CN102496769B - 一种应用于二维电调天线的传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于二维电调天线的传动装置，涉及天线技术领域。本发明包括工作对象：天线反射板和天线底板；设置有垂直传动系统和水平传动系统；垂直传动系统中，垂直接口、连杆、螺杆、电调滑块和天线移相器依次连接，控制天线垂直方向电下倾角；水平传动系统中，水平接口、锥齿轮、转向螺杆、转向滑块、拨叉、水平转动轴和天线反射板依次连接，控制天线反射板水平方向运动。本发明能在较小的天线外形尺寸下实现对天线下倾角和水平方位角控制，传动系统工作可靠，传动精度高，具有自锁功能，天线安装方便，且能实现远程控制和组网控制。

Description

一种应用于二维电调天线的传动装置

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种应用于二维电调天线的传动装置，即电调天线垂直下倾角调整和水平覆盖方向调整的传动装置。

技术背景

随着移动通讯产业的快速发展，运营商和用户对网络质量的要求不断提高，对天线的性能指标要求也不断提升。具有下倾角调整功能的电调天线问世后，因其在网络覆盖精度方面的明显优势，能实现网络覆盖密集程度调整和相邻天线覆盖范围干扰最小。但具有下倾角调整功能的电调天线主要在天线正朝向直线方向上改变覆盖范围，不能实现水平角度覆盖范围的大范围调整。在抢险救灾、大型集会和地表建筑物发生变化等情况下，不能实现全方位的快速网络优化，甚至有时还不得不重建硬件网络。近年已研制出下倾角和水平方位角均可调的电调天线，简称二维电调天线，能在更大限度上满足供应商和用户的需求。

目前，二维电调天线实现垂直下倾角调整的方式已非常成熟，普遍采用螺纹、齿轮齿条、丝杠等传动方式将电调控制器中的直流步进电机转动转变为直线运动，控制移相器滑块位置，从而改变共线阵天线振子的相位、垂直分量和水平分量的幅值大小以及合成分量场强强度，实现天线垂直方向图下倾。二维电调天线实现水平角度调节主要有两种方式：电气调整方式和机械调整方式。

二维电调天线水平方位角电气调整方式是利用改变多共线阵天线水平阵列间的幅值和相位差值，使其波束宽度发生改变，实现天线覆盖范围水平角度变化。二维电调天线水平方位角机械调整方式是通过改变天线反射板的朝向，实现覆盖范围水平角度变化。

现有的二维电调天线虽已实现垂直下倾和水平方位角度调整，但其实现方式仍存在不同程度的缺陷：

1、电气调整方式调节天线水平覆盖范围方式的优点在于结构简单，没有针对反射板的机械传动部件，但天线需要足够的振子阵列，天线外形尺寸大，不符合天线小型化的发展趋势；

2、机械调整方式实现天线水平覆盖范围变化，现有产品大多是用手直接带动反射板转动，不能实现远程控制或组网控制；有部分产品是利用直齿齿轮传动，将电调控制器中的直流步进电机输出转矩放大后传递给天线反射板，使其发生水平偏转，虽然实现了远程控制，但反射板工作方向达到指定角度后，没有自锁装置，不能可靠地保持天线工作朝向稳定；

3、安装电调控制器时存在安装不可靠问题，二维电调天线需要两个电调控制器，一个控制反射板朝向，另一个控制移相器滑块位置。现有的应用机械调整方式实现天线水平覆盖范围变化的二维电调天线，将控制反射板朝向的远端控制器，安装在固定底版上，不存在固定不可靠问题；但将控制移相器滑块位置的电调控制器安装到天线反射板上，因反射板是可以转动的，在安装过程中会带来一些不可控因数，比如：①远端控制器安装时，因反射板自由转动的影响，安装螺纹没有可靠锁紧；②远端控制器的线缆在固定时没有留出足够的余量，影响远端控制器的转动，降低反射板的转动精度等。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的问题，提出一种应用于二维电调天线的传动装置。

