ES2694549T3 - Sistema para el control remoto de los haces de radiación de antenas multi-haz - Google Patents

Sistema para el control remoto de los haces de radiación de antenas multi-haz Download PDF

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ES2694549T3
ES2694549T3 ES15190172.5T ES15190172T ES2694549T3 ES 2694549 T3 ES2694549 T3 ES 2694549T3 ES 15190172 T ES15190172 T ES 15190172T ES 2694549 T3 ES2694549 T3 ES 2694549T3
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Ana Edelmira Merino Rubio
Francisco javier CORTÉS SANTAOLALLA
Ignacio MESA DOMÍNGUEZ
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Abstract

Un sistema para el control remoto de los haces de radiación de antenas multi-haz, donde el sistema interno a la antena modular y escalable comprende: - un medio mecánico basado en, al menos, un módulo (B) transmisor del movimiento de giro de un motoreductor (14) a un movimiento lineal requerido por unos desfasadores que componen la antena y cuyo módulo (B) transmisor del movimiento de giro está formado por: - un grupo bancada modular (I), anclado al bastidor de la antena, y; - un grupo motor (II), extraíble y accesible desde la parte inferior de la antena, donde en ausencia de giro del eje del moto-reductor (14) se puede realizar el ajuste del haz de forma manual mediante el accionamiento de un husillo roscado (3), ofreciendo en todo momento la lámina (11) de indicación de tilt la lectura de la posición real del tilt de la antena; donde el grupo bancada modular (I) se compone de una bancada (2) del motor, el husillo roscado (3), un carritotuerca (4), una chapa de sujeción (5) del husillo roscado (3), un primer tornillo (6) de la chapa de sujeción (5), un primer piñón (7) del husillo roscado (3), una arandela de seguridad (8), unos remaches rápidos (9) del final de carrera, un microrruptor (10) final de carrera, una lámina de indicación (11) de tilt, una barra de empuje (12) del desfasador y unos segundos tornillos de fijación (13) de la barra/lámina de indicación de tilt. donde el grupo motor (II) está compuesto por un moto-reductor (14), un piñón intermedio (15), un segundo piñón (16) del eje del moto-reductor (14), una tapa (17) del moto-reductor (14) y unos terceros tornillos (18) de unión del moto-reductor (14) con la tapa (17) del mismo; donde los terceros tornillos (18) para la unión del motoreductor (14) a su tapa (17) permiten cerrar el grupo motor (II) completamente para convertirlo en un bloque sustituible; donde basado en la distancia establecida entre el eje del moto-reductor (14) y el husillo roscado (3) por medio del piñón intermedio (15), el moto-reductor (14) puede ser extraído o colocado sin soltar ningún piñón y sin afectar a la parte conectada de los desfasadores (12); donde tras la extracción del grupo motor (II), el conjunto husillo roscado (3) - tuerca (4) sigue montado con la lámina (11) de indicación de grado de tilt y unido a la barra de empuje (12) del desfasador (12), permitiendo la actuación manual sobre la parte del eje del husillo que sobresale, y manteniendo su funcionalidad aun sin motor instalado; y - unos medios de control electrónico (A) que gobiernan los módulos (B) transmisores del movimiento de giro, donde los medios de control electrónico (A) comprenden: - un módulo de interfaz de control (100); - un módulo de control (110), y; - un módulo de conexión de motor (120); donde el módulo de interfaz de control (100) comprende una pluralidad de interfaces de control (20i) a través de la que es capaz de conectarse a varias entidades de control independientes para el control independiente de cada haz a través de los módulos (B) transmisores del movimiento de giro; y donde el módulo de control (110) comprende a su vez: - un módulo de electrónica de control (25); - un módulo de control de alimentaciones (26), y; - drivers del motor (27i); donde el módulo de conexión del motor (120) comprende tantos conectores de motores (28i) como bandas (30i) configuradas en la antena; donde la asignación de bandas (30i) a interfaces de control (20i) es flexible y configurable a través del software de programación escrito en una memoria EEPROM del módulo de electrónica de control (25), donde dicho software de programación puede reprogramarse en cualquier momento; donde los medios de control electrónico (A) comprenden adicionalmente: - al menos, un grupo carcasa (III), y; - un cartucho extraíble (IV) conectado al grupo carcasa (III), comprendiendo el cartucho extraíble (IV) el módulo de interfaz de control (100) y el módulo de control (110); de forma que los módulos (B) transmisores del movimiento que transmiten el movimiento de giro del motoreductor (14) y los medios de control electrónico (A) se conectan por medio de cables respectivos conectados a conectores (19a) y (19b).

