CN108321540A - 一种电调天线移相器传动中回程差的消除方法 - Google Patents

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吴海龙
顾晓凤
王学仁
张闪光
刘志清
郑朝义
蒋鹏飞
丁建军
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    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
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Abstract

本发明涉及的是一种误差消除方法，尤其是一种电调天线移相器传动中回程差的消除方法，应用于基站电调天线，尤其是高增益电调天线的下倾角高精度调节。消除方法包括1）进行手持控制器校准时，输入天线电下倾角范围内的直线移动距离A换算的圈数，同时将始末位置回程差△X设置为换算成圈数的补偿回程差，单校准后停留在限位的初始位置，双校准后停留在始或末两端位置；2）将控制标尺的刻度设计成天线电下倾角移动距离A对应的刻度，但其中始末两端刻度各增加△X/2,使标尺刻度间最大距离等于天线电下倾角实际移动距离B。

Description

一种电调天线移相器传动中回程差的消除方法
技术领域
本发明涉及的是一种误差消除方法，尤其是一种电调天线移相器传动中回程差的消除方法，应用于基站电调天线，尤其是高增益电调天线的下倾角高精度调节。
背景技术
随着移动通讯系统的需求日益增大，国内和国外运营商对网络质量要求越来越高，特别是对城市密集城区和楼层高地区，需要天线下倾角覆盖范围不同，信号相互干扰干扰小，对下倾角的精度有更高要求。
移相器是电调天线的关键部位，根据移相器原理不同，移相器可分为两大类：1、介质滑动型移相器，即通过改变传输线的等效介电常数来改变相位，每个角度的传动距离是相等的；2、指针式移相器，即通过改变信号传输途径的物理长度来改变相位，每个角度的传动距离是非线性的。
电调天线是将电机输出的螺纹运动转化为天线可度量的直线运动，直线运动行程上的角度标识需要与天线电下倾角一一对应，天线电下倾角的显示借用控制标尺在直线行程上不同距离(mm)得以实现。
回程差指的是在相同条件下，被测量值不变，计量器具行程方向不同其示值之差的绝对值。
电调天线的电机选用螺纹传动，在传动过程中可以实现匀速平稳传动，在此过程中的电机传动产生的回程差理论上是一致的。
采用介质滑动型移相器时，由于每个角度的移动距离相等，在电机传动过程中每个角度位置的回程差理论上可以做到一致。
采用指针式移相器时，转式指针沿着轴心旋转实现与传输线的耦合，由于每个角度的传动距离是非线性变化，在电机传动过程中每个角度位置的回程差不一致。
目前电调天线在传动过程中下倾角产生的回程差没有统一的消除方法，针对不同移相器、不同类手持控制器回程误差的修正、量化方法大相径庭。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种电调天线移相器传动中回程差的消除方法，用统一的规则消除天线始末下倾角产生的回程差；针对指针式移相器在任意下倾角产生的非线性回程差的消除提供解决途径。
本发明是采取以下技术方案实现的：
当采用指针式移相器时，电调天线移相器传动中回程差的消除方法包括如下步骤：
1）对电调天线移相器进行手持控制器校准时，输入天线电下倾角范围内的直线移动距离A换算的圈数，同时将始末位置回程差△X设置为换算成圈数的补偿回程差，单校准后停留在限位的初始位置，双校准后停留在始或末两端位置；校准的目的是保证主动件在初始位置的准确性；
2）将控制标尺的刻度设计成天线电下倾角移动距离A对应的刻度，但其中始末两端刻度各增加△X/2,使标尺刻度间最大距离等于天线电下倾角实际移动距离B；
其中△X表示电调天线移相器传动始末位置时的回程差；A表示天线电下倾角范围内的直线移动距离；B表示天线电下倾角实际移动距离。
介质移相器消除回程差方法和指针式移相器的消除回程差方法相同。
由于指针式移相器传动到中间某一刻度时的回程差没有一致性，可通过提高产生非线性回程差位置(即移相器传动转接处)的配合精度和配合强度，最大程度杜绝回程差的产生原因。本发明选用线性齿轮齿条机构提高配合精度，线性齿轮齿条机构的齿轮齿条啮合为线接触,齿条是输入件移动方向与电机传动方向一致，齿轮是输出件保证与移相器耦合方向一致。
优先地，选用偏置摇杆滑块机构提高配合精度，在偏置摇杆滑块机构中，刚性转轴旋转作为连接件，刚性滑块做往返直线运动方向与电机传动一致是输出件，刚性滑块推动刚性连杆，刚性连杆带动转式指针沿着轴心旋转实现与传输线的耦合；其中刚性连杆加长以满足摇杆滑块机构；偏置摇杆滑块机构可以使转式指针传动更平稳；传动转接处为孔轴接触，提高了配合精度，而且相比于线性齿轮齿条结构，此结构的材料成本更低。
