CN106785451A - 天线及其下倾角控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种天线及其下倾角控制装置，所述下倾角控制装置包括输入机构、传动机构、输出机构及单向控制机构；输入机构包括动力输入轴及随其同步转动的主动齿轮；传动机构包括与主动齿轮啮合的第一行星轮和与第一行星轮啮合的第二行星轮；输出机构包括多根可与第一行星轮或第二行星轮啮合的输出轴；单向控制机构控制第一、第二行星轮的工作状态：当输入轴以第一旋转方向转动时，第一、第二行星轮中的一个与多根输出轴中的一根啮合；当输入轴以第二旋转方向转动时，第一行星轮或第二行星轮驱使与其啮合的输出轴转动，并且第两个行星轮的旋转方向相反。本发明的下倾角控制装置具有结构简单、紧凑、体积小及控制精度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信基站天线技术领域，尤其涉及一种下倾角控制装置，借助该装置可以实现一个以上波束天线的电下倾角度的控制，而且是实现天线各波束电下倾角的独立控制。
背景技术
随着移动通信终端用户数量的不断增加，对移动蜂窝网络中站点的网络容量需求越来越大，同时要求不同站点之间甚至相同站点的不同扇区之间的干扰做到最小，即实现网络容量的最大化和干扰的最小化。要实现这一目的，通常采用调整站上天线波束下倾角的方式来实现。
目前，调整波束下倾角的方式分为：机械下倾和电子下倾，而电子下倾优势明显，是当前的主流和未来的发展趋势。传统的电子下倾角的传动装置的结构较复杂，当波束数量较多时，会导致天线内部空间较大，整个传动装置的尺寸偏大，而且成本会大幅提升。
发明内容
本发明的首要目的旨在提供一种结构紧凑、响应速率快且控制精度高的下倾角控制装置。
本发明的另一目的在于提供一种采用上述下倾角控制装置的天线，以缩小天线体积、提高下倾角调节的精度。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种下倾角控制装置，用于连接多个移相器并可选择切换地实现多个移相器的相位的控制，其包括输入机构、选择驱动机构、输出机构及单向控制机构，其中，
所述输入机构包括用于接收外部动力的动力输入轴及套设在动力输入轴上并随其同步转动的主动齿轮；
所述传动机构包括与主动齿轮啮合的第一行星轮和与第一行星轮啮合的第二行星轮；
所述输出机构包括多根均匀分布的动力输出轴，其上设有可与第一行星轮或第二行星轮啮合的齿轮部；
所述单向控制机构用于控制第一行星轮和第二行星轮的工作状态：当动力输入轴以第一旋转方向转动时，所述第一行星轮和第二行星轮中的一个可择位地与多根动力输出轴中的一根啮合；当动力输入轴以第二旋转方向转动时，第一行星轮或第二行星轮驱使与其啮合的动力输出轴转动，并且第一行星轮和第二行星轮的旋转方向相反。
优选地，所述单向控制机构包括分别设置于该控制装置两端的一对单向轴承，并且该对单向轴承的相对面以内圈相对外圈转动方向相反的方式设置；所述传动机构还包括分别与该对单向轴承的两个内圈固定连接的内齿圈和行星架，所述内齿圈环绕所述主动齿轮、第一、第二行星轮设置并仅与第一行星轮啮合，所述主动齿轮、第一行星轮、第二行星轮设于所述行星架上，并且该行星架可绕所述动力输入轴转动。
优选地，所述主动齿轮开设有贯通两端的通孔，所述行星架上开设有供动力输入轴穿越的避让孔，所述动力输入轴依次穿过一个单向轴承的通孔、主动齿轮的通孔、行星架的避让孔及另一个单向轴承的通孔。
优选地，所述行星架背对主动齿轮的一侧设有与单向轴承内圈无相对转动配合的凸台，并且贯通该凸台设置所述避让孔，所述单向轴承套住所述凸台。
进一步地，该控制装置还包括用于标识第一行星轮初始位置的初始位置识别模块。
优选地，所述初始位置识别模块包括探针，其正对第一行星轮设于所述行星架背对第一行星轮的一侧。
优选地，所述初始位置识别模块还包括用于识别所述探针的检测单元，所述检测单元为光电传感器或基于电磁检测原理对所述探针进行识别的部件。
优选地，所述单向控制机构还包括分别从控制装置两端固定住两个单向轴承外圈的安装底座与安装端盖，所述安装底座上设有支撑孔，所述安装端盖设有供动力输出轴一端穿出与移相器连接的让位孔。
