CN108432040A - 包含波束成形装置的天线 - Google Patents

Abstract

一种包含多波束成形装置的天线，包括：至少一个驱动装置，至少有一个转换装置，至少有一个输出装置，至少有一个选择装置；所述驱动装置包括第一驱动轴和第二驱动轴；所述转换装置包括至少两个从动件；所述输出装置包括至少两个输出件；所述选择装置包括至少一个选择件；所述第一驱动轴用于控制所述选择件；所述选择件用于在所述第一驱动轴的控制下，触发所述从动件和所述输出件之间连接或断开；所述第二驱动轴用于驱动所述从动件，所述从动件和所述输出件之间连接时，所述从动件用于在所述第二驱动轴的驱动下，带动所述输出件转动；所述输出件用于驱动负载。上述天线可以实现多波束基站天线下倾角控制装置的简化，减少了控制装置的数量。传统的一个驱动装置驱动一个负载的方式，多波束基站天线下倾角控制装置需要多个，上述方案只需要一个控制装置，从而降低了天线的成本。

Description

包含波束成形装置的天线 技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及包含波束成形装置的天线。

背景技术

移动通信中的小区信号覆盖是通过在基站处安装基站天线并使波束覆盖规划区域来实现的。根据小区地理特征、用户分布等因素的变化，基站天线波束的辐射方向需要调整。辐射方向的调整通常包含垂直维度的波束下倾角和水平维度的波束方位角。

垂直下倾角和水平方位角的调节根据实现方案可分为两类：第一类为通过机械装置调节整个基站天线的物理位置；第二类为基站天线的物理位置不变，通过调节天线内部移相器使得天线内部各单元的信号相位变化，从而实现波束指向变化。第一类方案一般通过在基站天线的安装支架上设计可旋转装置并在天线内设计电控的动力输出装置来实现。第二类方案一般通过在天线内设计连接各单元的移相器和可控制移相器各输出口相位的控制器，即机械可调电下倾角(mechnical electrical tilt，简称MET)装置或远程电调下倾角(remote electrical tilt，简称RET)装置来实现。

随着移动通信的制式和频段不断增多，站点资源获取越来越困难，站点共享(即各网络运营商共享同一个站点位置)成为运营商的主要诉求。在站点共享的情况下，为了避免基站塔顶安装过多不同频段的天线从而造成视觉污染以及增加基站塔的承重负担，所以多频天线，即一个天线集成多个频段，已成为基站天线发展的重要趋势。为了使多频天线能够具有上述的波束指向调节功能，显然第一类物理调节方案无法满足，而第二类方案需要给天线内每个频段安装移相器和相应的MET或RET装置。使用第二类方案会面临天线内部控制装置过多，天线体积显著增大等缺陷。这种缺陷对于集成射频拉远单元(remote radio unit，简称RRU)的多频天线，如有源天线处理单元(active antenna unit，简称AAU)，显得尤为突出，因为多频天线本身体积较单频天线要大，而集成了RRU后整体尺寸进一步增大，这对于塔顶设备的环境可靠性(比如风载性能)形成了挑战。其次以AAU为代表的多波束天线，为了保证用户宽带接入特性的稳定，用户级波束必须根据用户分布特征实时变化，这就要求多波束成形装置具有快速相应能力。基于上述技术原 因，实现多驱动MET或RET装置的小型化和快速响应是此类天线成功应用的基本诉求。

发明内容

本发明实施例提供了包含多波束成形装置的天线，可以实现多波束基站天线下倾角控制装置的简化，减少了控制装置的数量，降低天线的成本。

第一方面，提供了一种包含多波束成形装置的天线，其特征在于，所述天线包括：

所述天线包括至少一个驱动装置，至少有一个转换装置，至少有一个输出装置，至少有一个选择装置；

所述驱动装置包括第一驱动轴和第二驱动轴；所述转换装置包括至少两个从动件；所述输出装置包括至少两个输出件；所述选择装置包括至少一个选择件；

所述第一驱动轴用于控制所述选择件；所述选择件用于在所述第一驱动轴的控制下，触发所述从动件和所述输出件之间连接或断开；所述第二驱动轴用于驱动所述从动件，所述从动件和所述输出件之间连接时，所述从动件用于在所述第二驱动轴的驱动下，带动所述输出件转动；所述输出件用于驱动负载。

在第一种可能的实现方式中，所述选择件包括一个圆柱杆，所述圆柱杆上有至少一个凸轮轴，所述第一驱动轴用于控制所述选择件包括：所述圆柱杆在所述第一驱动轴驱动下转动，以使得所述凸轮轴转动；

