发明内容
为克服上述现有的天线波束调节装置传动复杂,装配和施工难度大的问题或者至少部分地解决上述问题,本发明实施例提供一种多频多端口基站天线及其波束调节方法及装置。
根据本发明实施例的第一方面,提供一种多频多端口基站天线,包括:
控制器、反射板、天线辐射单元组件、传动切换装置和波束调节传动组件;
其中,所述控制器与所述传动切换装置相连,所述传动切换装置和所述反射板相连,所述天线辐射单元组件固定在所述反射板上;
所述天线辐射单元组件包括一个或多个辐射单元;
所述传动切换装置包括档位调节组件和档位传动组件,所述档位调节组件和所述档位传动组在水平方向上相邻;
所述控制器用于对所述传动切换装置进行控制,使得所述档位调节组件通过所述档位传动组件对所述波束调节传动组件进行换挡,以及所述档位传动组件带动换挡到的所述波束调节传动组件进行运动,以使所述波束调节传动组件对所述辐射单元发射的波束进行调节。
根据本发明实施例第二方面提供一种基于上述任一所述多频多端口基站天线的波束调节方法,包括:
控制器接收并识别网关中心发送的指令,并将所述指令发送给档位调节组件的步进电机上,以使所述步进电机带动调节螺杆转动,驱动所述调节螺杆上的滑块直线移动,直到所述步进电机上的传感器监测到所述步进电机旋转到所述指令中的预设圈数,所述步进电机停止工作,所述档位调节组件中的调节滑块停止移动;
所述控制器将所述指令发送给所述档位传动组件的步进电机上,以使所述步进电机带动所述档位传动组件中的履带皮条转动,所述履带皮条带动所述档位传动组件中的档位调节涡轮杆转动,所述档位调节涡轮杆带动波束调节传动组件进行运动,以使所述波束调节传动组件对所述辐射单元发射的波束进行调节。
本发明实施例提供一种多频多端口基站天线及其波束调节方法,该方法通过使用可插拔的控制器对传动切换装置进行控制,使得档位调节组件通过档位传动组件对波束调节传动组件进行换挡,以及档位传动组件带动换挡到的波束调节传动组件进行运动,以使波束调节传动组件对辐射单元发射的波束进行调节,实现多频多端口基站天线的移动覆盖。一方面,通过换挡调节,减少了多频多端口天线的电机数量,节约了成本;另一方面,采用可插拔的控制器,体积更小,能够大大优化天线端面布局,具有控制器可随时拆卸的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图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为本发明实施例提供的多频多端口基站天线的正面立体结构示意图;
图2为本发明实施例提供的多频多端口基站天线的背面去天线罩侧视结构示意图;
图3为本发明实施例提供的多频多端口基站天线的正面去天线罩立体结构示意图;
图4为本发明实施例提供的多频多端口基站天线的控制换挡传动侧视结构示意图;
图5为本发明实施例提供的多频多端口基站天线的控制换挡传动正视结构示意图;
图6为本发明实施例提供的多频多端口基站天线的换挡传动组件的正面结构示意图;
图7为本发明实施例提供的多频多端口基站天线的换挡传动组件的侧视结构示意图;
图8为本发明实施例提供的基于多频多端口基站天线的波束调节方法的控制原理图;
1-下端盖组件,11-下端盖,12-射频接头,13-下端盖支撑柱,14传动涡轮,15-天线罩;
2-上端盖组件,21-上端盖,22-上端反射板上固定件;
3-天线反射板组件,31-反射板,32-反射板上支撑柱,33-反射板下支撑柱;
4-辐射单元,41-低频辐射单元,42-高频辐射单元;
5-天线移相器馈网组件,51-移相器腔体,52-PCB电路板,53-介质板,54-拉杆,55-介质板转接件,56-同轴线缆;