本发明的技术方案是：

1、结构与传动方式

本发明采用机械调整方式，使天线反射板水平指向发生变化，从而改变天线水平方位角度。

为保证天线反射板在水平方位上可靠、精确地转动，在反射板上、下端面中心轴线处装上转动轴、套上轴承，采用轴承连接方式固定。

本发明可分为两个系统：

1)垂直传动系统

垂直传动系统是将电调控制器中的直流电机输出转矩或手动转矩通过连杆(连杆穿过反射板下端的转动轴)传递给螺杆，使螺杆转动，再由与螺杆通过螺纹连接的电调滑块将旋转运动转化为直线运动，电调滑块上连接的拉杆将运动形式传递给移相器滑块，通过对移相器滑块位置的控制，最终实现对天线垂直方向下倾角度控制。电调控制器或手动输入接口在天线底板上固定安装，电机轴中心线与螺杆中心线共线。

2)水平传动系统

水平传动系统将电调控制器中的直流电机输出转矩或手动转矩通过锥齿轮变换旋转方向后传递给转向螺杆，使转向螺杆转动，再由与转向螺杆通过螺纹连接的转向滑块将旋转运动转化为直线运动，而转向滑块移动时会拨动拨叉，拨叉与反射板固定连接且旋转中心一致，当拨叉被拨动时，将滑块的直线运动转换为反射板的旋转运动，最终实现对天线水平方向角度控制。电调控制器或手动输入接口在天线底板上固定安装。

2)自锁功能

在两个系统中均采用了螺杆传动方式，实现了传动系统的自锁功能，从而保证天线覆盖范围的稳定状态。

3)材料选择及制造成本控制

传动系统零部件材料，多采用塑料件，一方面考虑金属材料会对天线电气指标有影响，另一方面采用塑料件可采用开模加工方式，可大幅降低制造成本，并保证产品的精确性与一致性。

采用塑料构件时，考虑到零部件强度要求，在开模塑料件不能低成本满足强度要求时，也必须采用金属件。比如：电调控制器或手动输入接口，为保证其在安装和调整过程中不容易被损坏，采用金属构件。

与现有技术相比，本发明具有下列优点和积极效果：

①能在较小的外形尺寸下实现天线反射板水平方位角度改变；

②水平方位调整采用螺杆传动方式，不仅实现了可靠、精确的传动，也使天线反射板水平方位角变化后具有自锁功能；

③将垂直与水平两套传动系统设计成相对独立的系统，便于安装、调试；

④两个电调控制器或手动输入接口都固定安装在天线底板上，电调控制器不会随天线主体转动，安装方便可靠，且不容易损坏。

⑤能实现远程控制和组网控制。

总之，本发明能在较小的天线外形尺寸下实现对天线下倾角和水平方位角控制，传动系统工作可靠，传动精度高，具有自锁功能，天线安装方便，且能实现远程控制和组网控制。

附图说明

图1为本装置的结构示意图；

图2为垂直传动系统的结构示意图；

图3为水平传动系统的结构示意图。

图中：

10-垂直传动系统，

11-螺杆；    12-电调滑块；13-连杆；14-固定座；

15-垂直接口；16-拉杆；

20-水平传动系统，

21-水平转动轴；22-拨叉；    23-转向滑块；24-转向固定座；

25-锥齿轮；    26-转向螺杆；27-水平接口；28-轴承；

29-轴承座；

30-天线反射板；

40-天线底板。

具体实施方式

以下结合附图和实施例详细说明。

一、总体

如图1，本装置包括工作对象天线反射板30和天线底板40；

设置有垂直传动系统10和水平传动系统20；

垂直传动系统10分别与天线反射板30和天线底板40连接，控制天线移相器滑块运动；

水平传动系统20分别与天线反射板30和天线底板40连接，控制天线反射板30水平方向运动。

①垂直传动系统10

如图2，垂直传动系统10由螺杆11、电调滑块12、连杆13、固定座14、垂直接口15和拉杆16组成；

其连接关系是：

垂直接口15、固定座14和天线底板40依次连接；

垂直接口15、连杆13、螺杆11、电调滑块12、拉杆16和天线移相器滑块依次连接，控制天线垂直方向电下倾角。

垂直传动系统10的传动原理：

垂直传动系统10穿越水平传动构件，将动力传递给天线移相器滑块，使天线下倾角变化，并保证垂直传动系统10和水平传动系统20的动作独立。

用螺钉将垂直接口15与固定座14刚性连接，并一起固定到天线底板11上，电调控制器或手动扭矩经连杆13传递给螺杆11，螺杆11与电调滑块12的螺纹连接，将旋转运动转变为直线运动，并通过拉杆16传递给天线移相器。通过控制垂直接口15输入旋转运动的圈数，控制电调滑块12的直线位置，也就控制了天线移相器滑块的位置，天线移相器滑块位置变化会改变天线振子的相位和幅值，从而控制天线垂直方向电下倾角。