所述选择件用于在所述第一驱动轴的控制下，触发所述从动件和所述输出件之间连接或断开包括：所述凸轮轴转动至与所述从动件接触，所述凸轮轴推动所述从动件，所述从动件在所述凸轮轴的推动下移动至和所述输出件连接，所述凸轮轴转动至与所述从动件分开，所述从动件和所述输出件断开连接。

在第二种可能的实现方式中，所述选择件包括一个螺纹杆，所述螺纹杆上有至少一个滑动件，所述第一驱动轴用于控制所述选择件包括：所述螺纹杆在所述第一驱动轴驱动下转动，以使得所述滑动件沿所述螺纹杆移动；

所述选择件用于在所述第一驱动轴的控制下，触发所述从动件和所述输出件之间连接或断开包括：所述滑动件移动至于所述从动件接触，所述滑动 件驱动所述从动件，所述从动件在所述滑动件的驱动下移动至和所述输出件连接，所述滑动件移动至与所述从动件分开，所述从动件和所述输出件断开连接。

在第三种可能的实现方式中，所述选择件包括一个电磁元件，所述第一驱动轴用于控制所述选择件包括：所述第一驱动轴为电磁装置，所述电磁元件和所述电磁装置连接，所述电磁装置通电后，控制所述电磁元件移动；

所述选择件用于在所述第一驱动轴的控制下，触发所述从动件和所述输出件之间连接或断开包括：所述电磁元件转动至与所述从动件接触，所述电磁元件推动所述从动件，所述从动件在所述电磁元件的推动下移动至和所述输出件连接，所述凸轮轴转动至与所述从动件分开，所述从动件和所述输出件断开连接。

在第四种可能的实现方式中，结合第一方面或第一方面的第一至三任一种可能的实现方式，所述至少一个输出件，布局在同一个平面内；所述从动件用于在所述第二驱动轴的驱动下，带动所述输出件转动包括：所述从动件A端面和所述输出件B端面均有凸出的齿，所述齿按圆周方向分布。所述从动件A端面的所述凸出齿与所述输出件B端面的所述凸出齿所形成的齿槽契合，使得所述从动见带动所述实现输出件转动。

在第五种可能的实现方式中，结合第一方面或第一方面的第一至四种任一种可能的实现方式，所述至少一个输出件，布局在同一个平面内；所述从动件用于在所述第二驱动轴的驱动下，带动所述输出件转动包括：所述从动件A端面和所述输出件B端面均有凸出的齿，所述齿按圆周方向分布。所述从动件A端面的所述凸出齿与所述输出件B端面的所述凸出齿所形成的齿槽契合，使得所述从动见带动所述实现输出件转动。

在第六种可能的实现方式中，结合第一方面或第一方面的第一至四种任一种可能的实现方式，所述选择装置还包括回位件，用于当所述选择件和所述从动件不接触时，将所述从动件与所述输出件的连接断开。

在第七种可能的实现方式中，结合第二方面的第一种可能的实现方式，所述选择装置包括多个所述凸轮轴，多个所述凸轮轴之间不再同一平面并且相对一定角度分布。

在第八种可能的实现方式中，所述负载是移相器，或者天线反射板，或者天线反射板的可活动结构件。

本发明可以实现多波束基站天线下倾角控制装置的简化，减少了控制装置的数量。传统的一个驱动装置驱动1个负载的方式，多波束基站天线下倾角控制装置需要多个。本发明只需要一个控制装置，从而降低了天线的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的的天线结构示意图；

图2是根据本发明实施例的驱动装置示意图；

图3是根据本发明实施例的天线结构局部示意图；

图4是根据本发明实施例的另一天线结构示意图；

图5是根据本发明实施例的另一天线结构示意图；

图6是根据本发明实施例的另一天线结构局部示意图；

图7是根据本发明实施例的另一天线结构局部结构示意图；

图8是根据本发明实施例的从动件与输出件连接示意图；

图9是根据本发明实施例的另一天线结构示意图；

图10是根据本发明实施例的另一天线结构局部示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

应理解，本发明实施例的技术方案可以应用于各种通信系统，例如：全球移动通讯(Global System of Mobile communication，简称为“GSM”)系统、码分多址(Code Division Multiple Access，简称为“CDMA”)系统、宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称为“WCDMA”)系统、 通用分组无线业务(General Packet Radio Service，简称为“GPRS”)、长期演进(Long Term Evolution，简称为“LTE”)系统、LTE频分双工(Frequency Division Duplex，简称为“FDD”)系统、LTE时分双工(Time Division Duplex，简称为“TDD”)、通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System，简称为“UMTS”)、全球互联微波接入(Worldwide Interoperability for Microwave Access，简称为“WiMAX”)通信系统等。

