CN102142610A - 移动通信电调基站天线的内置电驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动通信电调基站天线的内置电驱动装置，主要解决现有电调基站天线内置电驱动装置的结构复杂、成本高、可靠性差的问题。整个装置包括步进电机、天线移相器和旋转-直线转换机构，其中：旋转-直线转换机构主要由基座(25)、齿轮(22)、齿条(23)、控制线路板(26)和磁钢(28)组成，步进电机(21)分别与齿轮(22)和控制线路板(26)连接，齿轮(22)与齿条(23)齿啮合，磁钢(28)固定在齿条(23)的两端，齿条与天线移相器的连接杆(29)连接；步进电机(21)带动齿轮(22)转动使齿条(23)作直线移动，带动天线移相器(24)移动，实现对天线下倾角变化的调节。本发明具有结构简单、成本低、性能可靠的优点。

Description

移动通信电调基站天线的内置电驱动装置

技术领域

本发明涉及天线技术，具体说是一种用于移动通信电调基站天线移相器调节的内置电驱动装置。

背景技术

随着移动通信技术的迅猛发展，特别是3G的到来，对移动通信设备的重要组成部分-基站天线的性能和带宽提出了更高的要求。在无线覆盖设计、优化、调整、扩容、补网等网络工作中，为了控制蜂窝的大小、减少邻区干扰，需要把基站天线的辐射功率指向主服务蜂窝。应运而生的遥控电调基站天线通过其内置的移相器控制天线各辐射单元的相位，实现天线主波束电调下倾，可有效控制射频干扰，适用806-960MHz频段和1710-2170MHz频段的CDMA/GSM及3G，而且可以在塔下、机房遥控操作，省时省力，准确安全，目前已逐步成为城区网优应用的主导产品。

电调天线的核心部件——天线移相器，通过内置电动装置的驱动和控制来完成其工作任务。目前现有的电调天线内置传动装置，工作原理基本上都是采用电机旋转驱动，经过减速后，带动螺杆转动，螺杆转动带动螺母轴向平动，最后螺母带动连接杆，连接杆带动天线移相器来调节天线的下倾角度，如图1所示。由此可见，目前现有的电调基站天线移相器内置驱动系统均由旋转式电动装置和传动机构两部分组成，其中包括有许多齿轮机构和螺杆螺母机构，存在着结构复杂、体积大、零件多、传动链长、可靠性差、机械效率低、能耗高、制造成本高等缺点，严重影响了电调天线的进一步推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种结构简单传动链短的移动通信电调基站天线的内置电驱动装置，以减小成本，提高可靠性，扩展电调天线的推广应用。

实现本发明目的的技术思路是：通过有线遥控使天线内部的移相器相位发生变化，从而改变天线的电下倾角，以在不改变天线的架设角度的情况下，改变天线的覆盖范围，避免爬杆人工调节机械下倾角所带来的成本和风险；通过步进电机转动，带动齿轮转动，齿轮带动与其啮合的齿条，使齿条直线运动，并通过齿条与天线的移相器连接，完成移相器相位的调节。整个驱动装置包括：步进电机、天线移相器和旋转-直线转换机构，其特征在于：旋转-直线转换机构主要由基座、齿轮、齿条、控制线路板和磁钢组成，该步进电机分别与齿轮和控制线路板连接，齿轮与齿条啮合，磁钢固定在齿条的两端，齿条与天线移相器的连接杆同轴连接；步进电机带动齿轮转动使齿条作直线移动，带动天线移相器移动，实现对天线下倾角变化的调节。

所述的控制线路板，由电源模块、驱动模块、控制模块和防雷击模块组成；该控制模块上设有两个霍尔元件，当齿条移动时，齿条上的两个磁钢分别与相应的霍尔元件感应，区分出齿条移动的零位和最大位置。

所述的步进电机、齿轮、齿条和控制线路板均固定在基座上，该基座固定在天线的辐射板上。

本发明具有如下优点：

(1)现有的旋转-直线转换机构由于采用螺杆与螺母结构，会出现的转成直线运动后的摆动，为了减少摆动需要在直线运动中加定位块，这样不但不稳定，而且会增加成本，而本发明的旋转-直线转动机构由于采用齿轮与齿条啮合结构，齿条穿过整个基座，基座起了直线移动的定位作用，输出平稳，提高了相位调节的可靠性。

(2)现有的旋转-直线转换机构采用的螺杆与螺母结构，若是大行程的直线运动，螺杆势必较长，就会增加在天线内部占有的空间，致使整体天线的长度增加，而本发明采用齿条与天线移相器的连接杆同轴连接，对于大行程的直线运动，只要缩短天线移相器连接杆的长度就可实现，不会增加天线的长度，减小体积。

(3)现有的旋转-直线转换机构采用的螺杆与螺母结构，其螺杆与螺母加工难度高，而本发明由于齿轮与齿条啮合结构，齿轮与齿条相对于螺杆与螺母更容易模具化制造、批量化生产，可明显降低生产成本。

