CN114665263A - 一种馈源可调的龙伯透镜天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种馈源可调的龙伯透镜天线，包括圆柱型的罩体、设置于罩体内天线主体，罩体的侧壁上下两侧均铰接有第一支杆，两个第一支杆的背离罩体的一端同时铰接有第二支杆，第二支杆能够使得两个第一支杆始终保持平行，第二支杆的中部铰接有第三支杆，第三支杆连接有带动第二支杆转动的第一驱动装置，罩体的内侧壁设置有能够绕天线主体的轴线旋转的第二支架，第二支架连接有带动其运动的第二驱动装置，第二支架上设置有位于天线主体侧边的馈源单元，第二支架上连接有角度计量装置；本发明避免塔工爬塔调节天线主体的俯仰角度，省时省力，而且馈源单元的辐射角度可调，适用范围广。

Description

一种馈源可调的龙伯透镜天线

技术领域

本发明属于5G通信龙伯透镜天线技术领域，涉及一种馈源可调的龙伯透镜天线。

背景技术

龙伯透镜天线是利用多层介质球体的折射特性，将单个天线单元的低增益、宽波束的电磁波信号汇集成高增益、窄波束的电磁信号，能有效提升覆盖距离，可以使目标覆盖区域的场强更加均匀，在实际应用中能够减少50％的碳排放、节约50％的建设运维成本，可以更好的应用到5G通信领域。

传统的龙伯透镜天线在需要调整其倾仰角度来改变馈源的辐射角度时，都需要安排塔工爬塔去现场调解夹码的俯仰角度来适配最佳的效果，费工费时，遇到刮风或下雪等恶劣天气时，这样的调整方式增加了施工的难度，而且人工来调整的方式误差大。而现有的柱状龙伯透镜天线包括防护罩、安装于防护罩内部的馈源单元，馈源单元为固定到防护罩内部上并与龙伯透镜天线相对，来完成信号的辐射，况且防护罩的通过一些固定附件固定到柱状固定物上，馈源单元以及龙伯透镜天线本身均调整极为不便，造成了使用的局限性。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种馈源可调的龙伯透镜天线，很好的解决了馈源辐射角度以及龙伯透镜天线本身角度调整不便的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种馈源可调的龙伯透镜天线，包括圆柱型的罩体、设置于罩体内天线主体，所述罩体的侧壁上下两侧均铰接有第一支杆，两个所述第一支杆的背离罩体的一端同时铰接有第二支杆，所述第二支杆能够使得两个所述第一支杆始终保持平行，所述第二支杆的中部铰接有第三支杆，所述第三支杆连接有带动第二支杆转动的第一驱动装置，用以调整罩体以及天线主体的俯仰角度；

所述罩体的内侧壁设置有能够绕所述天线主体的轴线旋转的第二支架，所述第二支架连接有带动其运动的第二驱动装置，所述第二支架上设置有位于所述天线主体侧边的馈源单元，所述第二支架上连接有角度计量装置，用以监测所述馈源单元的旋转角度并实时反馈。

进一步的，所述第一驱动装置包括与第三支杆固定连接的第一支架、固定于第一支架上的伺服电机，所述伺服电机的输出轴连接有主动齿轮，所述第三支杆上设置有安装杆，所述安装杆上下两端分别转动连接有与主动齿轮啮合的从动齿轮，所述从动齿轮的轴线处开设有螺纹旋向相反的螺纹孔，每个所述从动齿轮上的螺纹孔中均配合有螺杆且两个螺杆平行设置，所述螺杆靠近第二支杆的一端铰接有滑动设置于第二支杆上的连接座。

进一步的，所述安装杆上开设有直径大于螺杆的外径的通孔，所述通孔内设置有滚动轴承，所述滚动轴承的内圈与安装杆固定连接，其外圈与从动齿轮同轴心设置且固定连接，所述螺杆与所述螺纹孔配合后从通孔穿过。