6-分布式控制组件,61-步进电机,62-步进电机卡槽,63-步进电机固定座,64-控制器,65-可插拔控制器排线;
7-档位调节组件,71-调节螺杆,72-调节滑块,73-调节滑块导向杆,74-螺杆固定座,75-螺杆止位座;
8-档位传动组件,81-履带皮条,82-压带轮,83-涡轮杆,84-弹簧,85-涡轮杆固定座;
9-电下倾传动组件,91-螺杆,92-螺杆固定座,93-螺杆滑块,94-螺杆止位座;95-拉杆;
10-水平方位角传动组件,101-水平方位角涡轮杆,102-水平方位角涡轮杆止位座,103-涡轮止位座。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图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。
在本发明的一个实施例中提供一种多频多端口基站天线,图1为本发明实施例提供的多频多端口基站天线的结构示意图,包括:下端盖组件1、上端盖组件2、天线反射板组件3、天线辐射单元组4、分布式电机传动组件6、传动切换装置和波束调节传动组件;
其中,基站天线的下端盖组件1包括下端盖11、下端反射板下固定组件、射频接头12和天线罩15,射频接头12和控制器64插入下端盖11中。下端反射板固定组件包括下端盖支撑柱13和下端盖传动涡轮14,下端盖传动涡轮14固定在支撑柱13上,下端盖传动涡轮14不可转动。下端反射板下固定组件安装在下端盖11的背面。
上端盖组件2包括上端盖21和上端反射板上固定件22,上端盖反射板上固定件22固定在上端盖21上,如图2所示。下端盖组件1和上端盖组件2均固定在天线罩15上,天线反射板组件3位于下端盖11和上端盖21之间。
天线反射板组件3包括反射板31、反射板上支撑柱32、反射板下支撑柱33,反射板上支撑柱32固定在反射板31的背面上端,反射板下支撑柱33固定在反射板31的背面下端。反射板上支撑柱32与上端反射板上固定件22嵌套连接,可灵活旋转;反射板下支撑柱33与下端盖支撑柱13嵌套连接,可灵活旋转。上端反射板上固定件22与下端盖支撑柱13位于同一轴线上,天线反射板组件3可绕这一轴线做圆弧转动。
如图3所示,天线辐射单元组件4包括一个或多个辐射单元,天线辐射单元组件中包括多种频率的辐射单元,如低频辐射单元41和高频辐射单元42。低频辐射单元41和高频辐射单元42均固定在反射板31上。低频辐射单元41和高频辐射单元42按照一定的规律排列,可并列,可嵌套。
分布式电机传动组件6包括步进电机61、步进电机卡槽62、步进电机固定座63和控制器组件64,如图4所示。分布式电机传动组件6固定在反射板31的背面,步进电机卡槽62与步进电机61紧密连接。步进电机61转动时,步进电机卡槽62同步转动,步进电机61通过两个步进电机固定座63固定在反射板31背面。分布式电机传动组件6固定在反射板31背面。本实施例使用分布式电机传动组件6布局驱动换挡传动。
控制器组件包括可插拔控制器64和可插拔控制器排线65,可插拔控制器64通过可插拔控制器排线65与步进电机61连接,实现控制器排线65与步进电机61的分开步进,控制信号的传输。控制器64与传动切换装置相连,传动切换装置和反射板31相连,控制器64可以为可插拔控制器(Remote Control Units,RCU)。传动切换装置包括档位调节组件7和档位传动组件8,档位调节组件7和档位传动组8在水平方向上相邻,如图5所示。本实施例包括两个分布式电机传动组件6,分别用于档位调节组件7和档位传动组8的传动。
