天线副面组件的折叠设计_王红.pdf

第 43 卷第 3 期2023 年 6 月弹箭与制导学报Journal of Projectiles，ockets，Missiles and GuidanceVol.43 No.3Jun.2023DOI:10 15892/j cnki djzdxb 2023 03 016收稿日期:2022 05 11作者简介:王红(1976)，女，工程师，硕士，研究方向:微波结构。引用本文:王红，赵奇，田亚朋 天线副面组件的折叠设计 J 弹箭与制导学报，2023，43(3):106-109WANG Hong，ZHAO Qi，TIAN Yapeng Folding design of the sub-reflector assembly J Journal of Projectiles，ockets，Missiles and Guidance，2023，43(3):106-109天线副面组件的折叠设计王红1，2，赵奇3，田亚朋1，2(1中国电子科技集团公司第三十九研究所，陕西 西安710065;2陕西省天线与控制技术重点实验室，陕西 西安710065;3西安现代控制技术研究所，陕西 西安710065)摘要:针对天线副反射面的位姿调整、天线副反射面和馈源的整体调整，不能解决车载天线运输的限高问题，文中通过对车载天线副面组件的分析，结合 Proe 三维软件，提出了天线副面组件折叠下来的方案，并进行了实际测试。测试结果为第一副瓣电平小于 14 0 dB，指标良好，说明这个方案对于天线的副面调整可行。关键词:副面组件;折叠;自润滑轴承;旋转中图分类号:TN957 2文献标志码:A文章编码:1673-9728(2023)03-0106-04Folding Design of the Sub-reflector AssemblyWANG Hong1，2，ZHAO Qi3，TIAN Yapeng1，2(1The 39th esearch Institute of China Electronics Technology Group Corporation，Xi an 710065，Shaanxi，China;2Shaanxi Key Laboratory of Antenna and Control Technology，Xi an 710065，Shaanxi，China;3Xi an Modern Control Technology esearch Institute，Xi an 710065，Shaanxi，China)Abstract:Due to the pose adjustment of the antenna sub-reflector，the overall adjustment of the antenna sub-reflector andfeed，these two methods cannot solve the height limit problem of vehicle antenna transportation，so the article through the analy-sis of the vehicle antenna sub-reflector assembly，combined with Proe 3D software，the scheme of folding down the antenna sub-reflector assembly is proposed，after the measured，the result index is good，which shows that this scheme is feasible to adjustthe antenna sub-reflectorKeywords:the sub-reflector assembly;folding;self-lubricating bearing;rotation0引言天线副面是天线的重要组成部分，对于天线的副面调整有三种方法:第一种是天线副反射面的位姿调整，馈源系统都不动;第二种是副面组件和馈源系统作为整体进行调整;第三种是副面组件调整，馈源系统不动。文献 1-11是有关天线副反射面位姿的各种论述，是第一种方法的研究与应用。文献 12 论述了副反射面和馈源网络一起作二维运动，实现对副面的调整，是第二种方法的研究与应用。文中详细论述了副面组件作为一整体，旋转 180后，副面组件折叠在馈源系统的侧面，是第三种方法的研究。1设计要求为适应现代战争需求，天线需要具有足够灵活的运输转移能力，对车载天线的需求逐步扩大。由于车辆运输过程中有涵洞、桥梁等特殊地域的影响，对天线高度和宽度的限制。如对于口径 5 m 的车载天线，在运输过程中，由于高度的限制，需要将超高的副面组件完全折叠向下，收在喇叭顶面以下的要求。2副面组件折叠设计如图 1 所示，为实现通信系统信号的可靠稳定传输，工作状态下副面是通过支撑件固定在喇叭顶的合适位置。以便更好发挥整个设备的最大效用。支套是天线馈源的组成部分，起到保护和支撑馈源的作用。