小型自跟踪天线座设计与分析

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1、重庆大学硕士学位论文1绪论大型的天线座，主要是支撑用于深空探测的大型反射面天线，主要集中在美国、俄罗斯、德国、英国、意大利、澳大利亚和日本等发达国家。我国的大口径射电望远镜虽然起步晚，但近十几年来也取得了长足的进步。由于大型天线座建造复杂，部分大型天线座因地制宜，例如，二十世纪六十年代，美国在中美洲的波多黎各阿雷西博天文台利用一个天然洼池建造了直径达305米的球面射电望远[6][7]镜，其反射面由钢索支撑，钢索通过立柱采用斜拉方式固定在地面上的浇筑混凝土上；2008年，在墨西哥境内普埃布拉以东100KM塞拉利昂内格拉休眠火山附[7]近，由美国和墨西哥合作建

2、造50米口径可移动的单一碟形高精度射电望远镜，反射体总质量约为444吨，底座采用金字塔型结构，有俯仰对焦支撑座。我国大型射电望远镜自从80年代以来逐步发展，先后有多台大中型设备投入使用。早期有青海德令哈13.7米天线、上海佘山25米天线、乌鲁木齐南山25米射电望远镜，近期有昆明40米、北京50米、佳木斯65米等。[8]2006年，国家天文台密云观测站50米射电望远镜建成，天线高56米，总重680吨，天线座由钢结构焊接成桁架而成。2015年2月4日，中国天文学家于1994年提出的我国的大科学工程-500米直径、接收面积相当于30个足球场大小的射电天文望远镜（

3、FAST），索网制造和安装工程已经顺利完成。其反射面支撑采用钢架及钢索编织网组成。图1.1墨西哥50米射电望远镜图1.2贵州500米射电望远镜效果图Fig.1.1Mexico50meterradiotelescopesFig.1.2Guizhou500meterradiotelescoperenderings小型天线座，按天线面的口径分类，从等效口径0.2米的机载、弹载天线到口径十几米的通信天线座。从功能上分，小型天线座包括定向天线座和自跟踪天线座。其中，定向天线座所承载的天线面，其对准目标与天线系统相对静止，例如对准目标为同步地球卫星的固定卫星通信天线；

4、自跟踪天线座承载的天线面与对准目标相对运动，例如导弹导引天线，遥测系统的天线座，动中通天线座等。2重庆大学硕士学位论文1绪论图1.3便携式定向卫星通信天线Fig.1.3Portabledirectionalsatellitecommunicationsantenna图1.4空空导弹雷达制导组件Fig.1.4Airtoairmissileguidanceradarcomponents半个多世纪以前，由于第二次世界大战需要，发展了自动跟踪技术。美国陆[9]军1942年首先制成的自跟踪产品是SCR-584雷达。早期的跟踪系统天线由天线和万向节组成，以保证跟踪目标

5、时天线波束的正确位置，伺服机构控制万向节的运动，操作手通过控制系统控制跟踪，发射机照射目标，而接收机接收反射信号，从中提取跟踪误差信号并送给伺服系统。现代的跟踪系统与早期的跟踪系统的基本要素任然是相同的，但是，随着可用材料、元器件、方法和技术的变化和进步，自跟踪天线座需要天线面与对准目标实时对准的精度更高，同时，对准目标的移3重庆大学硕士学位论文1绪论动速度也更快，所以，为满足天线面与对准目标的实时对准，现代自跟踪天线座需要电动伺服机构做驱动。因为自跟踪天线座通过绕各轴的转动带动天线面对空域进行扫描，而且与电影经纬仪瞄准基座、导弹发射架、炮座，机床以及工程

6、机[10]械在技术上有一些共性，有许多技术是可以引用或借鉴的，因此自跟踪天线座也可以叫做伺服转台。伺服转台的应用范围很广，如摄像机云台、试验台、机床设备、起重设备、坦克炮塔等，世界上无论是技术先进国家还是发展中国家都投入了巨大的人力和物力研制转台相关技术。一九四五年由美国UniversityofMassachusetts仪表实验室研制成功的A型转台是世界上第一台转台，它采用交流力矩电机驱动普通滚珠轴承，角位置传感器采用滚珠与微动开关，由于其使用的元器件精度较低，再加上无经验可以借鉴，该转台精度只能达到角分级，没有大的实际使用价值。一九四五年该实验室又成功研

7、制了D型转台，采用直流力矩电机直接驱动，精密锥形的滚动轴承支撑台以减小轴系误差，电敏感系统构成的角位置测量元件，精度较A型大大提高，并进行了实际应用。一九四六年，美国无线电公司研制出第一部单脉冲跟踪雷达，其转台精度达到了极高的0.2mrad。随着对转台的重要部件的改进，如驱动设备、检测元件和轴承，美国先后研制成功了转台专用的液压轴承和空气轴承，高精度、大调速比的液压马达和高分辨率的检测元件，使得转台的技术水平上升到了一个新的台阶。转台技术的发展，使得美国对雷达系统的研究遥遥领先于其他国家。例如美〃〃国研制的白沙靶场电影经纬仪等高精度瞄准基座，其跟踪精度可达

8、10~20；美国〃新墨西哥州霍洛空军基地的雪橇跟踪系统，其精度可达