此传动结构形式，可以将垂直传动系统10与水平传动系统20隔离开，使得垂直接口15不必安装到天线反射板30上，能可靠地在天线底板40固定安装，便于安装电调控制器或手动调节工作，安全、可靠、方便。

②水平传动系统20

如图2、图3，水平传动系统20由水平转动轴21、拨叉22、转向滑块23、转向固定座24、锥齿轮25、转向螺杆26、固定座14、水平接口27、轴承28和轴承座29组成；

其连接关系是：

水平转动轴21、轴承28及轴承座29是水平传动构件，水平转动轴21和反射板30连接固定，垂直转动轴21安装在轴承28的内圈上，轴承28的外圈和轴承座29连接固定支撑，轴承座29固定到天线底板40上，实现对反射板30支撑和支持反射板30的水平方向转动；

转向固定座24固定在天线底板40上，对固定在转向固定座24的锥齿轮25和转向螺杆26起支撑和定位作用；

水平接口27、固定座14和天线底板40依次连接；

水平接口27、锥齿轮25、转向螺杆26、转向滑块23、拨叉22、水平转动轴21和天线反射板30依次连接，控制天线反射板30水平方向运动。

水平传动系统20的传动原理：

电调控制器或手动输入扭矩经两个锥齿轮25改变旋转方向后传递给转向螺杆26，转向螺杆26与转向滑块23螺纹连接，将旋转运动转化为直线运动，转向滑块23在直线运动过程中会带动拨叉22转动，拨叉22与水平转动轴21和天线反射板30固定连接，天线反射板30也就被带动一起旋转。转向固定座24固定在天线底板40上，对锥齿轮25和转向螺杆26起支撑和定位作用。通过控制水平接口27输入的旋转圈数控制转向滑块23的直线运动位置，从而控制拨叉22旋转角度，也就控制了天线反射板30的朝向，实现控制天线水平方向朝向调整。

这样的传动方式不仅实现了水平传动的精确位置控制，也实现了传动系统自锁功能。

二、功能部件

1、电调滑块12

如图2，电调滑块12一端设置有螺纹孔，另一端设置有安装孔；螺纹孔与螺杆11外螺纹配合，将螺杆11的旋转运动转换为电调滑块12的直线运动；拉杆16插入安装孔，与电调滑块12固定连接，将电调滑块12直线运动传递给移相器滑块，用于控制天线下倾角。

2、拨叉22

如图3，拨叉22后端设置有螺钉安装孔，拨叉22前端设置有长槽；

拨叉22后端通过螺钉与水平转动轴21和天线反射板40固定连接，转向滑块23的圆形凸台插入长槽。

当转向滑块23直线运动时，带动拨叉22、水平转动轴21和天线反射板40一同旋转，从而实现天线反射板40水平角度改变。

3、转向滑块23

如图3，转向滑块23中部设置有螺纹孔，一端设置有圆形凸台，另一端设有方形凸台；

有螺纹孔与转向螺杆26外螺纹配合，将转向螺杆26的旋转运动转化为转向滑块23的直线运动；

圆形凸台插入拨叉22的长槽中，将转向滑块23的直线运动转化为拨叉22的旋转运动；

方形凸台卡入转向固定座24导向槽中，对转向滑块23直线运动起导向作用。

4、锥齿轮25

如图3，锥齿轮25成对使用，轴交角成90°，将水平接口27输入的旋转运动传递给转向螺杆26。

5、垂直接口15

如图1、图2，垂直接口15一端与固定座14固定连接，另一端设置有与垂直电调控制器或手动调整装置的快速接口。

6、水平接口27

如图1、图3，水平接口27与垂直接口15为同一结构件，功能上连接水平动力输入。

7、水平转动轴21

如图2、图3，水平转动轴21上端面与天线反射板30固定连接，下部外圆柱面插入轴承28内圈，轴线方向开有通孔，使得垂直传动系统10的连杆13能从回转中心穿过水平传动系统20的构件，既实现了垂直传动系统10和水平传动系统20的独立控制，也避免垂直传动系统10随水平传动系统20一同旋转。