Description

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DESCRIPCION
Sistema para el control remoto de los haces de radiación de antenas multi-haz Objeto de la invención
La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un sistema para el control remoto de los haces de radiación de antenas multi-haz, cuyo objeto se enmarca dentro del campo de control de antenas, y describe un sistema mecánico/electrónico para el control remoto de los haces de radiación de una antena multi-haz.
Así, el sistema consta de dos partes diferenciadas: i) la parte de transmisión de movimiento mecánica modular y ii) la parte de control electrónico que gobierna la mecánica, ambas se pueden integrar en el interior de la antena y accesibles al usuario final.
El sistema mecánico, que en la materialización de la presente invención es interno, modular y accesible, permite configurar el tilt de cada banda de la antena por separado, tanto manual como eléctricamente, contando con la posibilidad de extraer individualmente cada motor sin desmontar la antena, sin que se vea afectada la posición del tilt y dejando visible al usuario en todo momento la posición real del tilt.
El sistema electrónico de control, que en la materialización de la presente invención es interno, modular y extraíble, permite el control del tilt de cada banda por una o más entidades de control de manera totalmente independiente, sin interferir entre ellas, y sin la necesidad de incluir ningún elemento adicional.
Campo de aplicación.
En la presente memoria se describe un sistema para el control remoto de los haces de radiación de antenas multi- haz, siendo de aplicación en el campo de las antenas de telefonía móvil, más concretamente en el de las antenas multi-haz que incluyen control remoto del conformado de haz, extensivamente conocido como “beam-shaping” en inglés.
Esta invención tiene su máximo aprovechamiento según la representación y materialización concreta mostrada en las figuras, donde tanto el sistema electrónico y mecánico son internos a la antena, modulares y extraíbles; instalado en antenas de compartición, término ampliamente conocido en la literatura como “site-sharing” en inglés, donde varios operadores de telefonía móvil comparten una misma antena que incluye varios sistemas radiantes.
Antecedentes de la invención.
Convencionalmente, las antenas con conformado de haz se emplean en particular en las estaciones base de telefonía móvil, donde su campo de aplicación más conocido es la configuración remota del ángulo de inclinación del haz principal o tilt mediante la adaptación de dispositivos RET (Remote Electrical Tilt) a la antena.
Estas antenas permiten que los operadores de red inclinen la dirección donde apunta el haz de radiación principal de la antena desde un centro de control remoto sin necesidad de inclinar físicamente la antena. El desfase eléctrico se consigue mediante el accionamiento electromecánico de elementos internos de la antena que modifican la fase de la señal entregada a cada elemento radiante (elementos ampliamente conocidos como desfasadores o phase-shifters). El diagrama de radiación sobre la superficie de cobertura es superior en calidad al conseguir la inclinación del haz principal mediante el desfase eléctrico que si se inclinara mecánicamente la antena. Además, al hacer esta operación mediante accionamientos individualizados por banda se consigue que cada banda pueda tener una inclinación distinta a pesar de estar ensamblados sobre la misma estructura mecánica.
En el campo de la telefonía móvil las antenas multi-haz están muy extendidas. En la presente invención nos referimos indistintamente a antenas multi-haz o multibanda, entendiendo como tal a antenas que incorporan dentro de un mismo radomo más de un sistemas radiante; por ejemplo, una antena dual-banda puede tener dos sistemas radiantes en el ancho de banda 1710-2690MHz; o bien una antena dual-banda puede tener un sistema radiante en el espectro 690-960MHz y otro sistema radiante en 1710-2690MHz; una antena hexa-banda puede tener dos sistemas radiantes en el espectro de 690-960MHz y 4 cuatro sistemas radiantes en el espectro 1710-2690MHz, y así sucesivamente. Cada sistema radiante puede trabajar en varias sub-bandas; por ejemplo un sistema radiante que cubre el espectro de 1710-2690MHz puede ser utilizado en las sub-bandas GSMI8O0 (1710 - 1880MHz), PCS1900 (1850 - 1990MHz), UMTS2100 (1920 - 2170MHz), TDD Banda 40 (2300 - 2500MHz), 3G-LTE Extensión 2500 (2500 - 2690MHz), etc. De aquí en adelante nos referimos a antenas multibanda cuando dentro de un único radomo o envolvente hay varios sistemas radiantes, y donde cada banda se refiere como un sistema radiante.