控制器64用于通过对分布式电机传动组件6进行控制实现对传动切换装置的控制,使得档位调节组件7通过档位传动组件8对波束调节传动组件进行换挡,以及档位传动组件8带动换挡到的波束调节传动组件进行运动,以使波束调节传动组件对辐射单元4发射的波束进行调节。
本实施例控制器与电机分离,控制器实现模块化,可独立插拔,体积更小,装配方便,可根据实际使用需要更换电调天线控制器,避免因控制器故障而报废正面天线。相对于外置天线控制器、控制器与电机一体的模块,本发明的控制器模块端面体积要小得多,节约了端面的安装空间,使端面更加的美观,同时流出更多的空间来放置射频接头。控制器与电机的分离让电机的布置更加的灵活,可以优化天线反射板上的结构空间。
本实施例通过使用可插拔的控制器对传动切换装置进行控制,使得档位调节组件通过档位传动组件对波束调节传动组件进行换挡,以及档位传动组件带动换挡到的波束调节传动组件进行运动,以使波束调节传动组件对辐射单元发射的波束进行调节,实现多频多端口基站天线的移动覆盖。一方面,通过换挡调节,减少了多频多端口天线的电机数量,节约了成本;另一方面,采用可插拔的控制器,体积更小,能够大大优化天线端面布局,具有控制器可随时拆卸的优点。
在上述实施例的基础上,本实施例中所述档位调节组件7的传动部分包括分布式电机传动组件6、调节螺杆71、调节滑块72和调节滑块的导向杆73、螺杆固定座74和螺杆止位座75,涉及到螺纹传动和滑块传动,如图6所示。
其中,档位调节组件上的步进电机61的卡槽插入调节螺杆71的一端内,与调节螺杆71的内槽齿合,以在步进电机61转动时直接将动力输入到调节螺杆上。
调节滑块72具有内螺纹,安装在调节螺杆71上。当调节螺杆转动时,调节滑块72在导向杆71的牵引下沿着调节螺杆直线移动,碰触档位传动组件,以通过档位传动组件对波束调节传动组件进行换挡。调节螺杆和调节滑块经过螺纹传动将圆周运动转换为直线运动,从而推动调节滑块运动,调节滑块在导向杆的牵引下直线运动,不随螺杆圆周转动。
在上述实施例的基础上,本实施例中调节滑块72的一边有三角形凸起,另一边有导向孔,导向孔的形状可以为圆柱体。如图7所示,导向杆3穿过调节滑块72的导向孔,两端分别固定在螺杆固定座74和螺杆止位座上75。螺杆固定座74上有U形卡槽,螺杆止位座75上有圆形孔洞。调节螺杆71的一端卡进螺杆固定座74的U形卡槽,另一端穿过螺杆止位座75的孔洞。螺杆固定座74和螺杆止位座75均固定在反射板31的背面,而且调节螺杆71与一个步进电机61连接。
在上述实施例的基础上,本实施例中所述档位传动组件8包括分布式电机传动组件61、履带皮条81、压带轮82、多个档位调节涡轮杆83、弹簧84和涡轮杆固定座85,涉及到直齿传动、涡轮杆传动、履带皮条传动和螺纹传动,如图6和图7所示。
其中,档位传动组件8中步进电机的卡槽插进涡轮的中心,带动涡轮转动。档位传动组件8中步进电机上的涡轮直齿与履带皮条上的直齿轮咬合,进而将动力输入到履带皮条81上,步进电机转动时带动履带皮条81转动。
多个档位调节涡轮杆83均位于履带皮条81中,并呈水平直线均匀排列,档位调节涡轮杆83固定在反射板31上。履带皮条81上的直齿与所有档位调节涡轮杆83上的涡轮齿齿合,当履带皮条81转动时,带动所有档位调节涡轮杆83同时开始转动。档位调节涡轮杆83固定在涡轮杆固定座85上,涡轮杆固定座85将档位调节涡轮杆83固定在反射板31的背面。
在履带皮条81上每相邻两个档位调节涡轮杆83之间压有一个压带轮82。在压带轮82的作用下,履带皮条81上的直齿与所有档位调节涡轮杆83上的涡轮齿都牢固齿合,避免松脱和移位。在每个档位调节涡轮杆83靠近档位调节组件7一边的位置上装有弹簧84,使档位调节涡轮杆83能够在垂直方向上运动。档位调节涡轮杆83在弹簧84的轴线方向可来回活动。