进一步的，所述连接座包括球头和固定于球头上的连接柱，所述连接柱与螺杆的端部铰接，所述第三支架上开设有上下延伸且供球头滑动的滑槽，所述球头不能从滑槽中脱出。

进一步的，所述罩体的内侧壁上设置有上下平行的两个滑轨，所述第二支架上设置有与滑轨相配合的滑块。

进一步的，所述第二驱动装置包括设置于第二支架上的蜗轮蜗杆减速机、与蜗轮蜗杆减速机的输出轴连接的行走齿轮、设置于所述罩体内侧壁上且与行走齿轮相啮合的圆形齿条，所述圆形齿条与滑轨保持平行。

进一步的，所述角度计量装置包括随蜗轮蜗杆减速机的输出轴同轴转动的滚轮，所述滚轮同轴连接有设置于第二支架上的双向编码器。

进一步的，所述角度计量装置包括转动连接于所述第二支架上的绕线轮，所述绕线轮上缠绕有拉绳，所述拉绳的一端固定到罩体的内侧壁上，所述绕线轮内部连接有为绕线轮提供回复力的涡卷弹簧，所述绕线轮同轴连接有设置于支架上的双向编码器。

进一步的，所述双向编码器电性连接有控制器，所述控制器连接有无线遥控模块和无线传输模块。

进一步的，所述第二支架上的下端设置有贴近于罩体的内底面的磁铁，所述罩体的外底面上转动设置有指示条，所述指示条延伸至磁铁下方的端部设置有钢珠。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明中，第一驱动装置可以带动第三支杆转动，从而可以调整罩体以及天线主体的俯仰角度，避免塔工爬塔，省时省力，还降低了调整误差；通过第二驱动装置可以调整馈源单元相对于天线主体的角度，进而调整天线主体的辐射角度，提高了龙伯透镜天线使用的适用范围。

本发明中，在馈源单元随第二支架进行转动时，角度计量装置可以监测馈源单元转动的角度并进行实时反馈，使得操作人员可以获得馈源单元的调整角度数值，提高使用便捷性，也便于控制第二驱动装置。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中的罩体的俯视图；

图3为本发明中螺杆和安装杆连接示意图；

图4为图1中的A部放大图；

图5为图1中的B部放大图；

图6为图1中的C部放大图；

图7为图3中的D部放大图；

图8为本发明中的连接座和第三支杆连接示意图；

图9为本发明中的角度计量装置的另一种结构示意图；

图中：1-罩体；2-天线主体；3-第一支杆；4-第二支杆；5-第三支杆；6-第二支架；7-馈源单元；8-第一支架；9-伺服电机；10-主动齿轮；11-安装杆；12-从动齿轮；13-螺杆；14-连接座；1401-球头；1402-连接柱；15-滚动轴承；16-滑轨；17-蜗轮蜗杆减速机；18-行走齿轮；19-圆形齿条；20-滚轮；21-双向编码器；22-绕线轮；23-拉绳；24-涡卷弹簧；25-磁铁；26-指示条；27-钢珠。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2所示，本发明所述的一种馈源可调的龙伯透镜天线，包括圆柱型的罩体1、设置于罩体1内天线主体2，天线主体2为圆柱型，且与罩体1同轴线设置，所述罩体1的侧壁上下两侧均铰接有第一支杆3，两个所述第一支杆3的背离罩体1的一端同时铰接有第二支杆4，所述第二支杆4能够使得两个所述第一支杆3始终保持平行，所述第二支杆4的中部铰接有第三支杆5，所述第三支杆5连接有带动第二支杆4转动的第一驱动装置，用以调整罩体1以及天线主体2的俯仰角度；

所述罩体1的内侧壁设置有能够绕所述天线主体2的轴线旋转的第二支架6，所述第二支架6连接有带动其运动的第二驱动装置，所述第二支架6上设置有位于所述天线主体2侧边的馈源单元7，所述第二支架6上连接有角度计量装置，用以监测所述馈源单元7的旋转角度并实时反馈；

