CN1822437A - 调整移动通信天线电下倾角的控制装置 - Google Patents

调整移动通信天线电下倾角的控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种调整移动通信天线电下倾角的控制装置，包括机壳和置于机壳内的控制模块、电机、传动机构以及伸出机壳并与天线移相器的调整装置的操纵件配合的传动轴，其中，所述传动机构包括行星齿轮机构与力矩限制机构，电机的转轴连接行星齿轮机构，行星齿轮机构设一输出轴贯通所述力矩限制机构并与传动轴直接或间接连接，所述控制模块与电机电性连接实现对该电机的控制。本发明通用性强，不需因天线移相器调整装置的机械行程不同而更改本发明的内部结构，有利于形成统一标准，结构简单，经济可靠，且能更精确地对电下倾角进行调整。

Description

调整移动通信天线电下倾角的控制装置
【技术领域】
本发明涉及一种用于调整天线电下倾角的控制装置，尤其是一种调整移动通信天线电下倾角的控制装置。
【技术背景】
众所周知，移动通信基站天线通常要相对于水平线向下倾斜一定的角度，称为天线下倾角或俯角，通过调整该下倾角将直接影响基站的辐射效果。目前主要采用两种方式实现对基站天线下倾角的调整，即一种方式是天线安装时向下倾斜一定的物理角度，即所谓的机械下倾角，另一种方式是只需改变天线不同辐射振子的相位，便可使天线的波束方向向下偏转，即所谓的电下倾角。
在现阶段，采用较多的是调整天线的机械下倾角，但由于网络覆盖的密度越来越大，怎样避免邻区的干扰已经是网络建设越来越关键的问题，而采用机械调整天线下倾角的方法由于容易导致天线方向图的变形及邻区干扰，同时调整也不方便，因此其应用受到了限制。而可调电下倾角天线则可克服上述缺陷，因此得到越来越广泛的应用。
公知的技术中，调整天线电下倾角的方法是通过在天线保护罩内设置移相器，并通过调整移相器来改变天线不同辐射振子的馈电相位，从而使天线的辐射波束方向向下倾斜一定的角度，即所谓的天线电下倾角。但移相器通常是无源的，它不具有接受指令并进行操作的功能，这就需要有一专用的控制装置来接受控制指令并操作相应的控制机构，使移相器作出适当的调整，以使天线达到人们所需要的电下倾角度。
在现有技术中，该类控制装置有两种安装方式，一种是将该控制装置安装于天线保护罩壳体内，与天线组成为一个整体；另一种是将该控制装置安装于天线保护罩壳体外，通过螺纹或螺栓与天线保护罩下端安装板上的接口相联接，它与天线之间可以自由安装或拆卸。现有的一种技术是，将调整移相器的操纵杆直接从控制装置的开口插入至其内部，使操纵杆的位移作为控制装置的控制要素，这样控制装置就要与操纵杆进行匹配，但对于不同的天线，操纵杆的行程或位移可能不同，因此控制装置也须作相应变更，从而使控制装置的通用性受到了限制。同时，由于操纵杆被引入到控制装置内，必然使控制装置的体积增大，不利于控制装置的安装使用。
【发明内容】
本发明的目的就是要克服上述不足，提供一种能更精确地对电下倾角进行调整且通用性强的调整移动通信天线电下倾角的控制装置。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：该调整移动通信天线电下倾角的控制装置包括机壳和置于机壳内的控制模块、电机、传动机构以及伸出机壳并与天线移相器的调整装置的操纵件配合的传动轴，其中，所述传动机构包括行星齿轮机构与力矩限制机构，电机的转轴连接行星齿轮机构，行星齿轮机构设一输出轴贯通所述力矩限制机构并与传动轴直接或间接连接，所述控制模块与电机电性连接实现对该电机的控制。