本发明解决了用统一的方法消除电调天线在调整移相器始末下倾角时产生的回程差；解决了用统一的方法消除电调天线在调整介质移相器下倾角过程中任意下倾角产生的回程差；针对指针式移相器在任意下倾角产生的非线性回程差的消除提供了解决途径。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是电调天线移相器传动回程差产生的原因示意图；
图2是本发明中天线电下倾角为0°～4°回程差的非线性行程图；
图3是本发明中偏置摇杆滑块机构应用于指针式移相器的示意图。
图中：1、主动件，2、从动件，3、转式指针，4、传输线，5、刚性连杆，6、刚性滑块，7、刚性转轴；
A = 天线电下倾角范围内的直线移动距离（对应移相器准确刻度）(mm)；
B = 实际移动距离(mm)；
△X= 电调天线移相器传动始末位置时的回程差(mm)；
L = 不同角度对应的非线性距离(mm)。
具体实施方式
下面参照附图1～3，对本发明作进一步说明。
图1是电调天线移相器传动回程差产生的原因示意图，在高速情况下，惯性力不能被阻尼力抵消；只考虑在均匀平稳传动情况下的回程差，这也与电调天线电机的实际工作条件相符。在电机传动过程中由于主动件1和从动件2存在配合间隙及弹性变形，在主动件回程一定距离H时，理想情况下从动件回程距离减小一个在此距离内存在的最大间隙△X（电调天线移相器传动始末位置时的回程差）。
天线回程差的测量可以通过退回到同一位置的两次尺寸差，可以用位置划线方式来确定数值。
图2所示，以天线电下倾角为0°～4°指针式移相器为例：
移相器的辐射单元的辐相分布对称，沿直线传动的间隙大小也应该是左右对称，可以理解在传动过程中产生的始末位置的回程差相同。此移相器对应的刻度为非线性。
天线电下倾角移动距离A等于从动件2的移动距离分别为: L0-1，L1-2，L2-3，L3-4；
其中B=A+△X，实际移动距离B增加一个始末位置回程差△X；
主动件1从左往右侧传动距离分别为：L0-1+△X,L1-2，L2-3， L3-4；
主动件1从右往左侧传动距离分别为：L0-1,L1-2，L2-3， L3-4 + △X；
主动件1移动不同方向但保证从动件2停留相同角度情况下，主动件1位置除了始末点，其余位置一一不对应；因此手持控制器的输入值不能选择实际移动距离B对应的刻度，而只能考虑选择A对应的刻度但需要补偿始末位置回程差△X。
当采用指针式移相器时，电调天线移相器传动中回程差的消除方法包括如下步骤：
1）对电调天线移相器进行手持控制器校准时，以0°～4°天线电下倾角为例，输入0°～4°天线电下倾角范围内的直线移动距离A换算的圈数，同时将始末位置回程差△X设置为换算成圈数的补偿回程差，单校准后停留在限位的初始位置，双校准后停留在始或末两端位置(校准的目的是保证主动件在初始位置的准确性)；
2）将控制标尺的刻度设计成天线电下倾角移动距离A对应的刻度，但其中始末两端刻度各增加△X/2,使标尺刻度间最大距离等于天线电下倾角实际移动距离B；
其中△X表示电调天线移相器传动始末位置时的回程差；A表示天线电下倾角范围内的直线移动距离；B表示天线电下倾角实际移动距离。
介质移相器消除回程差方法和指针式移相器的消除回程差方法相同。
用手持控制器选取所要移动的角度时，单校准情况下可以保证从限位端开始同向传动(途中可暂停，但不可外力介入、也不能更换方向)时的角度准确，理论上末端回程时也可以保证角度准确（前提是末端没有外力介入—由于末端未限位不能杜绝位置偏差），末端可不作为初始传动位置。双校准情况下可以保证从始或末两端开始传动(途中可暂停，但不可外力介入、也不能更换方向)到其他角度时的准确。传动停在中间某个位置，如果回程，虽然能够补偿设置后的回程差，但由于不同位置的回程差不同≠△X，也会使位置精度不准确。
由于介质移相器调整角度时对应的刻度是线性相等的；
理论上讲传动过程中每一个位置存在的回程差△X都相同，因此不存在指针式移相器的局限性，在没有外力介入情况下行程途中反向传动仍可以保证下一位置的准确。由于指针式移相器传动到中间某一刻度时的回程差没有一致性，可以通过提高产生非线性回程差位置(移相器传动转接处)的配合精度和配合强度，最大程度杜绝回程差的产生原因。提高配合强度需要在配合位置保证刚性连接，涉及到的零件需要选择刚性材料。非线性运动转换成直线运动配合处选择线接触或孔轴接触等高精度配合方式，使在传动过程中每个角度位置的回程差数值尽量做到一致。
选用线性齿轮齿条机构提高配合精度，线性齿轮齿条机构的齿轮齿条啮合为线接触,齿条是输入件移动方向与电机传动方向一致，齿轮是输出件保证与移相器耦合方向一致。
优先地，选用偏置摇杆滑块机构提高配合精度，如图3所示，刚性转轴7旋转作为连接件，刚性滑块6做往返直线运动方向与电机传动一致是输出件，刚性滑块6推动刚性连杆5，刚性连杆5带动转式指针3沿着轴心旋转实现与传输线4的耦合。其中刚性连杆5需加长以满足摇杆滑块机构，此机构可以使转式指针3传动更平稳。传动转接处为孔轴接触，提高了配合精度，而且相比于线性齿轮齿条结构，此结构的材料成本更低。
不同的手持控制器设置的参数名称不同，但调节思路相同；非线性回程差的消除在于提高产生非线性回程差位置的配合精度和配合强度，配合处选择线接触或孔轴接触等高精度配合，如果有其他结构方式也可以替代。