Las antenas multibanda son cada vez más demandadas por los operadores de telefonía móvil por varios motivos: i) por un lado permiten al operador desplegar una nueva tecnología reemplazando antenas antiguas monobanda por antenas multibanda sin necesidad de buscar nuevos emplazamientos, con el consiguiente ahorro en coste de
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licitación de permisos para desplegar la nueva tecnología red, así como el ahorro de costes operacionales y de explotación; ii) permiten a varios operadores compartir un mismo emplazamiento mediante la compartición de la antena, teniendo cada uno de los operadores sus bandas totalmente independientes del resto de operadores, compartiendo al mismo tiempo costes en licitaciones de permisos.
En el mercado ya existen antenas multibanda donde se puede controlar el haz de radiación de manera independiente mediante la instalación de dispositivos externos de control remoto en cada una de las bandas, o al menos en las bandas en las que es necesario su control constante para la optimización de la red. Hoy en día los operadores de red están demandando cada vez más que estos dispositivos sean internos a la antena por un triple motivo: i) si el RET es externo y está conectado a la antena en el momento de la instalación de ésta en el emplazamiento, el RET es proclive a fallos por golpes en el momento de la instalación; ii) si el RET no está colocado en la antena en el momento de la instalación de esta en el emplazamiento, a continuación debe conectarse el RET, y normalmente las habilidades requeridas para el instalador e integrador del RET en la estación base no son las mismas habilidades requeridas que para un instalador de antena; iii) el operador prefiere que el RET sea instalado en fábrica por el fabricante de la misma para evitar errores en la configuración. Por todo ello, a pesar de que la incorporación interna de estos dispositivos podría suponer en una primera instancia un coste superior para la antena que el hecho de instalar únicamente RETs en las bandas deseadas, en el conjunto de la instalación puede no ser así.
Los requisitos demandados por los operadores de red para las antenas con RET interno son: i) que sea capaz de reposición en campo en un emplazamiento activo sin la necesidad de desinstalar la antena; ii) que sea capaz de configurar manualmente el tilt de cada banda por el instalador de la antena, quien idealmente no debería necesitar más herramientas que las necesarias para la instalación de la antena en el mástil; iii) que sea visible la configuración del tilt en todo momento mediante un marcador; iv) que sea flexible para la compartición de emplazamientos entre varios operadores de red de telefonía móvil.
En antenas multibanda se necesita incorporar un mecanismo independiente para el control del haz de cada una de las bandas, así como proporcionar los mecanismos necesarios para independizar al máximo el control del haz de cada banda en caso de compartición entre varios operadores o varias estaciones base.
Actualmente existen antenas que incorporan tecnología similar a la de la presente invención, pero carecen de algunas características exclusivas de la misma:
- La solución adoptada en la solicitud de patente MX2010008830 (A) incorpora un sistema interno pero no completamente accesible como el propuesto, pues no se puede acceder a la parte interna del sistema mecánico. Además, presenta un inconveniente que esta invención sí resuelve, como es el hecho de no poder extraer o sustituir un motor averiado sin desmontar la antena.
- La solicitud de patente MX2010008830 (A) permite el accionamiento manual del sistema mecánico, pero siempre desengranando el motor correspondiente. Sin embargo, en el caso que nos ocupa, no es necesario desengranar el motor para accionar manualmente el sistema y es independiente de que haya o no electrónica insertada o de la existencia de averías de suministro eléctrico.
- La solicitud de patente MX2010008830 (A) garantiza que durante el accionamiento manual del sistema se siga manteniendo conectada la transmisión mecánica entre el sistema y los desfasadores, manteniendo el tilt y su respectivo indicador en la posición que tenía. Sin embargo, en el caso de tener que sustituir uno o varios motores es necesario desmontar la antena y romper esa transmisión, por tanto se pierde esa funcionalidad en un caso en el que la invención propuesta seguiría siendo efectiva.
- La patente EP2668693 B1 muestra un dispositivo para conformar el haz en una antena multibanda, contando tan solo con un interfaz de control para todas las bandas, lo que imposibilita la compartición de esta antena con el equipamiento electrónico de varios operadores.
