АНТЕННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2010 года по МПК H01Q3/08 H01Q3/02 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антеннам с механическим сканированием луча, и может быть использовано на подвижных объектах.

Известны антенные устройства, содержащие основание, в котором свободно установлена внешняя рамка двухстепенного карданного подвеса, подвижное зеркало с установленным на нем высокочастотным трактом, закрепленное на внутренней рамке подвеса, приводы поворота внешней и внутренней рамки (Г.И.Рощин. Конструирование механизмов радиоэлектронной аппаратуры. Изд. Высшая школа, 1973 г., стр.7, 340, пат. США №2.947.965 кл. 333-36). Подобная конструктивная схема имеет ряд недостатков:

1. Привод поворота внешней рамки установлен на основании антенны, что ограничивает углы поворота зеркала, а для балансировки зеркала необходимо установить дополнительный уравновешивающий груз.

2. Привод поворота внутренней рамки карданного подвеса установлен на его внешней рамке, что создает переменный момент несбалансированности при повороте зеркала (при повороте зеркала по оси азимута привод внутренней рамки остается неподвижным, меняется расстояние от центра тяжести зеркала до центра тяжести привода).

Наиболее близким техническим решением является антенное устройство с приводами, расположенными на основании антенны, описанное в авторском свидетельстве №153565 кл. H01Q 3/08. (см. фиг.2). Это устройство содержит зеркало с СВЧ трактом, укрепленное на внутренней рамке карданного подвеса, двухстепенный карданный подвес, подвижно укрепленный на основании антенны, приводы внешней и внутренней рамки подвеса, установленные на основании антенны и кинематически связанные с внешней и внутренней рамкой карданного подвеса сложной кинематической цепью (зубчатые колеса, тяги и.т.д.), причем зубчатые колеса, устанавливаемые в основании и на внешней рамке, укреплены подвижно относительно осей карданного подвеса.

Недостатком описанного устройства является отсутствие балансировки зеркала элементами кинематической схемы, ограниченный диапазон углов сканирования антенны. Установка сверхвысокочастотного тракта на зеркале увеличивает его массу и момент инерции, требует большой мощности приводов, увеличивает вес несущей конструкции, кроме того, увеличение объема зеркала за счет высокочастотного тракта ограничивает углы сканирования зеркала.

Задачей изобретения является увеличение углов сканирования и улучшение балансировки зеркала.

Сущность изобретения заключается в оригинальном конструктивном расположении приводов на рамках карданного подвеса, а элементов сверхвысокочастного тракта - соосно с рамками подвеса. Конструктивно это достигается тем, что привод поворота внешней рамки карданного подвеса жестко крепится к внешней рамке и имеет кинематическую связь с зубчатым колесом, неподвижно закрепленным на основании антенны и соосно с осью вращения внешней рамки; привод поворота внутренней рамки карданного подвеса жестко крепится к внутренней рамке и имеет кинематическую связь с зубчатым колесом, закрепленным неподвижно на внешней рамке и соосно с осью вращения внутренней рамки, т.е. приводы выполняют роль балансировочного груза по отношению к массе зеркала и элементам его крепления. Сверхвысокочастотный тракт установлен на основании, и его элементы соединены волноводами и вращающимися переходами, размещенными во внутренних полостях внешней и внутренней рамок 2-х степенного карданного подвеса, с зеркалом.

Конструкция антенного устройства (с сечением по АА) представлена на фиг.1, 3, на фиг.2 - конструкция антенного устройства-прототипа.

Антенное устройство (фиг.1, фиг.3) состоит из подвижного зеркала 1 (напр. с щелевой структурой), внешней рамки 2 двухстепенного карданного подвеса, внутренней рамки 3 того же подвеса, состоящей из 2-х частей, на которой укреплено зеркало 1, привода поворота 4 внешней рамки 2, установленного на этой рамке и кинематически, через выходную шестерню 12, соединенного с зубчатым колесом 10, неподвижно укрепленным на основании 8, и соосно с осью вращения внешней рамки, привода поворота 5 внутренней рамки 3, установленного жестко на ней и кинематически, через выходную шестерню 13, соединенного с зубчатым колесом 11, неподвижно укрепленным на внешней рамке 2 и соосно с осью вращения внутренней рамки 3, сверхвысокочастотного тракта 6, элементы которого, установленные на неподвижном основании 8, соединены волноводами 9 и вращающимися переходами 7, установленными внутри внешней 2 и внутренней рамок 3 карданного подвеса соосно с осями их вращения, с подвижным зеркалом.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Поворот зеркала вокруг оси I-I осуществляется приводом поворота 4, при этом происходит обкатка привода, а вместе с ним и внешней рамки 2 вокруг неподвижно закрепленного на основании зубчатого колеса 10, т.е. привод выполняет роль балансировочного груза по отношению к массе зеркала и элементам его крепления, причем кинематическая цепь короткая - всего одна пара зубчатых колес; поворот зеркала 1 вокруг оси II-II осуществляется приводом поворота 5, при этом происходит обкатка привода 5 и вместе с ним зеркала 1 вокруг неподвижно закрепленного на внешней рамке 2 зубчатого колеса 11, т.е. привод поворота 5 также выполняет роль балансировочного груза. Связь зеркала 1 с СВЧ трактом осуществляется через вращающиеся волноводные переходы 7, которые состоят из одноканальных вращпереходов, расположенных внутри внешней 2 и внутренней 3 рамок.

Технико-экономический эффект заявляемого устройства по сравнению с прототипом устройством по а.с. 153565 выражается в следующем:

- Дебаланс системы снижен с 10 н.м. до 0.2 н.м. (ньютонометров)

- Углы сканированя увеличены с 140° до 180°

- Жесткость кинематической системы двигатель-зеркало с 6' до 2'

Изобретение предназначено для работы на летательных аппаратах в составе радиолокационных станций и, в частности, их составных частей - антенн с механическим сканированием. Сущность изобретения заключается в том, что привод поворота внешней рамки карданного подвеса укреплен жестко на внешней рамке и кинематически связан с зубчатым колесом, неподвижно закрепленным на основании антенны и соосно с осью вращения внешней рамки, привод поворота внутренней рамки укреплен на внутренней рамке карданного подвеса, и его выходная шестерня кинематически связана с зубчатым колесом, закрепленным на внешней рамке карданного подвеса и соосно с осью вращения внутренней рамки, кроме того, элементы СВЧ тракта размещены на основании и внутри внешней и внутренней рамок карданного подвеса. Изобретение позволяет оптимизировать показатели жесткости кинематики и точности позиционирования управляемых приводов. Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является увеличение углов сканирования и улучшение балансировки зеркала антенны. 3 ил.

Антенное устройство, содержащее основание, зеркало, карданный подвес, состоящий из внешней и внутренней рамок, приводы поворота рамок с выходными шестернями и зубчатые колеса, сверхвысокочастотный тракт, отличающееся тем, что привод поворота внешней рамки карданного подвеса укреплен на внешней рамке, и выходная шестерня привода кинематически связана с зубчатым колесом, закрепленным на основании антенны и соосно с осью вращения внешней рамки, привод поворота внутренней рамки укреплен на внутренней рамке карданного подвеса и его выходная шестерня кинематически связана с зубчатым колесом, закрепленным на внешней рамке карданного подвеса и соосно с осью вращения внутренней рамки, элементы сверхвысокочастотного тракта, размещенные на неподвижном основании, соединены волноводами и вращающимися переходами, расположенными в рамках карданного подвеса соосно с осями их вращения, с зеркалом.