[实用新型]抗角扰动的全向随动天线

说明书

本实用新型涉及一种无线电跟踪系统，特别是涉及一种运动载体用无线电跟踪天线系统。

在固定基座式运动载体用跟踪天线系统中，基座或载体的所有运动都直接或通过伺服机构间接传递给天线。通常，天线座(载体)的运动包括振动所产生的角速度比目标与天线之间的相对运动所产生的角速度大，而且变化无常，是造成天线角度跟踪误差的主要原因，为了保证天线准确跟踪目标，系统的首要任务是稳定天线本身，目前此类系统稳定天线的通常办法是：不停地测量载体(或基座)的角运动状态，当载体发生转动时，控制伺服机构使天线以大小相等方向相反的角速度转动，这种系统测控项目多，系统复杂，执行机构动作频繁，频率响应窄，因而造价昂贵，可靠性低，抗干扰能力差，使用维护不便。

本实用新型的目的在于：提供一种自身能抗所有方向(或三个转动自由度上)的角扰动的随动陀螺式天线机构，将其应用于运动载体用自动跟踪天线系统中，以提高稳定性，可靠性和抗干扰能力，并简化系统，降低造价，进而提供民用普及型产品。

本实用新型是这样构成的：天线(5)连接在内环(3)上，反作用力矩风扇叶轮(9)和反作用力矩风扇叶轮(14)分别连接在反作用力矩风扇电机(10)和反作用力矩风扇电机(16)的轴上，反作用力矩风扇电机(10)和反作用力矩风扇电机(16)又分别连接风扇电机托臂(7)和风扇电机托臂(15)，风扇电机托臂(7)和风扇电机托臂(15)连接在内环(3)上，陀螺转子(6)连接陀螺转子轴(19)，陀螺驱动电机(12)连接陀螺转子轴承座(8)，陀螺转子轴(19)通过陀螺转子轴承座(8)连接在陀螺驱动电机(12)的轴上，陀螺转子轴承座(8)安装在外环(11)上，外环(11)安装在支架(13)上，支架(13)安装在立柱(2)上，立柱(2)固定在天线座(1)上，用内环轴(17)和内环轴(20)将陀螺转子轴承座(8)安装在外环(11)上，用外环轴(18)和外环轴(21)将外环(11)安装在支架(13)上，支架(13)固定在轴(22)上，轴(22)利用轴承安装在立柱(2)上，反作用力矩风扇叶轮(9)和反作用力矩风扇叶轮(14)的转轴相互垂直且共同垂直于陀螺转子轴(19)的轴线。

附图1、2是本实用新型的结构示意图。

与现有技术相比，本实用新型稳定性高，可靠性和抗干扰能力强，结构比较简单，造价低廉，适于推广普及，解决了现有产品存在的问题。

本实用新型的实施例：天线(5)连接在内环(3)上，反作用力矩风扇叶轮(9)和反作用力矩风扇叶轮(14)分别连接在反作用力矩风扇电机(10)和反作用力矩风扇电机(16)的轴上，反作用力矩风扇电机(10)和反作用力矩风扇电机(16)又分别连接风扇电机托臂(7)和风扇电机托臂(15)，风扇电机托臂(7)和风扇电机托臂(15)连接在内环(3)上，陀螺转子(6)连接陀螺转子轴(19)，陀螺驱动电机(12)连接陀螺转子轴承座(8)，陀螺转子轴(19)通过陀螺转子轴承座(8)连接在陀螺驱动电机(12)的轴上，陀螺转子轴承座(8)安装在外环(11)上，外环(11)安装在支架(13)上，支架(13)安装在立柱(2)上，立柱(2)固定在天线座(1)上，用内环轴(17)和内环轴(20)将陀螺转子轴承座(8)安装在外环(11)上，用外环轴(18)和外环轴(21)将外环(11)安装在支架(13)上，支架(13)固定在轴(22)上，轴(22)利用轴承安装在立柱(2)上，反作用力矩风扇叶轮(9)和反作用力矩风扇叶轮(14)的转轴相互垂直且共同垂直于陀螺转子轴(19)的轴线，球面天线座(4)固定在天线座(1)上；在本实施例中，系统参数及要求：天线直径：1.6m；天线及附件质量：6.2kg；重心0.31m(至顶点)；载体最大线加速度：1g；最大摇摆幅度：15°；最大角频率30°/S；调节时间：小于1.4S/1°；抗角扰动全向跟踪天线机构主要参数选择：陀螺转子动量矩：140kg.m2.S-1；内环组件最大转动惯量(对万向支架中心)：2.9kg.m2；支承和其他有害力矩对内环组件的最大力矩：小于0.1N.M；风扇叶片数：尺寸：长×宽×槽深＝0.21m×0.1m×0.03mm；风扇电机功率：180W；风扇电机转速：750r/min，俯仰角：-18°～108°；内环在外环内可偏摆角度：±18°；防风罩尺寸：直径×壁厚＝2m×0.002m(材料玻璃钢)；机构的主要性能：支承和其他有害力矩所引起的天线偏转最大角速度：小于0.04°/S；风扇叶轮最大作用力矩：2.1N.M；阶跃控制信号输入时的天线偏转角速度：0.82°/S，最大章动幅度：小于0.018°；俯仰角在0°～90°内，允许基座偏摆±18°；使用时：外环轴(18)和外环轴(21)构成三自由陀螺的外环支架转轴，外环(11)可绕其转动，其转角形成俯仰角，内环轴(17)和内环轴(20)构成三自由度陀螺由环支架转轴，陀螺转子轴承座(8)可绕其转动，转角范围以超过载体的摇摆倾角最大值为限，该转角和支架(13)对立柱(2)的轴线的转角联合形成方位角，陀螺转子(6)可在陀螺驱动电机(12)的驱动下作高速旋转，反作用力矩风扇叶轮(9)和反作用力矩风扇叶轮(14)分别由反作用力矩风扇电机(10)和反作用力矩风扇电机(16)驱动可作正转或反转，内环组件(即固定在陀螺转子轴承座(8)上的所有构件和附件)在陀螺转子轴(19)或天线(5)的轴线的空间指向处于正常范围内时，只有万向支架中心这一个点的约束，而与天线座无机械联系，且陀螺转子轴(19)或天线(5)的轴线无论处于水平位置还是竖直位置，均具有2个偏转自由度。除了轴承摩擦力矩和其他有害力矩(由装配误差和馈电电缆集引起)的微弱影响外，天线座(1)和立柱(2)的任何运动都不会造成陀螺转子轴(19)或天线(5)的轴线偏转，而陀螺转子(6)的动量矩越大，轴承摩擦力矩和其他有害力矩的影响越小，即天线的稳定性越高，可以使陀螺转子(6)的动量矩足够大，以使轴承摩擦力矩和其他有害力矩的影响处于允许范围内，从而使天线(5)对天线座(1)或立柱(2)的角位移(扰动)处于“隔离”状态，当需要使天线(5)的轴线偏转时，使反作用力矩风扇叶轮(9)、反作用力矩风扇叶轮(14)转动，由于空气的反作用力，内环组件获得力偶矩，使陀螺转子(6)产生进动从而带动天线(5)的轴线偏转，反作用力矩风扇叶轮(9)和支架(13)的叶片做成对称槽形结构，目的在于获得较大空气阻力系数和正反转的阻力对称，球面天线座(4)的作用在于避免外部风力时内环组件平衡的影响，同时可以增加系统的抗风能力。