Claims (4)

1.种电调天线移相器传动中回程差的消除方法，其特征在于，当采用指针式移相器时，电调天线移相器传动中回程差的消除方法包括如下步骤：
1）对电调天线移相器进行手持控制器校准时，输入天线电下倾角范围内的直线移动距离A换算的圈数，同时将始末位置回程差△X设置为换算成圈数的补偿回程差，单校准后停留在限位的初始位置，双校准后停留在始或末两端位置；
2）将控制标尺的刻度设计成天线电下倾角移动距离A对应的刻度，但其中始末两端刻度各增加△X/2,使标尺刻度间最大距离等于天线电下倾角实际移动距离B；
其中△X表示电调天线移相器传动始末位置时的回程差；A表示天线电下倾角范围内的直线移动距离；B表示天线电下倾角实际移动距离。
2.据权利要求1所述的电调天线移相器传动中回程差的消除方法，其特征在于，当采用介质移相器时，电调天线移相器传动中回程差的消除方法和步骤1）以及步骤2）所述的指针式移相器的消除回程差方法相同。
3.据权利要求1所述的电调天线移相器传动中回程差的消除方法，其特征在于，采用线性齿轮齿条机构提高移相器传动转接处配合精度，线性齿轮齿条机构的齿轮齿条啮合为线接触,齿条是输入件移动方向与电机传动方向一致，齿轮是输出件保证与移相器耦合方向一致。
4.据权利要求1所述的电调天线移相器传动中回程差的消除方法，其特征在于，采用偏置摇杆滑块机构提高移相器传动转接处配合精度，在偏置摇杆滑块机构中，刚性转轴旋转作为连接件，刚性滑块做往返直线运动方向与电机传动一致是输出件，刚性滑块推动刚性连杆，刚性连杆带动转式指针沿着轴心旋转实现与传输线的耦合；其中刚性连杆加长以满足摇杆滑块机构。
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