文中论述的副面组件，需要折叠以降低运送高度，而且要求快速复原并进入工作状态，因此副面组件需要一个转轴组件，将原有的副面组件整体旋转后实现折叠的效果。第 3 期王红等:天线副面组件的折叠设计图 1工作状态下的副面组件位置Fig 1Location of the sub-reflector assembly in theworking state2 1转轴组件的设计转轴组件的作用是使副面组件整体折叠向下，也就是副面组件作为一个整体围绕支套顶部一侧转轴做顺时 180的旋转，完成副面组件从支套顶部翻转后固定在支套侧面。外现的变化就是:处在副面组件最底的底板，经旋转折叠后处在了副面组件的最顶端。设计转轴组件，需要先确定转轴组件的轴心。如图2 所示，通过几何分析，点 O 就是要找的轴心，即后文提到的转轴的轴心。副面组件折叠实物如图3 所示。图 2转轴组件轴心求解简化图Fig 2Simplified diagram of the axis of therotating shaft assembly图 3副面组件折叠实物图Fig 3Folding physical map of the sub-reflector assembly另外，由于副面组件是露天使用，避免不了各种天气环境的考核。旋转有很多种机械结构，通过实验与对比，最后确定采用轴承形式。馈源采用的轴承一般是含油封的，但在遇见各种恶劣天气会有可靠性差问题。考虑副面重量，旋转速度不快，价格等因素采用了自润滑、免维护的晋信 JFB650 型号的 15E7轴承。转轴组件的左右两边连轴与转轴通过键连为一体，连轴与副面组件通过螺钉装配为一体。左右两边的联轴节与馈源主体同样通过螺钉装配在一起，联轴节与轴承为过盈配合并与馈源成为一体。副面组件通过连轴连接转轴，转轴与轴承是间隙配合，所以转轴可绕以两个联轴节定位的转轴旋转，实现了副面组件绕转轴 360旋转。通过以上的分析研究，采用 Proe 软件设计的副面转轴组件如图 4 所示。图 4转轴组件Fig 4The rotating shaft assembly2 2制动缓冲锁定的设计轴承除旋转功能外，还需要具有制动和缓冲及锁定装置。圆筒支套是固定的，可做为副面组件旋转的基准，通过分析，缓冲装置安装在副面组件旋转后与支套侧壁相接之处。根据杠杆原理，制动装置安装在副面组件的上法兰位置。副面组件旋转后有一定的冲击力，为避免撞坏馈源，需要增加缓冲装置。选丁睛橡胶板为缓冲材料。当制动装置碰到缓冲装置后，通过两个安装在制动装置上的蝶形不脱出螺杆迅速锁定在缓冲装置上。用于锁定的蝶形不脱出螺杆如图 5 所示。图 5蝶形不脱出螺杆三维图Fig 53D view of the butterfly screw701弹 箭 与 制 导 学 报第 43 卷2 3快速复位设计由于折叠空间受限，要求折叠复原精度高、速度快，同时还要考虑折叠操作的安全性，设计了与转轴组件中轴为 60 90的夹角止口，止口高度为2 mm，有利于副面组件精准复位。正对转轴组件的副面组件底座装有蝶形不脱出螺杆，以实现副面组件的快速复原功能，如图 6 所示。图 6快速复位示意图Fig 6Schematic diagram of the rapid reset3仿真与测试设计的可折叠天线副面实物如图 7 所示，仿真得到的天线近轴辐射方向图见图 8，从图中可以看出，第一副瓣电平小于 14 0 dB。图 7可折叠的天线副面实物图Fig 7Physical map of the foldable antenna sub-reflector图 8仿真的天线方向图Fig 8Antenna orientation diagram of the simulation图 9 是天线副面组件折叠到支套后，再次恢复到支套顶端位置所测试的天线方向图结果。对比图 8、图 9 两组天线方向图，可发现在高频段两者吻合很好。图 9复原后的天线方向图Fig 9estored antenna orientation diagram4结论设计的天线副面组件的折叠装置在天线馈源中运用良好，转动自由、无卡顿、无碰撞。通过测试，其第一副瓣电平小于 14 0 dB，方向图良好，说明设计是可行的。参考文献:1 齐颖，谭宗啸 双偏心轮副面调整机构设计分析J 空间电子技术，2005(3):51 54QI Y，TAN Z X Design analysis of sub-reflecting surfaceadjusting of double eccentric wheelJ Space ElectronicsTechnology，2005(3):51 54 2 窦玉超，姚建涛，侯雨雷，等 65 m 射电望远镜副面调整机构容错策略与工作空间边界识别 J 中国机械工程，2014，25(1):17 22DOU Y C，YAO J T，HOU Y L，et al Fault tolerancestrategy and workspace boundary identification of adjustingmechanism for 65 meters