图1所示为本发明实施例示意图，如图1所示，所述天线包括：

至少一个驱动装置，至少一个选择装置，至少一个转换装置，至少一个输出装置；

所述驱动装置包括第一驱动轴和第二驱动轴；所述选择装置包括至少一个选择件；所述转换装置包括至少两个从动件；所述输出装置包括至少两个输出件；

所述第一驱动轴用于控制所述选择件；所述选择件用于在所述第一驱动轴的控制下，触发所述从动件和所述输出件之间的连接或断开；所述第二驱动轴用于驱动所述从动件，所述从动件和所述输出件之间连接时，所述从动件用于在所述第二驱动轴的驱动下，带动所述输出件转动；所述输出件用于驱动负载。

图1所示的实施例实现了多波束基站天线下倾角控制装置的简化，减少了控制装置的数量。传统的一个驱动装置驱动1个负载的方式，多波束基站天线下倾角控制装置需要多个。因选择装置具有多个选通能力，实现了一个驱动装置对多个输出件的选择性驱动，本发明只需要一个控制装置。从而降低了天线的成本。进一步的，输出装置的输出件近似平行排布，实现了多路输出件的扁平化，降低了输出装置的剖面高度。便于多波束天线的整体小型化

具体的，驱动装置可以是机械驱动装置或者机电驱动装置。图2中所示的实施例的驱动装置为机电驱动装置，该机电驱动装置包括对外接口(如AISG的485接口)，电机，控制板，机械接口和壳体。驱动装置通过机械接口的驱动轴对外驱动负载，如第一驱动轴和第二驱动轴。该机电驱动装置通过对外接口接收控制信号和电源，根据控制信号驱动电机，电机带动第一驱动轴和第二驱动轴转动，从而给选择装置和从动装置提供动力。

驱动装置通过第一驱动轴驱动选择装置，该选择装置可有多种结构形 式。

(1)选择装置可选结构形式之一为凸轮轴结构：

选择装置包括包括至少一个选择件，所述选择件包括一个圆柱杆，所述圆柱杆上有至少一个凸轮轴；如图1、图3和图10中的选择装置所示，第一驱动轴和所述选择件的圆柱杆上分别设置有啮合的齿轮，使得第一驱动轴通过齿轮驱动圆柱杆转动，如凸轮轴的数量为多个，一个凸轮轴对应分别对应一个从动件，多个凸轮轴可分别设置在圆柱杆上的不同的位置，使得在圆柱杆转动到一定位置时，有至少一个凸轮轴至与对应的从动件接触时，同时其它凸轮轴与从动件不接触，从而通过圆柱杆的转动，实现对从动件的选择；所述从动件在所述凸轮轴的推动下移动至和所述输出件连接，所述凸轮轴转动至与所述从动件分开，所述从动件和所述输出件断开连接。

可选的，该凸轮轴的剖面可为等腰梯形，底部设置在圆柱杆的侧面，底部面积可大于顶部面积，使得凸轮轴的两个侧面向内倾斜，从而更有效的在接触从动件的过程中，推动从动件使得从动件和输出件连接。

(2)选择装置可选结构形式之一为滑块结构：

如图4所示，选择装置的第一驱动轴通过一对锥齿轮与驱动装置的第二输出轴耦合连接。第二轴具有螺纹结构，可称为螺纹杆，所述选择装置的选择件也具有螺纹结构，所述选择件与第二轴的螺纹耦合，相对第二轴不可旋转。所述第二驱动轴驱动选择件沿着第二轴的轴线移动。所述选择件与所述换挡装置的联轴器B组成滑块结构，相互接触的工作部分为锥体。所述选择件的移动，可驱动与之接触的联轴器B沿着所述选择装置的锥齿轮A的轴线移动，从而实现联轴器B与从动装置的从动轴的锥齿轮A啮合。联轴器B的移动，也同时压缩一个通过摩擦阻力来锁止联轴器A的复位弹簧组件。

(3)选择装置可选结构形式之一为电磁继电器：

如图5所示，选择件可为电磁继电器。通过电控的电磁继电器完成联轴器B的选通。电磁继电器控制电路将相应的控制信号传递给相应的电磁继电器，获得选通信号的电磁继电器给联轴器B提供动力，实现相应支路的选通，则第一驱动轴的动力可以通过第一输出轴传递给相应支路。