8、其它功能部件均为常用件。

Claims (5)

1.一种应用于二维电调天线的传动装置，包括工作对象天线反射板（30）和天线底板（40）；其特征在于：

设置有垂直传动系统（10）和水平传动系统（20）；

①垂直传动系统（10）由螺杆（11）、电调滑块（12）、连杆（13）、固定座（14）、垂直接口（15）、拉杆（16）和天线移相器组成；

其连接关系是：

垂直接口（15）、固定座（14）和天线底板（40）依次连接；

垂直接口（15）、连杆（13）、螺杆（11）、电调滑块（12）、拉杆（16）和天线移相器依次连接，控制天线垂直方向的电下倾角；

②水平传动系统（20）由水平转动轴（21）、拨叉（22）、转向滑块（23）、转向固定座（24）、锥齿轮（25）、转向螺杆（26）、固定座（14）、水平接口（27）、轴承（28）和轴承座（29）组成；

其连接关系是：

水平转动轴（21）、轴承（28）和轴承座（29）是水平传动构件，水平转动轴（21）和反射板（30）连接固定，水平转动轴（21）安装在轴承（28）的内圈上，轴承（28）的外圈和轴承座（29）连接固定；

轴承座（29）固定到天线底板（40）上，实现对反射板（30）的支撑；

水平接口（27）、固定座（14）和天线底板（40）依次连接；

转向固定座（24）固定在天线底板（40）上，对固定在转向固定座（24）上的锥齿轮（25）和转向螺杆（26）起支撑和定位作用；

水平接口（27）、固定座（14）和天线底板（40）依次连接；

水平接口（27）、锥齿轮（25）、转向螺杆（26）、转向滑块（23）、拨叉（22）、水平转动轴（21）和天线反射板（30）依次连接，控制天线反射板（30）水平方向运动。

2.按权利要求1所述的一种应用于二维电调天线的传动装置，其特征在于：

所述的电调滑块(12)一端设置有螺纹孔，另一端设置有安装孔；螺纹孔与螺杆(11)外螺纹配合，将螺杆(11)的旋转运动转换为电调滑块(12)的直线运动；拉杆(16)插入安装孔，与电调滑块(12)固定连接，将电调滑块(12)直线运动传递给移相器滑块，用于控制天线下倾角。

3.按权利要求1所述的一种应用于二维电调天线的传动装置，其特征在于：

所述的拨叉(22)后端设置有螺钉安装孔，前端设置有长槽；

拨叉(22)后端通过螺钉与水平转动轴(21)和天线反射板（40）固定连接，转向滑块（23）的圆形凸台插入长槽；

当转向滑块（23）直线运动时，带动拨叉（22）、水平转动轴（21）和天线反射板（40）一同旋转，从而实现天线反射板（30）水平角度改变。

4.按权利要求1所述的一种应用于二维电调天线的传动装置，其特征在于：

所述的转向滑块（23）中部设置有螺纹孔，一端设置有圆形凸台，另一端设有方形凸台；

螺纹孔与转向螺杆（26）外螺纹配合，将转向螺杆（26）的旋转运动转化为转向滑块（23）的直线运动；

圆形凸台插入拨叉（22）的长槽中，将转向滑块（23）的直线运动转化为拨叉（22）的旋转运动；

方形凸台卡入转向固定座（24）导向槽中，对转向滑块（23）直线运动起导向作用。

5.按权利要求1所述的一种应用于二维电调天线的传动装置，其特征在于：

所述的水平转动轴（21）上端面与天线反射板（30）固定连接，下部外圆柱面插入轴承（28）内圈，轴线方向开有通孔，使得垂直传动系统（10）的连杆（13）能从回转中心穿过水平传动系统（20）的构件，既实现了垂直传动系统（10）和水平传动系统（20）的独立控制，也避免垂直传动系统（10）随水平传动系统（20）一同旋转。

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