优选地，所述单向轴承外周上设有若干定位槽，所述安装底座与安装端盖各设有用于收容所述单向轴承的容置孔，并且容置孔内壁上设有与所述定位槽相配合的定位条。
优选地，所述动力输出轴远离齿轮部的一端呈多级台阶状设置，以使其与让位孔相配合对动力输出轴的轴向运动构成限位。
优选地，所述主动齿轮的通孔非圆形设置，所述动力输入轴与主动齿轮连接的部位与所述通孔相配合设置，以防止二者之间的相对转动。
一种天线，其包括上述的下倾角控制装置及与多根动力输出轴一一对应连接的移相器。
相比于现有技术，本发明的方案具有以下优点：
本发明的下倾角控制装置，通过单向控制机构控制第一、第二行星轮的工作状态，使第一、第二行星轮在动力输入轴以第一旋转方向转动时进行选位与动力输出轴啮合，在动力输入轴以第二旋转方向转动时，驱动动力输出轴正向或反向旋转向移相器输出动力。本发明的下倾角控制装置具有结构简单、紧凑，传动响应速率快、控制精度高的特点。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的下倾角控制装置的立体图；
图2为图1所示的下倾角控制装置内部结构图，示出了输入机构、传动机构及输出机构之间的配合关系；
图3为图1所示的下倾角控制装置的分解图；
图4为本发明的行星架的立体图；
图5为本发明的安装底座的立体图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
图1至图5共同示出了本发明的下倾角控制装置1000(以下简称“控制装置”)，用于多波束天线中，并且其多个动力输出轴3与天线内的多个移相器(图未示)一一对应连接，通过对多个动力输出轴3的选择、切换及驱动来实现对多个移相器切换控制，从而实现通过一个电机(图未示)对多个移相器的相位进行调节，进而实现下倾角的控制，使该多波束天线满足辐射特性和电特性。
该控制装置1000包括用于接收外部动力(比如电机的转矩)的输入机构、用于向移相器输出动力的输出机构、用于随输入机构同步运动以实现对移相器的选择、切换并驱动其改变相位的传动机构，以及控制传动机构中的转动部件转动方向的单向控制机构。
所述输入机构包括用于接收外部动力的动力输入轴11及套设在动力输入轴11上并与其同步转动的主动齿轮12。
所述输出机构包括多根均匀分布的动力输出轴3，其上设有齿轮部。
所述传动机构包括第一行星轮21、第二行星轮22、行星架23及内齿圈24。其中，所述第一行星轮21与所述主动齿轮12啮合；所述第二行星轮22和内齿圈24分别与第一行星轮21的上下两端啮合，并且都不与主动齿轮12形成啮合装配关系；所述行星架23用于装设第一行星轮21、第二行星轮22及主动齿轮12并保持三者的啮合关系。所述第一行星轮21或第二行星轮22可择位地与任意一个动力输出轴3的齿轮部啮合，以实现多个动力输出轴3的选择性切换及将动力从输入机构传至输出机构。
所述单向控制机构包括一对结构相同的单向轴承41、42，所述单向轴承的内圈可以一个转动方向(比如顺时针方向)相对外圈转动，在相反的转动方向时与外圈无相对转动。为了便于描述，定义该对单向轴承的两个轴承分别为第一单向轴承42和第一单向轴承41。
所述第一单向轴承42和第一单向轴承41的相对面以可转动方向(内圈相对外圈的可转动方向)相反的方式装设在该控制装置的上下两端，并且第一单向轴承42的内圈与所述行星架23固定连接，第一单向轴承41的内圈与所述内齿圈24固定连接。
下文以第一单向轴承42面对行星架23的一面、第一单向轴承41背对行星架23的一面为正面参考面，来说明本发明的控制装置的工作原理。
当动力输入轴11以第一旋转方向(比如顺时针方向)转动时，主动齿轮12顺时针转动，所述第一行星轮21逆时针转动，从而带动与其啮合的第二行星轮22和内齿圈24逆时针转动，带动第一单向轴承41逆时针转动，由于第一单向轴承41的内圈不能相对其外圈逆时针转动，因而锁止内齿圈24的位置，使得第一行星轮21及第二行星轮22沿内齿圈24限定的轨迹绕主动齿轮12顺时针公转，从而带动行星架23及与行星架23固接的第一单向轴承42的内圈顺时针转动，从而实现第一行星轮21或第二行星轮22择位地与其中一根动力输出轴3啮合。其中，当第一行星轮21和第二行星轮22中的一个与动力输出轴3啮合时，另一个不与任何一根动力输出轴3啮合。由此，实现对多根动力输出轴3的选择性切换。