使用上述技术方案调整天线主体2的角度时，通过第一驱动装置驱动第二支杆4顺时针转动以使得罩体1内的天线主体2向下辐射，通过第一驱动装置驱动第二支杆4逆时针转动以使得罩体1内的天线主体2向上辐射，第一驱动装置运转可以自动调整天线主体2的俯仰角度从而改变其辐射角度，避免塔工爬塔省时省力，还降低由于人工调整带来的误差；在调整馈源单元7的辐射角度是，第二驱动装置可以带动馈源单元7绕天线主体2的轴线进行圆周运动，可连续的调整馈源单元7的辐射角度，同时角度计量装置可以监测馈源单元7转动的角度并进行实施反馈，使得操作人员可以获得馈源单元7的调整角度数值，提高使用便捷性，也便于控制第二驱动装置的运转；如此增大了龙伯透镜天线的辐射范围以及适用性。

本实施例中，如图1所示，所述第一驱动装置包括与第三支杆5固定连接的第一支架8、固定于第一支架8上的伺服电机9，所述伺服电机9的输出轴连接有主动齿轮10，所述第三支杆5上设置有安装杆11，所述安装杆11上下两端分别转动连接有与主动齿轮10啮合的从动齿轮12，所述从动齿轮12的轴线处开设有螺纹旋向相反的螺纹孔，每个所述从动齿轮12上的螺纹孔中均配合有螺杆13且两个螺杆13平行设置，对应的螺杆13上外螺纹的旋向也相反，所述螺杆13靠近第二支杆4的一端铰接有滑动设置于第二支杆4上的连接座14；在调整天线主体2的俯仰角度时，伺服电机9转动并同时带动主动齿轮10转动，并通过主动直齿轮和从动齿轮12啮合带动从动齿轮12转动，由于从动齿轮12的转动方向相同，而从动齿轮12上的螺纹孔的螺纹旋向相反，使得螺杆13的转动方向相反，使得一个螺杆13向靠近第二支杆4运动，另一个螺杆13向远离第二支杆4运动，从而使得第二支杆4转动，进而调整了罩体1内的天线主体2的俯仰角度；操作者直接控制伺服电机9即可，不必爬塔操作。再者，采用主动齿轮10、从动齿轮12传动，且通过螺纹孔、螺杆13的螺纹结构进行调节，具有精确的传动比，提高了调整精度；第二支杆4与罩体1的侧壁母线组成平行四边形，保证了罩体1调整时的稳定性。为了简化第一驱动装置结构，可以只采用一个从动齿轮12和一个螺杆13进行组合。

本实施例中，如图3、图7所示，所述安装杆11上开设有直径大于螺杆13的外径的通孔，所述通孔内设置有滚动轴承15，所述滚动轴承15的内圈与安装杆11固定连接，其外圈与从动齿轮12同轴心设置且固定连接，所述螺杆13与所述螺纹孔配合后从通孔穿过；而滚动轴承15的内圈和外圈为了便于安装固定，将滚动轴承15的内圈和外圈的宽度加长，并向相反的方向进行延伸，采用焊接的方式将外圈和内圈进行固定，滚动轴承15可以使得从动齿轮12转动顺畅，实现了安装杆11和从动齿轮12的转动连接，而滚动轴承15可以采用圆锥滚子轴承或双列球轴承，用以承载一定的轴向力。

本实施例中，如图8所示，所述连接座14包括球头1401和固定于球头1401上的连接柱1402，所述连接柱1402与螺杆13的端部铰接，所述第三支架上开设有上下延伸且供球头1401滑动的滑槽，滑槽采用燕尾槽或T型槽，滑槽的一端贯穿第二支杆4的端部，球头1401从滑槽的贯穿第二支杆4的开口处进入到滑槽，如此连接座14的结构实现了连接座14和第二支杆4的滑动连接，在螺杆13做直线运动时，连接座14能够于第二支杆4上滑动，同时能推动第二支杆4进行转动，避免形成死点而造成运动干涉。

