实现的 -
一种旋转天线极化状态切换装置，如图1所示，包括地面控制部分和天线控制部分。所 述地面控制部分由控制计算机、计算机I0卡、两个地面电磁铁17和一个地面磁敏接收元件
18组成；所述天线控制部分由两个天线磁敏接收元件22、 一个天线电磁铁19、微处理器模
块、电磁铁驱动模块、电源模块和波导开关组成。控制计算机通过计算机io卡控制两个地面电磁铁17通电与否实现不同状态的控制信号两个地面电磁铁17均不通电，表示"00"状 态，代表"无命令待机"信号；第一地面电磁铁17不通电而第二地面电磁铁17通电，表示 "01"状态，代表"切换至水平极化方式"信号；第一地面电磁铁17通电而第二地面电磁铁 17不通电，表示"10"状态，代表"切换至垂直极化方式"信号；两个地面电磁铁17均通 电，表示"11"状态，本发明中，这暂时是一个空状态，不代表任何意义。两个天线磁敏接 收元件22与两个地面电磁铁17相对应，第一天线磁敏接收元件22通过磁感应方式接收第一 地面电磁铁17发出的状态信号，第二天线磁敏接收元件22通过磁感应方式接收第二地面电 磁铁17发出的状态信号。两个天线磁敏接收元件22感应接收到两个地面电磁铁17的控制信 号后，将此信号输入微处理器模块进行译码，微处理器模块根据译码的结果控制电源模块"无 命令待机"或接通波导开关"切换至水平极化方式"或接通波导开关"切换至垂直极化方式"。 波导开关成功切换天线极化状态后，产生一个反馈信号，通过微处理器控制天线电磁铁19， 使其通电；地面磁敏接收元件18通过磁感应方式接收到天线电磁铁19通电的反馈信号后通 过计算机10卡通知计算机天线极化状态已正确执行。
需要说明的是，本发明所述的旋转天线极化状态切换装置能够实施的关键在于天线部分 的两个天线磁敏接收元件22要能够准确感应接收各自相对应的两个地面电磁铁17的磁场信 号以及地面磁敏接收元件18要能够准确感应接收天线电磁铁19的磁场信号。本发明是通过 下述技术措施实现这一关键技术的如图2所示，将天线控制部分安装于旋转天线2、 3的天 线架1上，使天线控制部分随旋转天线作水平360度旋转；将地面控制部分安装于地面支架 6上。天线控制部分的两个天线磁敏接收元件22和天线电磁铁19的安装位置以及地面控制 部分的两个地面电磁铁17和地面磁敏接收元件18的安装位置应当使得当天线控制部分随旋 转天线2、 3旋转掠过地面控制部分上方时，第一天线磁敏接收元件22能够准确感应接收第 一地面电磁铁17的磁场信号，第二天线磁敏接收元件22能够准确感应接收第二地面电磁铁 的磁场信号，地面磁敏接收元件18能够准确感应接收天线电磁铁的磁场信号。
本发明的有益效果是，本发明所述的旋转天线极化状态切换装置可以在不采用昂贵且易 磨损的汇流环等直接电接触的情况下，实现向旋转天线提供极化切换等控制信号的功能，相 比于红外光学通信和无线通信方式而言，抗油污、抗灰尘、抗无线电干扰能力非常强，成本 低，工作可靠。
图1是本发明所述的旋转天线极化状态切换装置的结构示意图；其中，17是地面电磁铁， 18是地面磁敏接收元件，19是天线电磁铁，22是天线磁敏接收元件。
5图2是本发明所述的旋转天线极化状态切换装置的安装示意图；其中，l是天线架，2是 水平极化旋转天线，3是垂直极化旋转天线，4是天线控制部分的电源舱，5是旋转天线基座， 6是地面控制部分的安装支架，7是地面控制舱，8是天线控制部分的天线控制舱，9是挂架， IO是连接波导，ll是波导开关，12是关节波导。
图3是天线控制舱和地面控制舱的内部结构图；其中，6是地面控制部分的安装支架，7 是地面控制舱，8是天线控制部分的天线控制舱，9是挂架，13是包含微处理器、电源模块 和电磁铁驱动模块的电路部分的电路板，14是计算机10接口 ， 15是固定螺栓，16是螺栓条 形调节孔，20是电路板13的固定螺栓，21是电路板13的固定柱。