- La patente DE102011015551 B4 muestra un dispositivo suplementario para añadir a los emplazamientos compartidos, pero no está localizado ni incluido dentro del radomo de la antena ni se puede considerar como parte del RET interno. Con la presente invención no es necesaria la incorporación de ningún elemento externo ni adicional para habilitar la compartición de la antena entre varios operadores.
- La patente US8860334 B2 muestra un sistema para el control de una antena multi-banda, donde solo se contempla que la placa de control incorpore un puerto receptor para recibir comandos de la estación base y un puerto serie. En la presente invención se incorporan varios interfaces de control para la compartición de la antena entre varias estaciones base con total independencia.
- La patente US8860334 B2 muestra un sistema para el control de una antena multi-banda donde no se pueden mover simultáneamente varios motores para controlar el haz de varios sistemas radiantes de forma simultánea, aun conectando un sistema de compartición de emplazamientos según patente DE 102011015550 B4.
- El documento US 2010/201591 se refiere a una antena multi-haz con una unidad de control multi-dispositivo configurada para ser insertada en y extraída de un receptáculo en la antena, y que se pretende funcione conjuntamente con motores y sensores de posición situados en el interior de la antena para permitir a un único controlador situado en la unidad de control multi-dispositivo controlar múltiples actuadores electromecánicos embebidos, tales como los motores de control de los desfasadores.
- El documento US 2008/316133 A1 se refiere a un dispositivo de control remoto para el control del ángulo de
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inclinación del diagrama de radiación en una antena, permitiendo el dispositivo la ángulo de pendiente de una antena que consiste en dos unidades, una eléctrica y separadas y conectadas formando una única disposición, en la que cada una de las su propia carcasa.
Descripción de la invención.
La presente invención describe un sistema para el control remoto de los haces de radiación de antenas multi-haz, de forma que el sistema interno a la antena modular y escalable comprende:
s un medio mecánico basado en, al menos, un módulo transmisor del movimiento de giro de un moto-reductor a un movimiento lineal requerido por unos desfasadores que componen la antena y cuyo módulo transmisor del movimiento de giro está formado por:
o un grupo bancada modular, anclado al bastidor de la antena, y;
o un grupo motor, extraíble y accesible desde la parte inferior de la antena, donde en ausencia de giro de un eje del moto-reductor se puede realizar el ajuste del haz de forma manual mediante el accionamiento de un husillo, ofreciendo en todo momento la lámina de indicación de tilt la lectura de la posición real del tilt de la antena, y;
s unos medios de control electrónico que gobiernan los módulos de transmisión del movimiento de giro, capaz de conectarse a varias entidades de control independiente para el control independiente de cada haz a través de los módulos transmisores del movimiento de giro, donde la asignación de bandas por la interfaz de control es flexible y configurable, que comprende:
o al menos, un grupo carcasa, y; o un cartucho extraíble conectado al grupo carcasa,
de forma que los módulos transmisores del movimiento de giro del moto-reductor y los medios de control electrónico quedan comunicados por medio de respectivos cables conexionados en conectores.
El grupo bancada modular consta de una bancada del motor, un husillo roscado, un carrito-tuerca, una chapa de sujeción del husillo roscado, un primer tornillo de la chapa de sujeción, un piñón del husillo roscado, una arandela de seguridad, unos remaches rápidos del final de carrera, un microrruptor final de carrera, una lámina de indicación de tilt, una barra de empuje del desfasador y unos segundos tornillos de fijación de la barra/lámina de indicación.
El grupo motor está compuesto por un moto-reductor, un piñón intermedio, un segundo piñón del eje del moto- reductor, una tapa motor y unos terceros tornillos de unión del moto-reductor con la tapa del mismo.
Los terceros tornillos de unión del moto-reductor con la tapa motor permiten cerrar todo el grupo motor para convertirlo en un bloque sustituible.
El giro del moto-reductor acciona un mecanismo de engranajes trasladando el par del eje motor al piñón intermedio y éste a su vez al primer piñón del husillo, transformando el movimiento circular del moto-reductor en el movimiento lineal que requieren los desfasadores mediante el mecanismo de husillo - tuerca que lleva montado.
Al alejarse el eje motor y el husillo por medio de un piñón intermedio, el moto-reductor puede ser extraído o colocado sin soltar ningún piñón y sin afectar a la parte conectada de los desfasadores.