所述输出轴通过一齿轮机构与所述传动轴啮合连接。
所述齿轮机构包括固设在输出轴末端的牵动齿轮和与传动轴固设的凸轮，牵动齿轮与凸轮的外齿相啮合，藉此，可由的输出轴带动传动轴转动。
在所述机壳上，传动轴的外围设有与天线移相器的调整装置的连接管相配合的接管和螺纹连接件。所述接管外周还设有若干凸筋(或凹槽)以增加摩擦力，与连接管内周的凹槽(或凸筋)相配合，以防止工作过程中因控制装置自转而可能使螺蚊连接件松动。
所述行星齿轮机构包括齿圈、套筒、输出轴、转盘、太阳轮以及行星轮，所述太阳轮固定在电机的转轴上，齿圈置于套筒内，所述输出轴固设在转盘上面，并穿过齿圈和套筒的开孔设置，转盘底面设有芯轴，行星轮枢设在该芯轴上并分别与太阳轮和齿圈相啮合。
所述机壳内固设有底座，底座具有一立安装板，所述电机和行星齿轮机构分别设置在底座上的立安装板的两侧。
所述力矩限制机构包括止动件、压片、弹性元件以及可供所述输出轴穿越的压盖，所述套筒上设有容置止动件的开孔，压片垫设在止动件上，弹性元件则置于压片上，所述压盖将止动件、压片以及弹性元件套设其内并与所述套筒相锁固；所述齿圈的外端面制有与所述止动件相配合的凸起或凹槽。
所述控制模块包括控制板、用于测量传动轴转动脉冲数的第一电子开关和用于控制电机停转的第二电子开关，所述第一电子开关、第二电子开关以及电机均与控制板电性连接，控制板并连接有电源电缆接口。
所述第一电子开关固定在机壳内，其具有一计数探片，与所述凸轮配套安装，第一电子开关通过凸轮来测量传动轴的转动脉冲次数，通过控制该脉冲数就可以调速和控制移相器亦即控制天线的电下倾角。
所述力矩限制机构的压盖一侧设有容置槽，第二电子开关装设在该容置槽上，所述压片设有外突的用于抵触第二电子开关的触头。
所述机壳外设有电源与信号接头，所述电源与信号接头均与控制板电性连接。
所述行星齿轮机构可以对电机输出转速进行减速，但一个更有利的功能是，它与力矩限制机构共同作用，防止过载力矩对电机和/或控制板造成不利影响或损害。
在力矩限制机构中，止动件在弹性元件作用下限制行星齿轮机构的齿圈转动，施加于齿圈的限制转动力矩可由弹性元件来调节或设定，当齿圈所受的转动力矩小于设定力矩时，齿圈受到止动件作用而不能转动，当转动力矩突然增大而超过所设定的力矩时，齿圈压迫止动件使弹性元件压缩，止动件回退，齿圈得以转动以释放过载力矩，同时压片在止动件的作用下产生位移，触动第二电子开关而产生电脉冲后发出指令，使电机停止工作。
与现有技术相比，本发明控制装置不需因天线移相器调整装置的操纵件的行程不同而更改内部结构，是一种通用的天线移相器调整装置的控制装置，有助于统一标准，使每一控制装置均可对上述天线移相器的调整装置实现对电下倾角进行更精确的调整。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：
【附图说明】
图1为与本发明配套使用的天线的内部结构示意图；
图2为本发明控制装置与天线调整装置组装时的示意图；
图3为图2中A部分放大图；
图4为本发明的内部结构立体示意图；
图5为本发明行星齿轮机构、力矩限制机构以及齿轮机构、传动轴的立体示意图；
图6为本发明的俯视图。
【具体实施方式】
在图1中，以正面视图示出了本发明所属的无线移动通信基站天线，由图1可以看出其天线移相器调整装置的基本结构。移动通信基站天线通常具有多个辐射振子11，通过改变不同的辐射振子11的馈电相位，即可改变天线波束的辐射方向，获得人们所需要的电下倾角，而这是通过相应地调整移相器(未图示)来进行的，其调整移动通信天线电下倾角的调整装置具体实现方式如下：