具体实施例方式
一种旋转天线极化状态切换装置，如图1所示，包括地面控制部分和天线控制部分。所
述地面控制部分由控制计算机、计算机10卡、两个地面电磁铁17和一个地面磁敏接收元件 18组成；所述天线控制部分由两个天线磁敏接收元件22、 一个天线电磁铁19、微处理器模 块、电磁铁驱动模块、电源模块和波导开关组成。控制计算机通过计算机IO卡控制两个地面 电磁铁17通电与否实现不同状态的控制信号两个地面电磁铁17均不通电，表示"00"状 态，代表"无命令待机"信号；第一地面电磁铁17不通电而第二地面电磁铁17通电，表示 "01"状态，代表"切换至水平极化方式"信号；第一地面电磁铁17通电而第二地面电磁铁 17不通电，表示"10"状态，代表"切换至垂直极化方式"信号；两个地面电磁铁17均通 电，表示"ll"状态，本发明中，这暂时是一个空状态，不代表任何意义。两个天线磁敏接 收元件22与两个地面电磁铁17相对应，第一天线磁敏接收元件22通过磁感应方式接收第一 地面电磁铁17发出的状态信号，第二天线磁敏接收元件22通过磁感应方式接收第二地面电 磁铁17发出的状态信号。两个天线磁敏接收元件22感应接收到两个地面电磁铁17的控制信 号后，将此信号输入微处理器模块进行译码，微处理器模块根据译码的结果控制电源模块"无 命令待机"或接通波导开关"切换至水平极化方式"或接通波导开关"切换至垂直极化方式"。 波导开关成功切换天线极化状态后，产生一个反馈信号，通过微处理器控制天线电磁铁19， 使其通电；地面磁敏接收元件18通过磁感应方式接收到天线电磁铁19通电的反馈信号后通 过计算机10卡通知计算机天线极化状态已正确执行。
'如图2所示，将天线控制部分安装于旋转天线2、 3的天线架1上，使天线控制部分随旋 转天线作水平360度旋转；将地面控制部分安装于地面支架6上。天线控制部分的两个天线 磁敏接收元件22和天线电磁铁19的安装位置以及地面控制部分的两个地面电磁铁17和地面 磁敏接收元件18的安装位置应当使得当天线控制部分随旋转天线2、 3旋转掠过地面控制部分上方时，第一天线磁敏接收元件22能够准确感应接收第一地面电磁铁17的磁场信号，第 二天线磁敏接收元件22能够准确感应接收第二地面电磁铁的磁场信号，地面磁敏接收元件 18能够准确感应接收天线电磁铁的磁场信号。
所述天线磁敏接收元件22和地面磁敏接收元件18为霍尔器件。
如图2、 3所示，为了保持旋转天线的旋转平衡，将所述天线控制部分分成两部分将电 源安装于电源舱4内，将除电源和波导开关的其他部分安装于天线控制舱8内，电源舱4和 天线控制舱8之间通过线缆连接，电源舱4和天线控制舱8分别通过螺栓15固定在挂架9并 悬挂于天线架的两端。天线控制舱8和地面控制舱7为非铁磁材料的铝合金薄板密封箱体(非 铁磁材料不会影响电磁铁周围的磁感线分布)；将地面控制部分安装于地面控制舱7内，地面 控制舱7通过螺栓固定在支架6上；地面控制舱7通过支架6上的条形孔16适当调整地面控 制舱7的高度来实现地面电磁铁17和天线磁敏接收元件22以及地面磁敏元件18和天线电磁 铁19之间的垂直感应距离的调节；天线控制舱8通过顶部的条形孔16适当调整天线控制舱 8的径向水平位置来实现地面电磁铁17和天线磁敏接收元件22以及地面磁敏
权利要求