Tras la extracción del grupo motor el conjunto husillo -tuerca sigue montado con la lámina de indicación de grado de tilt y unido a la barra de empuje del desfasador, permitiendo la actuación manual sobre la parte del eje del husillo que sobresale, manteniendo su funcionalidad aun sin motor instalado.
El sistema incorpora uno o varios microrruptores de final de carrera que permite calibrar el moto-reductor identificando su posición relativa al tope de fin de carrera sin que llegue a forzarse el conjunto husillo-tuerca en los extremos de su recorrido.
Por otra parte, cada cartucho extraíble está formado por un módulo de interfaces de control y un bloque de control, cuyos módulos pueden estar o no impresos en la misma placa de circuito impreso o no. En una ejecución práctica están construidos en dos placas diferenciadas por mayor flexibilidad, pero también podría ser en una misma placa.
Además, el módulo de interfaces de control contiene una o más interfaces de control.
En una ejecución práctica, cada módulo de interfaz de control consta de un conector circular de 8 vías y un conector circular hembra de 8 vías, aunque puede adaptar cualquier tipo y número de conectores.
actuación remota sobre el una mecánica, físicamente unidades está provista con
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El bloque de control consta de un módulo de electrónica de control, un módulo de control de alimentaciones y de los circuitos drivers de motores.
Los circuitos drivers de motores están eléctricamente conectados a los motores a través de un conector que une el grupo carcasa con el cartucho extraíble y a su vez a través de los conectores de motores.
El bloque de control asigna cualquier motor a cualquier interfaz de entrada, condición ideal para antenas de compartición donde no hay ninguna restricción para asignar a cada operador la banda que desee controlar.
Asimismo, el módulo de electrónica de control tiene capacidad para gestionar a la vez los flujos de datos que le llegan de cada entidad de control de manera totalmente independiente.
El módulo de electrónica de control interpreta los comandos que le llegan a través de cada interfaz de control y activa las señales de control activando los drivers de motores.
El módulo de electrónica de control de alimentaciones recibe las tensiones provenientes de cada interfaz de control, y tras pasar por protecciones contra rayos y sobretensiones, y tras transformarlas convenientemente a los valores necesarios para los motores instalados, ataca con las tensiones y corrientes a los drivers de motores, y, asimismo, el módulo de control de alimentaciones también provee la tensión de alimentación al módulo electrónica de control.
Cada driver de motores actúa sobre cada motor.
Sobre la placa de circuito impreso, presente en el “grupo carcasa”, se implementa un bloque de motores que solo contiene los conectores necesarios para conectar los distintos “grupo motor” necesarios para cada modelo de antena.
Cada conector del bloque de motores sale un cable que se conecta a uno de los motores extraíbles a través del conector habilitado para ello, por medio del cual se le proporciona la tensión y corriente necesarias para el giro del motor.
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, de un juego de planos, en cuyas figuras de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más característicos de la invención.
Breve descripción de los diseños.
Las figuras 1a, 1b y 1c son diferentes vistas en perspectiva del sistema mecánico interno que forma parte de la invención propuesta.
La figura 1d es un esquema de montaje de los dos subconjuntos de dicho sistema mecánico.
La figura 1e es un despiece de todo el sistema mecánico objeto de la invención.
La figura 2a es una vista en perspectiva del grupo bancada modular, que forma parte del sistema mecánico.
La figura 2b es un despiece del grupo bancada modular de la figura anterior.
La figura 3a es una vista en perspectiva del grupo motor, integrado en el sistema mecánico.
La figura 3b es un despiece en perspectiva del grupo motor de la figura anterior.
La figura 4 es una vista de tres sistemas mecánicos modulares montados contiguos en el interior de una antena. La figura 5 es una vista externa de la antena, mostrando la colocación del sistema electrónico y el sistema mecánico internos e integrados en la misma.
La figura 6a es una vista del sistema electrónico interno que forma parte de la invención propuesta en esta memoria.
La figura 6b es un esquema de montaje de los dos subconjuntos de dicho sistema electrónico.
La figura 7 muestra un diagrama de bloques de la electrónica asociada al RET interno multibanda, compuesto por un módulo de interfaces de control, un módulo de control y el módulo de conexión con motores.
