專利名稱：六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座。用于航天遙感、衛(wèi)星"三遙" 技術(遙感、遙測、遙控技術)和衛(wèi)星通信的天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中。采用六自由度并聯(lián)機 構(gòu)天線座結(jié)構(gòu)的天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與伺服控制系統(tǒng)、饋源饋線系統(tǒng)(簡稱天、伺、饋) 組成天線系統(tǒng)，實現(xiàn)遙感、遙測和遙控信息獲取和指令，實現(xiàn)衛(wèi)星通信信息傳遞和處 理。尤其是能夠獲取衛(wèi)星、運載火箭等飛行器有效空域的遙測信號和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)無過 頂"盲區(qū)"的連續(xù)跟蹤天線系統(tǒng)，圓滿解決天線半球工作空域任意姿態(tài)連續(xù)跟蹤。本 實用新型技術方案屬于機電一體化技術領域。
背景技術：
天線座一般有天線座支撐結(jié)構(gòu)、驅(qū)動軸系及傳動裝置、饋線和線纜纏繞裝置、數(shù) 據(jù)檢測傳遞裝置和安全保護裝置組成。
目前，世界上公知的航天遙感、衛(wèi)星"三遙"技術(遙感、遙測、遙控技術)所采 用經(jīng)典的俯仰-方位型(EL-AZ型)天線，俯仰-方位型天線在天線天頂位置存在著一 個無法"過頂"連續(xù)跟蹤的"盲錐"區(qū)域，盲錐區(qū)域的大小(即盲錐的錐頂角)取決于天 線與飛行器的距離和飛行器水平飛行速度。對低軌遙感天線至今尚未圓滿解決"過頂" 連續(xù)跟蹤的問題。先引入一個天線跟蹤"盲錐區(qū)"的概念，經(jīng)典的俯仰-方位型天線座
在跟蹤目標時，天線方位角速度P=V/ (R*COSS)(式中V為目標飛行的水平速度； R為天線到目標的直線距離；S為天線仰角；P為天線方位角速度)，當目標從天線天
頂附近通過時，仰角￡~>90°， coss—0， (3~>oo。但電機驅(qū)動功率是有限的，天線轉(zhuǎn)動
的角速度也是有限的，在一定的驅(qū)動功率下，天線只能跟蹤某一仰角以下的目標，在 俯仰-方位型天線天頂附近存在無法連續(xù)跟蹤的"盲錐區(qū)"。
目前，工程實際中俯仰-方位型(EL-AZ型)天線在天線天頂位置存在著一個無法"過 頂"連續(xù)跟蹤的"盲錐"區(qū)域，無法采用經(jīng)典的俯仰-方位型天線實現(xiàn)在天線天頂位置 "過頂"連續(xù)跟蹤。只能選擇避開衛(wèi)星運行軌道經(jīng)過天線天頂?shù)牡胤浇ㄔ煨l(wèi)星地面站天 線。
傳統(tǒng)經(jīng)典的遙感遙測低軌衛(wèi)星天線設計一般采用俯仰-方位型(EL-AZ型)天線 座，其存在過頂"盲錐區(qū)"，俯仰-方位型天線無法在衛(wèi)星過頂"盲錐區(qū)"空域連續(xù)跟蹤衛(wèi) 星，實現(xiàn)信號不間斷連續(xù)工作的需求。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于已有技術存在的問題提供一種六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座， 實現(xiàn)無過頂"盲區(qū)"的連續(xù)跟蹤天線系統(tǒng)，圓滿解決天線半球工作空域任意姿態(tài)連續(xù) 跟蹤，實現(xiàn)衛(wèi)星信號和數(shù)據(jù)不間斷連續(xù)工作的需求。由于求解并聯(lián)機構(gòu)的運動方程反 解便捷容易，易于實現(xiàn)伺服控制。
為了達到上述目的，本實用新型的構(gòu)思是利用并聯(lián)機構(gòu)具有剛度大、精度高、 速度快、承載能力大、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕和控制便捷等獨特優(yōu)點，而且并聯(lián)機構(gòu)的運 動方程反解求解便捷容易，易于實現(xiàn)伺服控制。應用于遙感遙測低軌衛(wèi)星天線的設計，