当第一行星轮21或第二行星轮22与待驱动的动力输出轴3的齿轮部啮合时，动力输入轴11以第二旋转方向(比如逆时针方向)转动，主动齿轮12逆时针转动，第一行星轮21带动内齿圈24和第一单向轴承41顺时针转动，带动行星架23及第一单向轴承42的内圈逆时针转动，由于第一单向轴承42的内圈不能相对外圈逆时针转动，因而锁止行星架23的位置，使得第一、第二行星轮22绕各自的转轴自转，内齿圈24空转。其中，所述第一、第二行星轮22的转动方向相反，从而实现对动力输出轴3的正向或反向驱动。
以上示例中，动力输入轴11以顺时针方向为第一旋转方向转动实现第一、第二行星轮22对动力输出轴3的选择性切换，以逆时针方向为第二旋转方向实现对动力输出轴3的正反向驱动。在其他实施方式中，动力输入轴11也可以逆时针为第一旋转方向实现动力输出轴3的切换，具体可由本领域技术人员根据需要合理设置单向轴承的内圈相对外圈转动方向实现。
相对于现有技术，本发明的控制装置无需设置多根与动力输出轴3相配合的辅助轴，结构更加简单、紧凑；通过单向轴承来实现单向控制，进而实现多根动力输出轴3的切换与正反向驱动，动力传动响应快，控制更为精准，有利于实现对下倾角的精确控制。另外，由于配件更少，相对于现有技术，本发明的控制装置也更节省装配时间和成本。
优选地，所述行星架23上在同侧设有用于安装主动齿轮12、第一行星轮21、第二行星轮22的安装位232、233、234，在相对的一侧对应主动齿轮12的安装位设有一凸台231，该凸台231与第一单向轴承42的内圈无相对转动设置，并且该凸台231具有避让孔。所述第一单向轴承42牢固地套住所述凸台231，所述第一行星轮21、第二行星轮22通过悬臂设于所述行星架23的安装位上，所述主动齿轮12设有通孔，且以其通孔对准行星架23的避让孔后借助穿过第一单向轴承42通孔的输入轴串接在一起。需要说明的是，所述主动齿轮12可在输入轴带动下相对行星架23转动。
所述内齿圈24远离行星架23的一端设有面板(未标号)，并且面板中部形成与第一单向轴承41内圈相配合的插柱241，并且该第一单向轴承41的内圈不能相对所述插柱241转动。应当理解的，该插柱中部开设贯通面板的通孔，以供动力输入轴11穿出。
所述多根动力输出轴3环绕内齿圈24外周均匀分布，并且齿轮部设于内齿圈24与行星架23之间且可与第一行星轮21或第二行星轮22啮合。
优选地，所述主动齿轮12的通孔非圆形设置，所述动力输入轴11与主动齿轮12连接的部位与之相配合设置，以防止动力输入轴11转动时与主动齿轮12发生相对转动，从而影响动力传输效果，进而影响下倾角控制的精确度。例如，所述主动齿轮12的通孔的截面为正六边形时，动力输出轴3对应部位设为正六棱柱状。
该控制装置还包括用于标识第一行星轮21初始位置的初始位置识别模块。
优选地，该初始位置识别模块包括探针5和识别该探针5的检测单元。所述探针正对所述第一行星轮21设于所述行星架23背对第一行星轮21的一侧，并且可转动地为所述检测单元识别，当所述探针触发所述检测单元时，表征其转动到预设位置(即初始位置)。优选地，所述检测单元为光电传感器或基于电磁检测原理可识别所述探针的部件。通过标识第一行星轮21的初始位置，有利于保证下倾角调节的准确度。
优选地，所述单向控制机构还包括分别从控制装置两端固定住两个单向轴承外圈的安装底座43与安装端盖44，所述安装底座上设有支撑孔431，所述安装端盖44开设有供动力输出轴3一端穿出与移相器连接的让位孔441。
所述单向轴承外周上设有定位槽，例如第二单向轴承外周411上的凹槽413，所述安装底座43和安装端盖44各设有用于收容所述单向轴承的容置孔432、442，并且容置孔432、442内壁上对应定位槽设有与之相配合的定位条433、443，以使所述定位条卡入定位槽后限制单向轴承外圈的转动。
在另一个实施方式中，所述安装底座和安装端盖上设有定位槽，所述单向轴承外圈上设置定位条，或者定位条和定位槽在安装底座和安装端盖上均有设置，也能实现将单向轴承外圈固定的目的。
在本实施例中，所述定位槽在单向轴承外圈上均匀分布有多个。在其他实施方式中，所述定位槽也可离散分布有多个，或者仅设有一个或沿径向分布的一对。