如图3所示，选择装置还具有一个复位弹簧组件，所述选择件的移动，通过锥体滑块结构实现联轴器B沿着所述锥齿轮A的轴线移动，啮合所述锥齿轮A。同时，也压缩这个复位弹簧组件，解除这个复位弹簧组件对联轴 器的A锁止。当所述选择件离开联轴器B，那么，联轴器B在这个复位弹簧组件的作用下与联轴器A脱开。同时，联轴器A也在这个复位弹簧组件的作用下通过摩擦阻力力矩实现对联轴器A的锁止，不容易被转动驱动装置驱动从动件，选择装置通过选择从动件和输出件的连接，从而实现驱动装置选择性地驱动输出装置。

驱动装置对从动件的驱动，可根据不同的从动件类型，采用不同的驱动结构：

(1)可选的，如图1和图6所示，驱动装置中的第二驱动轴可设置有齿轮，第二驱动轴驱动设置有多个齿轮(锥齿轮)的传动杆，传动杆上齿轮的数量和从动件的数量可以相同，从动件上设置有齿轮，第二驱动轴上设置的齿轮和传动杆的齿轮相啮合，第二驱动轴通过一个齿轮，可带动传动杆转动，进而传动杆上的所有齿轮可带动与其齿轮相啮合的从动件转动；

(2)可选的，如图9所示，第二驱动轴将动力直接传递给一组彼此啮合的圆柱齿轮组。当选择装置没有进行选择时，所有圆柱齿轮、和圆柱齿轮相连接的从动件在第一驱动轴的输出动力下转动。

从动件对输出件的驱动，可根据不同的从动件和输出件类型，采用不同的驱动结构：

(1)可选的，如图1和图7中所示的从动件与输出件连接方式，从动件和输出件用于连接的端面均有凸出的齿，齿按圆周方向分布。当从动件被选择装置所选择，该从动件端面的凸出齿部分与输出件端面的凹槽部分(齿槽)咬合，实现当从动件转动时可以驱动输出件转动；

(2)可选的，如图4和图5所示的从动件与输出件连接方式，从动件和输出件为两个配合使用的联轴器，如图8所示的联轴器A和联轴器B，从动件为联轴器A时，输出件为联轴器B；从动件为联轴器B时，输出件为联轴器A。当从动件被选择装置所选择，该从动件与输出件咬合，实现当从动件转动时可以驱动输出件转动。

转换装置包括至少两个从动件，可实现至少两个以上的多个从动件同时工作。如图1和图6所示，转换装置的驱动轮2连接到驱动装置，通过驱动轴，锥齿轮1，锥齿轮2，直齿轮和驱动齿轮，实现多个驱动齿轮同时工作。从动件与驱动齿轮连接，可以在驱动齿轮内沿轴线滑动。多个驱动齿轮带动相应的多个从动件工作。复位弹簧组件使从动件回到初始状态(非工作状态)。 转换装置的结构细节包括驱动轮2，驱动轴，锥齿轮1，锥齿轮2，直齿轮，驱动齿轮，从动件，复位弹簧组件和支撑座。输出装置的输出端连接负载，驱动负载工作，该负载可为移相器。驱动移相器工作，可以实现对天线下倾角的调整。输出装置包括多个输出件，该多个输出件近似平行排布，实现了多路输出件的扁平化，降低了输出装置的剖面高度。便于多波束天线的整体小型化。进一步的，选择装置的从动件与输出件连接或者断开，也近似平行排布，实现多路从动件的扁平化，降低了选装装置的剖面高度。

本发明实施例可以实现多波束基站天线下倾角控制装置的简化，减少了控制装置的数量。传统的一个驱动装置驱动1个负载的方式，多波束基站天线下倾角控制装置需要多个。因选择装置具有多个选通能力，实现了一个驱动装置对多个输出件的选择性驱动，本发明只需要一个控制装置。从而降低了天线的成本。进一步的，输出装置的输出件近似平行排布，实现了多路输出件的扁平化，降低了输出装置的剖面高度，便于多波束天线的整体小型化。