1、一种旋转天线极化状态切换装置，包括地面控制部分和天线控制部分；所述地面控制部分由控制计算机、计算机IO卡、两个地面电磁铁(17)和一个地面磁敏接收元件(18)组成；所述天线控制部分由两个天线磁敏接收元件(22)、一个天线电磁铁(19)、微处理器模块、电磁铁驱动模块、电源模块和波导开关组成；控制计算机通过计算机IO卡控制两个地面电磁铁(17)通电与否实现不同状态的控制信号两个地面电磁铁(17)均不通电，表示“00”状态，代表“无命令待机”信号；第一地面电磁铁(17)不通电而第二地面电磁铁(17)通电，表示“01”状态，代表“切换至水平极化方式”信号；第一地面电磁铁(17)通电而第二地面电磁铁(17)不通电，表示“10”状态，代表“切换至垂直极化方式”信号；两个地面电磁铁(17)均通电，表示“11”状态，这是一个空状态，不代表任何意义；两个天线磁敏接收元件(22)与两个地面电磁铁(17)相对应，第一天线磁敏接收元件(22)通过磁感应方式接收第一地面电磁铁(17)发出的状态信号，第二天线磁敏接收元件(22)通过磁感应方式接收第二地面电磁铁(17)发出的状态信号；两个天线磁敏接收元件(22)感应接收到两个地面电磁铁(17)的控制信号后，将此信号输入微处理器模块进行译码，微处理器模块根据译码的结果控制电源模块“无命令待机”或接通波导开关“切换至水平极化方式”或接通波导开关“切换至垂直极化方式”；波导开关成功切换天线极化状态后，产生一个反馈信号，通过微处理器控制天线电磁铁(19)，使其通电；地面磁敏接收元件(18)通过磁感应方式接收到天线电磁铁(19)通电的反馈信号后通过计算机IO卡通知计算机天线极化状态已正确执行。
2、 根据权利要求1所述的旋转天线极化状态切换装置，其特征在于，所述天线磁敏接收 元件(22)和地面磁敏接收元件(18)为霍尔器件。
3、 根据权利要求l所述的旋转天线极化状态切换装置，其特征在于，为了保持旋转天线 的旋转平衡，将所述天线控制部分分成两部分将电源安装于电源舱(4)内，将除电源和波 导开关的其他部分安装于天线控制舱(8)内，电源舱(4)和天线控制舱(8)之间通过线缆 连接，电源舱(4)和天线控制舱(8)分别通过螺栓(15)固定在挂架(9)上并悬挂于天线 架(1)的两端。
4、 根据权利要求1所述的旋转天线极化状态切换装置，其特征在于，将所述地面控制部分安装于地面控制舱(7)内，地面控制舱(7)通过螺栓(15)固定在支架(6)上；地面控制舱(7)通过支架(6)上的条形孔(16)适当调整地面控制舱(7)的高度来实现地面电磁铁(17)和天线磁敏接收元件(22)以及地面磁敏元件(18)和天线电磁铁(19)之间的 垂直感应距离的调节。
5、 根据权利要求4所述的旋转天线极化状态切换装置，其特征在于，所述地面控制舱(7) 为非铁磁材料的铝合金薄板密封箱体。
6、 根据权利要求3所述的旋转天线极化状态切换装置，其特征在于，所述天线控制舱(8) 通过顶部的条形孔(16)适当调整天线控制舱(8)的径向水平位置来实现地面电磁铁(17) 和天线磁敏接收元件(22)以及地面磁敏元件(18)和天线电磁铁(19)之间的径向水平感 应距离的调节。
7、 根据权利要求6所述的旋转天线极化状态切换装置，其特征在于，所述天线控制舱(8) 为非铁磁材料的铝合金薄板密封箱体。
全文摘要
一种基于关节波导旋转天线的极化切换装置，属于雷达通信技术领域，涉及旋转天线的极化状态切换装置。包括地面控制部分和天线控制部分；所述地面控制部分由控制计算机、计算机IO卡、两个地面电磁铁(17)和一个地面磁敏接收元件(18)组成；所述天线控制部分由两个天线磁敏接收元件(22)、一个天线电磁铁(19)、微处理器模块、电磁铁驱动模块、电源模块和波导开关组成。本发明不采用昂贵且易磨损的汇流环，而是采用磁感应的控制信号传输方式，在天线基座和旋转天线间无直接接触地实现旋转天线极化状态的切换，相比于红外光学通信和无线通信方式而言，抗油污、抗灰尘、抗无线电干扰能力非常强，成本低，工作可靠。
文档编号H04B7/04GK101478334SQ200810147699
公开日2009年7月8日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年11月27日
发明者鹏 于, 云 周, 朱晓章, 江朝抒, 汪学刚, 范春波, 林 邹, 璐 钱, 陈祝明, 伟 黄 申请人:电子科技大学