在上述实施例的基础上,本实施例中所述波束调节传动组件包括电下倾角转动组件9和水平方位角传动组件10,如图5所示。
其中,所述电下倾角转动组件9和所述水平方位角传动组件10位于档位调节涡轮杆83不靠近档位调节组件7一边的轴线上;电下倾角转动组件9用于对波束的下倾角进行调节;水平方位角传动组件10用于对波束的水平方位角进行调节。
本实施例根据实际话务量需求,采用分布式电机换挡传动,利用换挡传动组件实现天线的水平面方位角和电下倾角的调节,兼顾多频多端口基站天线的性能,同时还可以方便快捷进行相对水平面正负方向旋转和电下倾角的调节,从而实现无线网络和通讯信号的移动式覆盖,大大提高基站天线的容量,提供更优的通讯信号,容纳更多的客户使用。本实施例中电下倾角传动组件和水平方位角组件独立运行,互不干扰,简化了传动结构,使结构件更简洁可靠。
在上述实施例的基础上,本实施例中电下倾角转动组件9包括螺杆91、螺杆固定座92、螺杆滑块93、螺杆止位座94和拉杆95,如图7所示。
其中,螺杆滑块93有内螺纹,电下倾角转动组件9中的螺杆91旋进螺杆滑块93内。拉杆95的一端嵌入螺杆滑块93内,所述拉杆95的另一端与天线移相器馈网组件5中的介质板转接件55连接。
当调节滑块72将电下倾角传动组件9前的档位调节涡轮杆83推入电下倾传动组件9的螺杆91中时,档位调节涡轮杆83直接将动力输入到传动螺杆91上,螺杆91与螺杆滑块93经过螺纹传动将圆周运动转换为直线运动。螺杆滑块3与拉杆95相连,带动拉杆直线运动。拉杆95与天线移相器馈网组件5中的介质板转接件55连接,从而带动介质板53移动,实现对波束的下倾角进行调节。螺杆91固定在螺杆固定座92和螺杆止位座94上。
在上述实施例的基础上,本实施例中天线移相器馈网组件5包括移相器腔体51、PCB电路板52、两片介质板53、介质片拉杆54、介质板转接件55和同轴线缆56,如图3所示。
其中,PCB电路板52在两片介质板53中间,且介质板53可滑动。PCB电路板52和介质板53位于移相器腔体51中间。同轴线缆56的一端与移相器腔体51连接,另一端与辐射单元连接。不同的档位传动组件8带动其前方的天线移相器馈网组件5中同轴线缆56连接的辐射单元不同,从而实现对指定辐射单元发射波束的下倾角进行调节。基站天线的射频接头12的线缆与移相器腔体51连接。
介质板拉杆54连接在介质板53上,介质板转接件55与介质片拉杆54和电下倾角转动组件9中的拉杆95连接。当拉杆95带动介质板53移动时,改变了介质板53和PCB电路板52之间的接触面积,可实现对波束的下倾角进行调节。
在上述实施例的基础上,本实施例中所述水平方位角传动组件10包括水平方位角涡轮杆101、涡轮杆固定座102、涡轮杆止位座103,主要由水平方位角涡轮杆101传动,涉及到直齿齿轮传动,如图7所示。
其中,水平方位角涡轮杆101包括涡轮齿盘和轴杆,水平方位角涡轮杆101支撑在涡轮固定座102和涡轮止位座103上。涡轮固定座102和涡轮止位座103均固定在反射板背面。
水平方位角涡轮杆101中的涡轮齿盘与下端盖支撑柱上的涡轮齿盘咬合。下端盖支撑柱上的涡轮齿盘固定不动。当调节滑块72将水平方位角传动组件10前的档位调节涡轮杆83推入水平方位角涡轮杆101中时,水平方位角涡轮杆开始转动,水平方位角涡轮杆中的涡轮齿盘带动反射板上的辐射单元沿着下端盖支撑柱上的涡轮齿盘做圆弧运动,如图4所示,实现对波束的水平方位角进行调节。
本实施例中控制器控制电机将动力经过齿轮传动实现换向,后利用涡轮杆传动,涡轮杆上有齿轮,利用涡轮杆的大传动比,可以满足角度调整的精度要求;采用步进电机,可以实现自锁功能,避免水平方位角调节角度后发生转动,保证了传动的可靠性。波束的水平方位角调节后,反射板处于与水平方位成预设角度范围内的任意位置,预设角度范围可以为±45°之间的角度,即可满足实际的应用需求。