综上所述，驱动装置通过机械接口连接到转换装置和选择装置，转换装置实现同时驱动多个从动件；选择装置实现有选择性的连接或者断开从动件和输出装置的输出件。输出件连接到负载或者移相器。这样，驱动装置通过转换装置和选择装置，有选择性地驱动从动件，从动件驱动输出件，输出件驱动与之连接的负载。在多波束移动通信基站天线中，移相器可以改变多波束移动通信基站天线的电下倾角。输出件连接到多波束移动基站天线的移相器，改变基站天线的下倾角。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。本发明实施例列举的驱动装置、选择装置、转换装置和输出装置，可分别具有不同的结构实现形式，本发明实施例所揭示的天线可由驱动装置、选择装置、转换装置和输出装置各自不同的实现方式组合而成。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装 置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1. 一种包含多波束成形装置的天线，其特征在于，所述天线包括：

   至少一个驱动装置，至少一个选择装置，至少一个转换装置，至少一个输出装置；

   所述驱动装置包括第一驱动轴和第二驱动轴；所述选择装置包括至少一个选择件；所述转换装置包括至少两个从动件；所述输出装置包括至少两个输出件；

   所述第一驱动轴用于控制所述选择件；所述选择件用于在所述第一驱动轴的控制下，触发所述从动件和所述输出件之间的连接或断开；所述第二驱动轴用于驱动所述从动件，所述从动件和所述输出件之间连接时，所述从动件用于在所述第二驱动轴的驱动下，带动所述输出件转动；所述输出件用于驱动负载。
2. 根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述选择件包括一个圆柱杆，所述圆柱杆上有至少一个凸轮轴，所述第一驱动轴用于控制所述选择件包括：所述圆柱杆在所述第一驱动轴驱动下转动，以使得所述凸轮轴转动；

   所述选择件用于在所述第一驱动轴的控制下，触发所述从动件和所述输出件之间的连接或断开包括：所述凸轮轴转动至与所述从动件接触，所述凸轮轴推动所述从动件，所述从动件在所述凸轮轴的推动下移动至和所述输出件连接，所述凸轮轴转动至与所述从动件分开，所述从动件和所述输出件断开连接。
3. 根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述选择件包括一个螺纹杆，所述螺纹杆上有至少一个滑动件，所述第一驱动轴用于控制所述选择件包括：所述螺纹杆在所述第一驱动轴驱动下转动，以使得所述滑动件沿所述螺纹杆移动；

   所述选择件用于在所述第一驱动轴的控制下，触发所述从动件和所述输出件之间连接或断开包括：所述滑动件移动至于所述从动件接触，所述滑动件驱动所述从动件，所述从动件在所述滑动件的驱动下移动至和所述输出件连接，所述滑动件移动至与所述从动件分开，所述从动件和所述输出件断开连接。
4. 根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述选择件包括一个电磁元件，所述第一驱动轴用于控制所述选择件包括：所述第一驱动轴为电磁装 置，所述电磁元件和所述电磁装置连接，所述电磁装置通电后，控制所述电磁元件移动；

   所述选择件用于在所述第一驱动轴的控制下，触发所述从动件和所述输出件之间连接或断开包括：所述电磁元件转动至与所述从动件接触，所述电磁元件推动所述从动件，所述从动件在所述电磁元件的推动下移动至和所述输出件连接，所述凸轮轴转动至与所述从动件分开，所述从动件和所述输出件断开连接。
5. 根据权利要求1至4任一所述的天线，其特征在于，所述至少一个输出件，布局在同一个平面内；所述从动件用于在所述第二驱动轴的驱动下，带动所述输出件转动包括：所述从动件A端面和所述输出件B端面均有凸出的齿，所述齿按圆周方向分布。所述从动件A端面的所述凸出齿与所述输出件B端面的所述凸出齿所形成的齿槽契合，使得所述从动见带动所述实现输出件转动。
6. 根据权利要求1至4任一所述的天线，其特征在于：所述至少一个输出件，布局在同一个平面内；所述从动件用于在所述第二驱动轴的驱动下，带动所述输出件转动包括：所述从动件A端面和所述输出件B端面均有凸出的齿，所述齿按圆周方向分布。所述从动件A端面的所述凸出齿与所述输出件B端面的所述凸出齿所形成的齿槽契合，使得所述从动见带动所述实现输出件转动。
7. 根据权利要求1至6任一所述的天线，其特征在于：所述选择装置还包括回位件，用于当所述选择件和所述从动件不接触时，将所述从动件与所述输出件的连接断开。
8. 根据权利要求1、2、5、6和7任一所述的天线，其特征在于，所述选择装置包括多个所述凸轮轴，多个所述凸轮轴之间不再同一平面并且相对一定角度分布。
9. 根据权利要求1至8任一所述的天线，其特征在于，所述负载是移相器，或者天线反射板，或者天线反射板的可活动结构件。