充分發(fā)揮了并聯(lián)機構(gòu)的特點。采用空間六自由度并聯(lián)機構(gòu)(Stewart平臺機構(gòu))作為 天線座架，采用空間六套直線伸縮驅(qū)動裝置聯(lián)結(jié)上、下兩個平臺，通過球鉸或萬向鉸
(虎克鉸)聯(lián)結(jié)構(gòu)成Stewart平臺機構(gòu)，實現(xiàn)六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座架。上平臺通 過法蘭接口與各種形式的天線反射體聯(lián)結(jié)，下平臺與地基固定，也可以與其他載體
(如車輛、艦船和飛行器等骨架)聯(lián)結(jié)構(gòu)成機動天線系統(tǒng)。通過對空間六自由度并 聯(lián)機構(gòu)(Stewart平臺機構(gòu))的空間機構(gòu)分析、綜合和理論推導，合理選取六套直線 驅(qū)動裝置的桿長、伸縮長度和空間角度，解決大范圍轉(zhuǎn)動角度運動位置無奇異位問題， 實現(xiàn)航天遙感、遙感遙測天線半球空域連續(xù)跟蹤天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。該實用新型與相應的 饋源系統(tǒng)和伺服控制系統(tǒng)構(gòu)成的天線系統(tǒng)，實現(xiàn)衛(wèi)星、運載火箭等飛行器有效空域的 遙測信號和數(shù)據(jù)，圓滿解決過頂跟蹤"盲區(qū)"問題，實現(xiàn)"過頂"連續(xù)跟蹤的天線系統(tǒng)。 根據(jù)上述實用新型構(gòu)思，本實用新型采用下述技術方案
一種六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座，包括一個上平臺和一個下平臺，其特征在于由六 個伺服電機分別驅(qū)動六個直線伸縮驅(qū)動裝置，該六個直線伸縮驅(qū)動裝置的上端與一塊 上平臺鉸連，而下端與一塊下平臺鉸連，構(gòu)成六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座。
上述的六個直線伸縮驅(qū)動裝置的每相鄰兩個上端通過球鉸或萬向鉸與所述上平 臺下底面的一個凸塊鉸連，而每相鄰兩個下端通過球鉸或萬向鉸與所述與一塊下平臺 上表面的一個凸塊鉸連?；蛘咚隽鶄€直線伸縮驅(qū)動裝置(4)的每相鄰兩個上端通 過球鉸或萬向鉸與所述上平臺G)下底面的兩個凸塊鉸連，而每相鄰兩個下端通過 球鉸或萬向鉸與所述與一塊下平臺(6)上表面的兩個凸塊鉸連，上、下平臺上的凸 塊相隔一定距離。
上述的上、下兩個平臺均為三角形或者六邊形，上、下兩三角形位置相差60°， 且相互平行安裝。
上述的上平臺與天線反射體固定連接，所述下平臺與地基機架或天線載體機架連接。
本實用新型的有益效果是可以圓滿地解決經(jīng)典的俯仰-方位型(EL-AZ型)天 線在天線過天頂"盲錐區(qū)"空域連續(xù)跟蹤衛(wèi)星問題，實現(xiàn)航天遙感、衛(wèi)星遙感遙測信號 和衛(wèi)星通信信號和信息不間斷連續(xù)工作的需求。而且同樣口徑、技術指標的天線，本 實用新型天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的重量明顯低于經(jīng)典的俯仰-方位型(EL-AZ型)天線重量， 尤其在大口徑天線時更加明顯，僅為俯仰-方位型(EL-AZ型)天線重量的70%—50%， 大大節(jié)省了生產(chǎn)成本。

圖1:是本實用新型的六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座與天線反射體的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2:是圖1所示天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的天線水平指平姿態(tài)示意圖
圖3:是本實用新型的六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4:是圖3的俯視圖。
圖5:是圖3的仰視圖。
具體實施方式
本實用新型的一個優(yōu)選實施例結(jié)合附圖說明如下在圖1示出六自由度并聯(lián)機構(gòu) 天線座2與天線反射體1在天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的聯(lián)結(jié)關系。