(4)本发明由于采用齿条两端固定磁钢与霍尔元件感应的方式，若是增加直线行程只要增加齿条的长度就可实现，因而具有较强的拓展性和适用性。

附图说明

图1是现有的电调基站天线内置电驱动装置的工作原理示意图。

图2是本发明的结构原理正视图。

图3是本发明的结构原理俯视图。

具体实施方式

参照图1，现有的电调基站天线内置电驱动装置，主要由电机11、减速机12、螺杆14、螺母13、连接杆15和天线移相器16组成，电机11旋转驱动，经过减速机12减速后，带动螺杆14转动，螺杆转动带动螺母13轴向平动，最后通过螺母13平动带动连接杆15改变天线移相器16相位来调节天线的下倾角度。

参照图2和图3，本发明电调基站天线内置电驱动装置，主要由步进电机21、基座25、齿轮22、齿条23、控制线路板26、磁钢28、连接杆29和天线移相器24组成。

基座25，为一个用金属或非金属制作的扁长方体，该长方体一个侧面有一个大直径盲孔，以容纳步进电机21的旋转输出轴及装在旋转输出轴上的齿轮22，大直径盲孔的两侧有两个小直径的螺纹孔，以用螺钉固定步进电机21。长方体的另一个侧面上有两个小直径的螺纹孔，以用螺钉固定控制线路板26。长方体狭小的竖直平面上有一个轴线平行于长方体底面且垂直于竖直平面的通透的圆柱孔，圆柱形状的齿条23安装在此孔之中。

齿轮22，是一个用金属或非金属制成的，通过其中心的异型孔与步进电机21的旋转轴联结固定，其外轮廓上的齿轮22与齿条23的齿部互相啮合，构成齿轮齿条机构，将步进电机21的旋转运动转化为直线运动。

齿条23，是一个用金属或非金属制成的圆柱形状齿条，由与其啮合的齿轮22带动沿着壳体上的孔直线移动，进而带动与其一端连接的天线移相器移动，齿条23两端各安装一个磁钢28，该磁钢与控制电路板安装的两个霍尔元件27互相感应，构成对步进电机运转零点和最大位置的控制。

控制线路板26，由电源模块、驱动模块、控制模块和防雷击模块组成，其中电源模块为驱动模块、控制模块和防雷击模块提供电源，驱动模块负责对步进电机21的驱动，控制模块主要部分是块单片机，包括两个霍尔元件27，防雷击模块是在室外工作时防止雷击的保护模块。

上述步进电机21、齿轮22、齿条23和控制线路板26均固定在基座25上，基座25固定在天线的辐射板上，步进电机21分别与齿轮22和控制线路板26连接，齿轮22与齿条23啮合，磁钢28固定在齿条23的两端，齿条23与天线移相器24的连接杆29连接。工作时，首先要将齿条23位置归到零位，控制模块得到归零指令后进行处理指示，驱动模块驱动步进电机21转动，带动齿轮22转动使齿条23作正向直线移动，直到固定在齿条23最大位置的磁钢28与霍尔元件27感应，将感应信息传给控制模块，确认行程最大位置，此时步进电机21反向转动，带动齿轮22转动使齿条23作反向直线移动，直到固定在齿条23零位的磁钢28与霍尔元件27感应，步进电机21停止转动，齿条23行程归零。齿条23行程归零后，给控制线路板26上输入移动行程的信号，通过控制模块处理，驱动模块驱动步进电机21转动，带动齿轮22转动使齿条23作移动相应的位移，连接杆29带动天线移相器24调节对应相位的变化，实现对天线下倾角的调节。

Claims (5)

1.一种移动通信电调基站天线的内置电驱动装置，包括步进电机、天线移相器和旋转-直线转换机构，其特征在于：旋转-直线转换机构主要由基座(25)、齿轮(22)、齿条(23)、控制线路板(26)和磁钢(28)组成，该步进电机(21)分别与齿轮(22)和控制线路板(26)连接，齿轮(22)与齿条(23)齿啮合，磁钢(28)固定在齿条(23)的两端，齿条与天线移相器的连接杆(29)连接；步进电机(21)带动齿轮(22)转动使齿条(23)作直线移动，带动天线移相器(24)移动，实现对天线下倾角变化的调节。

2.根据权利要求1所述的天线的内置电驱动装置，其特征在于：控制线路板(26)，由电源模块、驱动模块、控制模块和防雷击模块组成，该控制模块上设有两个霍尔元件(27)，当齿条(23)移动时，齿条(23)上的两个磁钢(28)分别与霍尔元件(27)感应，区分出齿条(23)移动的零位和最大位置。

3.根据权利要求1所述的天线的内置电驱动装置，其特征在于：电机(21)、齿轮(22)、齿条(23)和控制线路板(26)均固定在基座(25)上，该基座(25)固定在天线的辐射板上。

4.根据权利要求1所述的天线的内置电驱动装置，其特征在于齿条(23)采用圆柱形结构。

5.根据权利要求1所述的天线的内置电驱动装置，其特征在于：基座25，为一个用金属或非金属制作的扁长方体，该长方体一个侧面有一个大直径盲孔，以容纳步进电机21的旋转输出轴及装在旋转输出轴上的齿轮22，大直径盲孔的两侧有两个螺纹孔，以固定步进电机21；长方体的另一个侧面上设有两个螺纹孔，以固定控制线路板26；长方体的竖直平面上有一个轴线平行于长方体底面且垂直于竖直平面的通透的圆柱孔，以安装齿条23。

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