在本发明的一个实施例中提供一种基于上述任一多频多端口基站天线实施例的波束调节方法,图8为本发明实施例提供的基于多频多端口基站天线的波束调节方法的控制原理图,包括:
控制器接收并识别网关中心发送的指令,并将所述指令发送给档位调节组件的步进电机上,以使所述步进电机带动调节螺杆转动,驱动所述调节螺杆上的滑块直线移动,直到所述步进电机上的传感器监测到所述步进电机旋转到所述指令中的预设圈数,所述步进电机停止工作,所述档位调节组件中的调节滑块停止移动;
现描述本实施例中控制器的原理及工作方式。网管中心发送指令到控制器,控制器识别后将指令中相应的ID序列号输送到控制器的驱动芯片。控制器驱动芯片将指令先发送到换挡调节传动组件的步进电机上,步进电机上有传感器,用于检测步进电机转动的圈数。步进电机带动档位调节螺杆转动,驱动调节螺杆上的滑块直线移动。步进电机旋转到指定的圈数,即指令中的预设圈数后,步进电机将脉冲信号实时反馈到控制驱动芯片,控制驱动芯片发送指令,步进电机停止工作,档位调节滑块停在指定的位置上。
所述控制器将所述指令发送给所述档位传动组件的步进电机上,以使所述步进电机带动所述档位传动组件中的履带皮条转动,所述履带皮条带动所述档位传动组件中的档位调节涡轮杆转动,所述档位调节涡轮杆带动波束调节传动组件进行运动,以使所述波束调节传动组件对所述辐射单元发射的波束进行调节。
档位调节组件上的步进电机停止工作后,控制器驱动芯片将指令再发送到档位传动组件的步进电机上,档位传动组件的步进电机同样有传感器。档位传动组件中的步进电机转动,带动履带皮条转动,履带皮条齿轮与所有的活动涡轮杆齿轮咬合,进而带动所有的档位传动组件的涡轮杆转动。档位调节涡轮杆带动波束调节传动组件进行运动,以使波束调节传动组件对辐射单元发射的波束进行调节。
在上述实施例的基础上,本实施例中所述档位调节涡轮杆带动波束调节传动组件进行运动,以使所述波束调节传动组件对所述辐射单元发射的波束进行调节的步骤具体包括:当所述控制器接收到的指令为波束下倾角调节指令时,所述调节滑块停止在电下倾角传动组件前的档位调节涡轮杆的前面,所述调节滑块上的凸台将其前面的档位调节涡轮杆推入所述电下倾传动组件的螺杆中,以使所述档位调节涡轮杆带动所述电下倾传动组件的螺杆转动,拉动天线移相器馈网组件中的介质板移动,以对基站天线发射的波束的下倾角进行调节;
档位传动组件的步进电机转动,带动所有的档位调节涡轮杆转动,然而只有被调节滑块推动的档位调节涡轮杆才能带动相应的电下倾传动螺杆转动,拉动天线移相器馈网组件中的介质板移动,实现波束下倾角的调节。
当所述控制器接收到的指令为波束水平方位角调节指令时,所述调节滑块停止在所述水平方位角传动组件前的档位调节涡轮杆的前面,所述调节滑块上的凸台将其前面的档位调节涡轮杆推入所述水平方位角传动组件的水平方位角涡轮杆中,以使所述档位调节涡轮杆带动所述水平方位角涡轮杆转动,所述水平方位角涡轮杆带动所述反射板上的辐射单元沿着所述基站天线的下端盖中的涡轮齿盘做圆弧运动,以对所述波束的水平方位角进行调节。
档位传动组件的步进电机转动,带动所有的档位调节涡轮杆转动,然而只有被调节滑块推动的档位传动涡轮杆才能带动相应的水平方位角传动涡轮杆转动。其它档位调节涡轮杆空转,不带动任何电下倾角传动组件中的螺杆转动。水平方位角涡轮杆转动,会带动反射板组件以上端盖支撑柱和下端盖支撑柱为轴线做圆周运动,从而实现波束的水平方位角调整。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。