本实施例中，如图1、图4所示，所述罩体1的内侧壁上设置有上下平行的两个滑轨16，所述第二支架6上设置有与滑轨16相配合的滑块，而滑轨16和滑块通过燕尾型槽轨结构或T型槽轨结构连接，进一步，如图5所示，所述第二驱动装置包括设置于第二支架6上的蜗轮蜗杆减速机17、于蜗轮蜗杆减速机17的输出轴连接的行走齿轮18、设置于所述罩体1内侧壁上且与行走齿轮18相啮合的圆形齿条19，所述圆形齿条19与滑轨16保持平行；在调整馈源单元7的辐射角度时，蜗轮蜗杆减速机17工作同时带动行走齿轮18于圆形齿条19上行走，从而带动第二支架6带动馈源单元7绕天线主体2进行转动，从而调整了馈源单元7的辐射角度；其中蜗轮蜗杆减速机17自身具有自锁性，在其自身不运转时，第二支架6受到外力不会自由沿滑轨16进行移动，具有较好的角度稳定性，提高本发明的馈源单元7使用的可靠性，而且采用齿轮和圆形齿条19进行传动，提高传动以及角度调节的精度。优选的，所述馈源单元7在第二支架6上设置有两个，两个所述馈源单元7可以有效减小由于边缘绕射效应造成的交叉极性恶化，具有极化隔离高的特性。

作为本实施例中的一种选择，如图5所示，所述角度计量装置包括随蜗轮蜗杆减速机17的输出轴同轴转动的滚轮20，所述滚轮20同轴连接有设置于第二支架6上的双向编码器21，所述滚轮20沿罩体1的内侧壁滚动，而双向编码器21记录滚轮20滚动的圈数，而双向编码器21电性连接有控制器，所述控制器连接有无线遥控模块和无线传输模块，双向编码器21将记录滚轮20滚动的圈数信息传输给控制器，而控制器根据滚轮20滚动的圈数计算出滚轮20于罩体1的内侧壁上行走的弧长，进而计算出第二支架6转动的角度，控制器可以通过无线传输模块将计算出的角度信息传输给移动设备或监测服务器等设备；而伺服电机9、蜗轮蜗杆减速机17也与控制器电性连接，通过无线遥控模块、控制器可以对第一驱动装置和第二驱动装置中的伺服电机9、蜗轮蜗杆减速机17进行无线操作，如此省时省力，操作简便；双向编码器21可以对馈源单元7的辐射角度进行正或负角进行记录，在-180度至+180度进行记录，角度识别方便，记录方位广。

作为本实施例中的另一种选择，如图9所示，所述角度计量装置包括转动连接于所述第二支架6上的绕线轮22，所述绕线轮22上缠绕有拉绳23，所述拉绳23的一端固定有罩体1的内侧壁上，所述绕线轮22内部连接有为绕线轮22提供回复力的涡卷弹簧24，所述绕线轮22同轴连接有设置于支架上的双向编码器21，此处的双向编码器21也电性连接有相同的控制器；在此，在行走齿轮18于圆形齿条19行走时，拉绳23从绕线轮22上抽出，并带动绕线轮22以及双向编码器21转动，而双向编码器21根据滚轮20转动的圈数而计算拉绳23被拉长的长度，从而控制器可以根据长度信息计算出第二支架6以及馈源单元7转动的角度；再者，待第二支架6以及馈源单元7回复到0度角时，涡卷弹簧24为绕线轮22提供回复力，将拉绳23重新缠绕到绕线轮22上，同时为第二支架6以及馈源单元7提高回复力，结构简单使用可靠。

本实施例中，如图6所示，所述第二支架6上的下端设置有贴近于罩体1的内底面的磁铁25，所述罩体1的外底面上转动设置有指示条26，所述指示条26延伸至磁铁25下方的端部设置有钢珠27，磁铁25能够吸附钢珠27，在调整馈源单元7的辐射角度时，磁铁25随第二支架6的转动而转动，在磁铁25的吸附下，钢珠27随着磁铁25的运动而运动，带动而指示条26的转动，指示条26的指示方向就是馈源单元7辐射的方向，操作人员可以从外部直观的观察到馈源单元7调整的角度；而且指示条26上可以涂覆有夜光材料，在夜间也可以清晰观察到馈源的辐射方向，在不增加耗能的情况下提高了环境适应性。