优选地，所述动力输出轴3远离齿轮部的一端呈多级台阶状设置，以使其与安装端盖的让位孔相配合对动力输出轴3的轴向运动构成限位，以保证动力输出轴3在被动力输入轴11转动驱动过程中始终与第一行星轮21或第二行星轮22啮合
另外，本发明的初始位置识别模块可作为独立模块用于其它下倾角控制装置中，以便于下倾角控制装置的使用和更换。
此外，本发明还涉及一种采用上述下倾角控制装置的天线(图未示)，其动力输入轴11连接到电机输出轴上，动力输出轴3与移相器的连接部件(比如螺杆)对应连接。
由于无需设置多根与动力输出轴3相配合的辅助轴，本发明的天线结构更加简单、紧凑；通过单向轴承来实现单向控制，进而实现多根动力输出轴3的切换与正反向驱动，动力传动响应快，控制更为精准，有利于实现对天线下倾角的精确控制。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种下倾角控制装置，用于连接多个移相器并可选择切换地实现多个移相器的相位的控制，其包括输入机构、传动机构、输出机构及单向控制机构，其特征在于，
所述输入机构包括用于接收外部动力的动力输入轴及套设在动力输入轴上并随其同步转动的主动齿轮；
所述传动机构包括与主动齿轮啮合的第一行星轮和与第一行星轮啮合的第二行星轮；
所述输出机构包括多根均匀分布的动力输出轴，其上设有可与第一行星轮或第二行星轮啮合的齿轮部；
所述单向控制机构用于控制第一行星轮和第二行星轮的工作状态：当动力输入轴以第一旋转方向转动时，所述第一行星轮和第二行星轮中的一个可择位地与多根动力输出轴中的一根啮合；当动力输入轴以第二旋转方向转动时，第一行星轮或第二行星轮驱使与其啮合的动力输出轴转动，并且第一行星轮和第二行星轮的旋转方向相反。
2.根据权利要求1所述的下倾角控制装置，其特征在于，所述单向控制机构包括分别设置于该控制装置两端的一对单向轴承，并且该对单向轴承的相对面以内圈相对外圈转动方向相反的方式设置；
所述传动机构还包括分别与该对单向轴承的两个内圈固定连接的内齿圈和行星架，所述内齿圈环绕所述主动齿轮、第一、第二行星轮设置并仅与第一行星轮啮合，所述主动齿轮、第一、第二行星轮设于所述行星架上，并且该行星架可绕所述动力输入轴转动。
3.根据权利要求2所述的下倾角控制装置，其特征在于，所述主动齿轮开设有贯通两端的通孔，所述行星架上开设有供动力输入轴穿越的避让孔，所述动力输入轴依次穿过一个单向轴承的通孔、主动齿轮的通孔、行星架的避让孔及另一个单向轴承的通孔。
4.根据权利要求3所述的下倾角控制装置，其特征在于，所述行星架背对主动齿轮的一侧设有与单向轴承内圈无相对转动配合的凸台，并且贯通该凸台设置所述避让孔，所述单向轴承套住所述凸台。
5.根据权利要求3所述的下倾角控制装置，其特征在于，还包括用于标识第一行星轮初始位置的初始位置识别模块。
6.根据权利要求5所述的下倾角控制装置，其特征在于，所述初始位置识别模块包括探针，其正对第一行星轮设于所述行星架背对第一行星轮的一侧。
7.根据权利要求5所述的下倾角控制装置，其特征在于，所述初始位置识别模块还包括用于识别所述探针的检测单元，所述检测单元为光电传感器或基于电磁检测原理对所述探针进行识别的部件。
8.根据权利要求2所述的下倾角控制装置，其特征在于，所述单向控制机构还包括分别从控制装置两端固定住两个单向轴承外圈的安装底座与安装端盖，所述安装底座上设有支撑孔，所述安装端盖开设有让位孔，所述动力输出轴的一端可转动地支撑在支撑孔内，另一端穿出所述让位孔用于连接移相器。
9.根据权利要求8所述的下倾角控制装置，其特征在于，所述单向轴承外周上设有若干定位槽，所述安装底座与安装端盖各设有用于收容所述单向轴承的容置孔，并且容置孔内侧壁上设有与所述定位槽相配合的定位条。
10.根据权利要求8所述的下倾角控制装置，其特征在于，所述动力输出轴远离齿轮部的一端呈多级台阶状设置，以使其与让位孔相配合对动力输出轴的轴向运动构成限位。
11.根据权利要求3所述的下倾角控制装置，其特征在于，所述主动齿轮的通孔非圆形设置，所述动力输入轴与主动齿轮连接的部位与所述主动齿轮的通孔相配合设置，以防止二者之间的相对转动。
12.一种天线，其包括权利要求1至11任意一项所述的下倾角控制装置及与多根动力输出轴一一对应连接的移相器。
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