參見圖2示出六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座2與天線反射體1組成天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在天
線水平指平姿態(tài)。
參見圖3、圖4和圖5，本六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座2由上平臺3、六套直線伸 縮驅(qū)動裝置4及其伺服電機5、下平臺6和地基機架7組成。伺服控制系統(tǒng)根據(jù)跟蹤 要求指令伺服電機5驅(qū)動空間六套直線伸縮裝置4，以驅(qū)動上平臺3實現(xiàn)天線系統(tǒng)指 向所需跟蹤的衛(wèi)星或飛行器，由饋源系統(tǒng)實現(xiàn)信號、信息交換或接收。
參見圖1和圖2，本六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座2通過上平臺3與天線反射體1聯(lián) 結(jié)固定，可以通過定位結(jié)構(gòu)加緊固件聯(lián)結(jié)，也可以用焊接方式聯(lián)結(jié)。
上述的直線伸縮驅(qū)動裝置4及其伺服電機5可以是螺旋傳動(如螺桿螺母傳動 機構(gòu))，其螺母由伺服電機直接驅(qū)動或者通過傳動裝置驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿直線 移動；也可以是伺服電機直接驅(qū)動或者通過傳動裝置驅(qū)動一個油泵提供動力油，由動 力油驅(qū)動油缸使活塞桿作直線移動。
權(quán)利要求1、一種六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座，包括一個上平臺和一個下平臺，其特征在于由六 個伺服電機(5)分別驅(qū)動六個直線伸縮驅(qū)動裝置(4)，該六個直線伸縮驅(qū)動裝置(4)的上端與所述的上平臺(3)鉸連，而下端與所述的下平臺(6)鉸連，構(gòu)成 六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座，其特征在于所述六個直線伸縮 驅(qū)動裝置(4)的每相鄰兩個上端通過球鉸或萬向鉸與所述上平臺(3)下底面的 一個凸塊鉸連，而每相鄰兩個下端通過球鉸或萬向鉸與所述與一塊下平臺(6)上 表面的一個凸塊鉸連；或者所述六個直線伸縮驅(qū)動裝置(4)的每相鄰兩個上端通 過球鉸或萬向鉸與所述上平臺(3)下底面的兩個凸塊鉸連，而每相鄰兩個下端通 過球鉸或萬向鉸與所述與一塊下平臺(6)上表面的兩個凸塊鉸連，上、下平臺上 的凸塊相隔一定距離。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座，其特征在于所述上、下兩個平 臺(3、 6)均為三角形或者六邊形，上、下兩三角形位置相差60。，且相互平行安 裝。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座，其特征在于所述上平臺(3)與 天線反射體(1)固定連接，所述下平臺(6)與地基機架(7)或天線載體機架連 接。
專利摘要本實用新型涉及一種六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座。它由上、下兩個平臺，通過六個伺服電機分別驅(qū)動六個直線伸縮驅(qū)動裝置依次聯(lián)結(jié)，該六個直線伸縮驅(qū)動裝置的上端與一塊上平臺鉸連，而下端與一塊下平臺鉸連，構(gòu)成六自由度并聯(lián)機構(gòu)。本實用新型能圓滿解決獲取衛(wèi)星、運載火箭等飛行器的遙感遙測信號和數(shù)據(jù)，提供天線安裝平臺使天線實現(xiàn)“過頂”空域連續(xù)跟蹤，達到半球工作空域。
文檔編號H01Q3/02GK201194250SQ20082005753
公開日2009年2月11日 申請日期2008年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月21日
發(fā)明者亮 劉, 楊明德, 龍 沈, 龔振邦 申請人:上海大學;上海創(chuàng)投機電工程有限公司