[实用新型]3-RPS三维转动型并联机构天线座

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种3-RPS三维转动型并联机构天线座。用于航天遥感、卫星“三遥”技术(遥感、遥测、遥控技术)及卫星通信的天线座。天线结构系统与伺服控制系统、馈源馈线系统(简称：天、伺、馈)组成天线系统，实现遥感、遥测和遥控信息获取和指令，实现卫星通信信息传递和处理。尤其是能够获取卫星、运载火箭等飞行器有效空域的遥测信号和数据，实现无过顶“盲区”的连续跟踪卫星运载火箭等飞行器，圆满解决天线在其工作空域，即方位：0°～360°，俯仰：＜±90°(假设天线电轴垂直大地朝天位置为天线俯仰角为0。)的连续跟踪。本实用新型技术方案属于机电一体化技术领域。

背景技术

天线座一般有天线座支撑结构、驱动轴系及传动装置、馈线和线缆缠绕装置、数据检测传递装置和安全保护装置组成。

目前，世界上公知的航天遥感、卫星“三遥”技术(遥感、遥测、遥控技术)所采用经典的俯仰-方位型(EL-AZ型)天线，俯仰-方位型天线在天线天顶位置存在着一个无法“过顶”连续跟踪的“盲锥”区域，盲锥区域的大小(即盲锥的锥顶角)取决于天线与飞行器的距离和飞行器水平飞行速度。对低轨遥感天线至今尚未圆满解决“过顶”连续跟踪的问题。先引入一个天线跟踪“盲锥区”的概念，经典的俯仰-方位型天线座在跟踪目标时，天线方位角速度：β＝V/(R*cosε)(式中：V为目标飞行的水平速度；R为天线到目标的直线距离；ε为天线仰角；β为天线方位角速度)，当目标从天线天顶附近通过时，仰角ε→90°，cosε→0，β→∞。但电机驱动功率是有限的，天线转动的角速度也是有限的，在一定的驱动功率下，天线只能跟踪某一仰角以下的目标，在俯仰-方位型天线天顶附近存在无法连续跟踪的“盲锥区”。

目前，工程实际中俯仰-方位型(EL-AZ型)天线在天线天顶位置存在着一个无法“过顶”连续跟踪的“盲锥”区域，无法采用经典的俯仰-方位型天线实现在天线天顶位置“过顶”连续跟踪。只能选择避开卫星运行轨道经过天线天顶的地方建造卫星地面站天线。

传统经典的遥感遥测低轨卫星天线设计选用俯仰-方位型(EL-AZ型)天线座，其存在过顶“盲锥区”，俯仰-方位型天线无法在卫星过顶“盲锥区”空域连续跟踪卫星， 实现信号不间断连续工作的需求。

发明内容

本实用新型的目的在于已有技术存在的问题提供一种并联机构天线座，实现无过顶“盲区”的连续跟踪天线系统，圆满解决天线工作空域“过顶”连续跟踪，实现卫星信号和数据不间断连续工作的需求。由于求解并联机构的运动方程反解便捷容易，易于实现伺服控制。

为了达到上述目的，本实用新型的构思是：利用并联机构具有刚度大、精度高、速度快、承载能力大、结构简单、重量轻和控制便捷等独特优点，而且并联机构的运动方程反解求解便捷容易，易于实现伺服控制。应用于遥感遥测低轨卫星天线的设计，充分发挥了并联机构的特点。采用3-RPS型并联机构作为天线座，采用空间三套直线伸缩驱动装置联结上、下两个平台，三套直线伸缩驱动装置(移动副P)下端通过转动副(R)与下平台连接，其上端通过球铰(S)与上平台连接，构成3-RPS并联机构天线座。

其上平台可与各种形式的天线反射体联结，下平台与地基固定，也可以与其他载体(如：车辆、舰船和飞行器等骨架)联结构成机动天线座。

本实用新型的3-RPS三维转动型并联机构天线座的有效工作范围(天线俯仰角度的范围)由上、下平台尺寸(上、下平台等边三角形外接圆半径比)、移动副杆长和球铰的最大转角决定。3条支链结构和尺寸一致，呈相隔120。布置；连接下平台等边三角形角点的3个转动副的转轴轴线均平行下平台平面，且汇交于上、下平台中心连线上一点，构成该3根转轴轴线共面，且汇交两平台中心线上一点，即构成“共面共点”的几何关系，该空间机构的构型使得本实用新型具有三维3个转动自由度的3-RPS型并联机构天线座。

通过对3-RPS型并联机构的空间机构分析、构型综合和理论推导，合理选取三套直线驱动装置的杆长、伸缩长度、空间角度和上、下平台尺寸以及球铰最大转角，实现天线工作空域达到俯仰：＜±90°，方位：0°～360°(假设天线电轴垂直大地朝天位置为天线俯仰角为0°)的工作空域转动角度运动位置无奇异位问题，实现航天遥感、遥测和遥控天线在工作空域连续跟踪的天线结构系统。该发明与相应的馈源系统和伺服控制系统构成的天线系统，实现卫星、运载火箭等飞行器有效空域的遥测信号和数据，圆满解决过顶跟踪“盲区”问题，实现工作空域无跟踪盲区的一种三维转动型(3个转 动自由度)天线座。

根据上述实用新型构思，本实用新型采用下述技术方案：