radio telescopeJ China Me-chanical Engineering，2014，25(1):17 22 3 侯雨雷，段艳宾，窦玉超，等 65 m 射电望远镜天线副面调整机构标定研究J 中国机械工程，2013，24(24):3318 3328HOU Y L，DUAN Y B，DOU Y C，et al Calibration ofadjusting mechanism for subreflector of a 65 meters radiotelescopeJ China Mechanical Engineering，2013，24(24):3318 3328 4 李建军，段艳宾，曾达幸，等 65 m 射电望远镜天线并联式副面调整机构动力学仿真研究J 系统仿真学报，2014，26(5):1040 1070LI J J，DUAN Y B，ZENG D X，et al Study on dynamicssimulation of parallel adjusting mechanism for sub-reflectorof 65 m antennaJ Journal of System Simulation，2014，26(5):1040 1070801第 3 期王红等:天线副面组件的折叠设计 5 段艳宾，姚建涛，赵永生 65 m 射电望远镜副面调整机构系统精度分析J 机械设计与制造，2013(11):151 153DUAN Y B，YAO J T，ZHAO Y S Configuration design ofthe adjusting parallel mechanism for sub-reflector of antennaof radio telescope antenna J Machinery Design Manu-facture，2013(11):151 153 6 姚建涛，曾达幸，侯雨雷，等 大型射电望远镜天线副反射面调整系统设计与实验研究 J 载人航天，2016，22(1):69 87YAO J T，ZENG D X，HOU Y L，et al Design and exper-iment research of subreflector adjusting system in large radiotelescope antenna J Manned Spaceflight，2016，22(1):69 87 7 项斌斌，王从思，王伟，等 基于机电耦合的反射面天线副面位置调整方法 J 系统工程与电子技术，2018，40(3):489 497XIANG B B，WANG C S，WANG W，et al，Adjustmentmethod of reflective antenna based on electromechanicalcouple theoryJ Systems Engineering and ElectronicsTechnology，2018，40(3):489 497 8 白海龙，马万垒，赵航 改进型机载 Ka 频段天线副面调整装置 J 河北省科学院学报，2018，35(2):70 73BAI H L，MA W L，ZHAO H Modified airborne Ka-bandantenna subreflector adjustment deviceJ Journal of theHebei Academy of Sciences，2018，35(2):70 73 9 刘少智，李晟诚，闫颂 一种可快速调节的天线副反射面装置:201911018165 0 P 2019 10 24LIU S Z，LI S C，YAN S A fast-adjustable antenna sub-reflector surface device:201911018165 0P 2019 10 24 10 冯洁 基于混合密度网络的天线副面调整机构方法研究 D 西安:西安电子科技大学，2014FENG J A study of mixture density network in adjustingsub-reflector surface antennas D Xi an:Xidian Univer-sity，2014 11 金雷 高精度天线副面调整技术研究 D 西安:西安电子科技大学，2015JIN L Adjustment technology of the high-precision antennasub-reflector D Xi an:Xidian University，2015 12 周倩 多波束天线副面调整升降机构的设计 J 测控与通讯，2018，42(3):41 44ZHOU Q Design of sub-reflecting surface adjusting andlifting Mechanism for multi-beam antennaJ Measure-ment Control and Communication，2018，42(3):41 44901