在图1中，该调整装置包括齿轮21齿条22机构、螺杆31传动螺母32机构、传动杆23、连接管33以及操纵件34，齿轮21固定连接在移相器的转轴上，齿条22固定连接在传动杆23上，传动杆23被固设在天线金属反射板1上的传动杆支撑件17所支承并可以沿传动杆支撑件17轴向滑动，其上可以固定连接一个或多个齿条22，并通过与之耦联的齿轮21的相互作用，驱动一个或多个移相器工作，移相器和传动杆23可以安装在反射板1的背面，也可以安装在金属反射板1的正面，图1中移相器安装在金属反射板1的背面，传动杆23安装在金属反射板1的正面。传动螺母32一端固定连接在传动杆23上，另一端具有内螺纹孔(未图示)并与螺杆31耦合，传动螺母32因受到传动杆23的限制，不能旋转，只能直线移动。螺杆31一端与操纵件34固定连接，另一端被固设在金属反射板1上的螺杆支撑件19所支承，操纵件34与螺杆31连接处设有止推件10用以限制操纵件34的轴向移动，使其不能直线移动，只能旋转，止推件10可以是卡环10’。该操纵件34被引出至天线外侧，连接管33通过螺母37固定在操纵件34所经过的开孔，该开孔设在基站天线的装配板13上(该装配板也可以由金属反射板1的端部折弯而成)。角度指示器14位于天线保护罩内的一端经过一连接件12固定在传动杆23上，并随传动杆23一起作直线移动，另一端通过天线盖板16的开孔伸出天线保护罩外，角度指示器14上刻有标示天线电下倾角的数值，可直观地读取天线当前的电下倾角度。角度指示器14也可直接或通过连接件12间接固定连接在传动螺母32上。
该操纵件34头部设有一用于操作或控制的槽孔，该槽孔为除呈圆形外的其它形状。
请参阅图4，本发明调整移动通信天线电下倾角的控制装置与上述天线调整装置相配合(参阅图2和图3)，包括由上盖41、壳体42、下盖43组成的机壳4和置于机壳4内的控制模块、电机5、传动机构、底座45以及伸出机壳4并与天线移相器的调整装置的操纵件34(参阅图1和图3)耦合的传动轴81。所述底座45安装在机壳4的上盖41上。
其中，所述传动机构包括行星齿轮机构与力矩限制机构。
请结合图4和图5，所述行星齿轮机构包括齿圈61、套筒62、输出轴630、转盘63、太阳轮64以及三个行星轮65，套筒62为该行星齿轮机构的支撑件，齿圈61置于套筒62内，所述太阳轮64固定在电机5的转轴上，所述输出轴630固设在转盘63上面，穿过齿圈61和套筒62的开孔(未图示)，并贯穿力矩限制机构后，与传动轴81直接或间接连接。转盘63底面设有芯轴(未图示)，行星轮65枢设在该芯轴上并分别与太阳轮64和齿圈61相啮合。本实施例中，输出轴630与传动轴81采用间接连接的方式实现。
所述底座45具有一立安装板451，电机5的转轴连接行星齿轮机构，且电机5与行星齿轮机构分装在立安装板451的两侧以得到支承。
所述输出轴630通过一齿轮机构与所述传动轴81啮合连接。所述齿轮机构包括固设在输出轴630末端的牵动齿轮82和与传动轴81固设的凸轮83，牵动齿轮82与凸轮83的外齿相啮合，藉此，可由输出轴630带动传动轴81转动。在所述机壳4上盖41上，传动轴81的外围设有与天线移相器的调整装置的连接管33(参见图1和图3)相耦合的接管91，接管91外围套设有螺纹连接件92，螺纹连接件92与接管91之间还设有限位环93以限制螺纹连接件92不至于外脱，该螺纹连接件92可与所述连接管91通过螺纹锁固。所述接管91外周还配合连接管91的圆周设有若干凸筋(或凹槽)912以与调整装置的连接管33的凹槽(或凸筋)相耦合以增加摩擦力，以防止工作过程中因控制装置自转而可能使螺纹连接件92松动与连接管33的螺纹连接松动，密封件94用于密封所述接管91与所述连接管33的缝隙(参阅图6)。