本实施例中，如图1所示，所述第一支架8固定有安装底座，所述安装底座连接有第一束缚杆，所述第一束缚杆通过长螺杆13连接有第二束缚杆，所述第一束缚杆和第二束缚杆均能够抵触于柱状固定物上，安装简单，调节方便，可以将本发明固定到路灯杆、电线杆等柱状固定物上。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种馈源可调的龙伯透镜天线，其特征在于：包括圆柱型的罩体、设置于罩体内天线主体，所述罩体的侧壁上下两侧均铰接有第一支杆，两个所述第一支杆的背离罩体的一端同时铰接有第二支杆，所述第二支杆能够使得两个所述第一支杆始终保持平行，所述第二支杆的中部铰接有第三支杆，所述第三支杆连接有带动第二支杆转动的第一驱动装置，用以调整罩体以及天线主体的俯仰角度；

所述罩体的内侧壁设置有能够绕所述天线主体的轴线旋转的第二支架，所述第二支架连接有带动其运动的第二驱动装置，所述第二支架上设置有位于所述天线主体侧边的馈源单元，所述第二支架上连接有角度计量装置，用以监测所述馈源单元的旋转角度并实时反馈。

2.根据权利要求1所述的馈源可调的龙伯透镜天线，其特征在于：所述第一驱动装置包括与第三支杆固定连接的第一支架、固定于第一支架上的伺服电机，所述伺服电机的输出轴连接有主动齿轮，所述第三支杆上设置有安装杆，所述安装杆上下两端分别转动连接有与主动齿轮啮合的从动齿轮，所述从动齿轮的轴线处开设有螺纹旋向相反的螺纹孔，每个所述从动齿轮上的螺纹孔中均配合有螺杆且两个螺杆平行设置，所述螺杆靠近第二支杆的一端铰接有滑动设置于第二支杆上的连接座。

3.根据权利要求2所述的馈源可调的龙伯透镜天线，其特征在于：所述安装杆上开设有直径大于螺杆的外径的通孔，所述通孔内设置有滚动轴承，所述滚动轴承的内圈与安装杆固定连接，其外圈与从动齿轮同轴心设置且固定连接，所述螺杆与所述螺纹孔配合后从通孔穿过。

4.根据权利要求2所述的馈源可调的龙伯透镜天线，其特征在于：所述连接座包括球头和固定于球头上的连接柱，所述连接柱与螺杆的端部铰接，所述第三支架上开设有上下延伸且供球头滑动的滑槽，所述球头不能从滑槽中脱出。

5.根据权利要求1所述的馈源可调的龙伯透镜天线，其特征在于：所述罩体的内侧壁上设置有上下平行的两个滑轨，所述第二支架上设置有与滑轨相配合的滑块。

6.根据权利要求5所述的馈源可调的龙伯透镜天线，其特征在于：所述第二驱动装置包括设置于第二支架上的蜗轮蜗杆减速机、与蜗轮蜗杆减速机的输出轴连接的行走齿轮、设置于所述罩体内侧壁上且与行走齿轮相啮合的圆形齿条，所述圆形齿条与滑轨保持平行。

7.根据权利要求6所述的馈源可调的龙伯透镜天线，其特征在于：所述角度计量装置包括随蜗轮蜗杆减速机的输出轴同轴转动的滚轮，所述滚轮同轴连接有设置于第二支架上的双向编码器。

8.根据权利要求6所述的馈源可调的龙伯透镜天线，其特征在于：所述角度计量装置包括转动连接于所述第二支架上的绕线轮，所述绕线轮上缠绕有拉绳，所述拉绳的一端固定到罩体的内侧壁上，所述绕线轮内部连接有为绕线轮提供回复力的涡卷弹簧，所述绕线轮同轴连接有设置于支架上的双向编码器。

9.根据权利要求7或8所述的馈源可调的龙伯透镜天线，其特征在于：所述双向编码器电性连接有控制器，所述控制器连接有无线遥控模块和无线传输模块。

10.根据权利要求1所述的馈源可调的龙伯透镜天线，其特征在于：所述第二支架上的下端设置有贴近于罩体的内底面的磁铁，所述罩体的外底面上转动设置有指示条，所述指示条延伸至磁铁下方的端部设置有钢珠。

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