所述力矩限制机构包括止动件71、压片72、弹性元件73以及可供所述输出轴630穿越的压盖74，在本实施例中，止动件71采用钢球，弹性元件73则采用弹簧，套筒62上设有容置止动件71的开孔，压片72垫设在止动件71上，弹性元件73则置于压片72上，所述压盖74将止动件71、压片72以及弹性元件73套设其内并与所述套筒62相锁固；所述齿圈61的外端面制有与所述止动件71相配合的凸起612或凹槽。
所述控制模块与电机5电性连接实现对该电机5的控制。控制模块包括控制板51、用于测量传动轴81转动脉冲数的第一电子开关52和用于控制电机5停转的第二电子开关53，所述第一电子开关52、第二电子开关53以及电机5均与控制板51电性连接，控制板51置于机壳4内，并连接有电源电缆接口(未图示)。所述第一电子开关52固定在机壳4内，其具有一计数探片522，与所述凸轮83配套安装，第一电子开关52通过凸轮83来测量传动轴81的转动脉冲次数，通过控制该脉冲数就可以调速和控制移相器亦即控制天线的电下倾角。
所述力矩限制机构中，压盖74一侧设有容置槽741，第二电子开关53装设在该容置槽741上，所述压片72设有外突的用于抵触第二电子开关53的触头721。在压片72和弹性元件73的作用下，钢球止动件71通过套筒62的开孔被压紧在齿圈61的端面，齿圈61的外端面的凸起612或凹槽与钢球相互作用阻止齿圈61的转动，阻止转动的力矩可以由弹性元件73来调节，当外部力矩，或者说传动轴81通过转盘63施加给齿圈61的力矩超过设定的力矩时，齿圈61压迫钢球使其回退，此时齿圈61可以转过一定的角度以释放过载力矩，与此同时，压片72产生位移并作用于第二电子开关53，使其产生脉冲信号并通过控制板51发出指令使电机5停止转动。
所述机壳4的下盖43外侧设有电源与信号接头55，56，该电源与信号接头55，56通过所述电源电缆接口(未图示)实现与控制板51的电性连接，其中电源与信号接头55为56为两种不同的接插形式。
所述行星齿轮机构可以对电机5输出转速进行减速，但一个更有利的功能是，它与力矩限制机构共同作用，防止过载力矩对电机5和/或控制板51造成不利影响或损害。
与本发明配合的天线移相器的调整装置设有两个终端止挡(未图示)，分别代表移相器的最大或最小调整位置，在控制装置进行自校准时，行程到达其中任一终端止挡位置后便会返回至另一终端止挡，控制板51将存储处于两个终端止挡位置之间行程中传动轴81的转动脉冲数，并由此可以计算出单位角度的脉冲数，因此通过控制脉冲数量即可使天线调整到任一电下倾角度。
控制装置自校准及天线调整后的角度或位置数据都存储在一个最好是具有失电数据保护功能的存储器如EEPROM中，这样控制装置能使天线相对于当前位置向上或向下进行调整。控制装置的初始ID地址也保存在存储器中，在控制装置使用或初始化后，寻址指令读取该地址并可以改写，然后再保存在存储器中。
控制装置可包括两个电源与信号接头55，56，通过其中的一个接头，控制装置可以与专门的指令装置或者具有匹配控制软件的计算机或者也可以与基站设备连接，并通过指令来控制，另一接口则可以与其它控制装置连接，并通过寻址方式由同一指令装置进行控制，由此可用一台控制仪器控制一个或多个控制装置来对一个或多个天线的电下倾角进行调整。控制装置与指令装置或基站设备可通过电缆相连，或者也可以通过无线连接。
由此可见，本发明用于与天线移相器的调整装置配合更为方便，可以统一为同一标准件，突出了控制装置与调整装置之间的相互独立性，便于大量生产，增强了控制装置的适应性。

Claims (12)

1、一种调整移动通信天线电下倾角的控制装置，包括机壳和置于机壳内的控制模块、电机、传动机构以及伸出机壳并与天线移相器的调整装置的操纵件配合的传动轴，其特征在于：所述传动机构包括行星齿轮机构与力矩限制机构，电机的转轴连接行星齿轮机构，行星齿轮机构设一输出轴贯通所述力矩限制机构并与传动轴直接或间接连接，所述控制模块与电机电性连接实现对该电机的控制。
2、根据权利要求1所述的调整移动通信天线电下倾角的控制装置，其特征在于：所述输出轴通过一齿轮机构与所述传动轴连接。
3、根据权利要求2所述的调整移动通信天线电下倾角的控制装置，其特征在于：所述控制模块包括控制板、用于测量传动轴转动脉冲数的第一电子开关和用于控制电机停转的第二电子开关，所述第一电子开关、第二电子开关以及电机均与控制板电性连接，控制板并连接有电源电缆接口。
4、根据权利要求1至3任意一项中所述的调整移动通信天线电下倾角的控制装置，其特征在于：在所述机壳上，传动轴的外围设有与天线移相器的调整装置的连接管相配合的接管和螺纹连接件。
5、根据权利要求4所述的调整移动通信天线电下倾角的控制装置，其特征在于：所述齿轮机构包括固设在输出轴末端的牵动齿轮和与传动轴固设的凸轮，牵动齿轮与凸轮的外齿相啮合。
6、根据权利要求5所述的调整移动通信天线电下倾角的控制装置，其特征在于：所述接管外周设有与天线移相器的调整装置的连接管相配合的凸筋或凹槽。
7、根据权利要求5或6所述的调整移动通信天线电下倾角的控制装置，其特征在于：所述行星齿轮机构包括齿圈、套筒、输出轴、转盘、太阳轮以及行星轮，所述太阳轮固定在电机的转轴上，齿圈置于套筒内，所述输出轴固设在转盘上面，并穿过齿圈和套筒的开孔设置，转盘底面设有芯轴，行星轮枢设在该芯轴上并分别与太阳轮和齿圈相啮合。
8、根据权利要求7所述的调整移动通信天线电下倾角的控制装置，其特征在于：所述机壳内固设有底座，底座具有一立安装板，所述电机和行星齿轮机构分别设置在底座上的立安装板的两侧。
9、根据权利要求8所述的调整移动通信天线电下倾角的控制装置，其特征在于：所述力矩限制机构包括止动件、压片、弹性元件以及可供所述输出轴穿越的压盖，所述套筒上设有容置止动件的开孔，压片垫设在止动件上，弹性元件则置于压片上，所述压盖将止动件、压片以及弹性元件套设其内并与所述套筒相锁固；所述齿圈的外端面制有与所述止动件相配合的凸起或凹槽。
10、根据权利要求8或9所述的调整移动通信天线电下倾角的控制装置，其特征在于：所述压盖一侧设有容置槽，第二电子开关装设在该容置槽上，所述压片设有外突的用于抵触第二电子开关的触头。
11、根据权利要求10所述的调整移动通信天线电下倾角的控制装置，其特征在于：所述第一电子开关固定在机壳内，其具有一计数探片，与所述凸轮配套安装。
12、根据权利要求11所述的调整移动通信天线电下倾角的控制装置，其特征在于：所述机壳外设有电源与信号接头，该电源与信号接头与控制板的电源电缆接口电性连接。
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