La figura 8 muestra un ejemplo práctico de uso del RET interno del sistema.
Descripción de una realización preferente.
A la vista de las comentadas figuras y de acuerdo con la numeración adoptada podemos observar como la presente invención describe un sistema para el control de los haces de radiación de una antena multi-haz, que es interno, modular y escalable para el control mecánico/electrónico del haz de una antena multi-haz de telefonía móvil.
El sistema comprende dos partes fundamentales: un mecanismo que transmite el movimiento lineal requerido por los desfasadores y un medio de control electrónico que gobierna el mecanismo anterior.
Como se puede ver en las figuras 1a, 6a y 5, el medio de control electrónico queda identificado con la letra “A” y el medio mecánico con la letra “B”, de forma que en la figura 6b se detalla el sistema electrónico que consta de un
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“grupo carcasa” (III) que queda montado en todos los casos en la antena y que aloja un conector donde se conecta en los casos necesarios un “cartucho extraíble” (IV).
Por otro lado, en la figura 1d se muestra que el sistema mecánico que queda formado por un “grupo bancada modular” (I) que va anclado al bastidor de la antena y que puede contener o no, dependiendo del modelo elegido, un “grupo motor” (II) sujeto por unos cuartos tornillos (1).
Ambos conjuntos (mecánico y electrónico) quedan comunicados a través de unos cables que permiten su conexión y desconexión con facilidad a la hora de sustituir los motores.
Pasando a analizar más en detalle el medio mecánico, se puede ver en la figura 1d que la principal ventaja de la invención es precisamente esta capacidad de extraer o colocar el grupo motor (II) en su alojamiento del grupo bancada modular (III), con la simple acción de quitar los dos cuartos tornillos (1) y soltar su correspondiente cable.
La figura 3b muestra los componentes del grupo motor (II), definidos por el moto-reductor 14, el piñón intermedio 15, un segundo piñón 16 del eje del moto-reductor 14, una tapa 17 del moto-reductor y unos terceros tornillos 18 de unión del moto-reductor 14 con la tapa 17 del mismo. Dichos terceros tornillos 18 tornillos, una vez introducidos el piñón intermedio 15 y el segundo piñón 16 del eje moto-reductor 14 en su alojamiento de la tapa 17 del moto- reductor y del eje del moto-reductor, permiten cerrar este subconjunto de manera que se convierte en un único bloque sustituible.
El funcionamiento de este subconjunto es simple, el moto-reductor (14) al girar acciona el mecanismo de engranajes, trasladando el par al piñón intermedio (15). En el caso de que el moto-reductor (14) estuviera montado en la bancada y hubiera una avería eléctrica o simplemente no le llegaran las órdenes del medio de control electrónico, se podría acceder (mediante una abertura en la tapa externa de la antena) al interior y actuar directa y manualmente sobre la parte del eje hexagonal del moto-reductor (14) que sobresale (usando una llave de vaso corriente) y esto permitiría mantener su funcionalidad intacta.
La figura 2b detalla el montaje del grupo bancada modular (I), que consta de la bancada (2) del moto-reductor (14), un husillo roscado (3), un carrito-tuerca (4), una chapa (5) de sujeción del husillo roscado (3), un primer tornillo (6) de la chapa (5) de sujeción, un primer piñón (7) del husillo roscado (3), una arandela de seguridad (8), unos remaches rápidos (9) del final de carrera, un microrruptor (10) final de carrera, una lámina (11) de indicación de tilt, una barra (12) de empuje del desfasador y unos terceros tornillos (13) de fijación de la barra/lámina de indicación.
El diseño de este subconjunto de bancada modular (I) básicamente es un mecanismo de transformación del movimiento circular del moto-reductor (14) en el movimiento lineal que requieren los desfasadores de la antena. Esta transformación se realiza mediante el mecanismo de husillo-tuerca (4) que lleva montado, pero a esta función básica se le añaden otras mejoras aportadas por la presente invención.
Una de ellas, por el hecho de alejar los ejes del moto-reductor (14) y del husillo roscado (3) introduciendo un piñón intermedio (15), es que deja distancia suficiente entre ambos como para que el propio moto-reductor (14) pueda ser extraído o colocado sin soltar ningún piñón y sin afectar a la parte conectada con los desfasadores.
Una vez extraído el grupo motor seguirían montados el carrito-tuerca (4), con su respectiva lámina (11) de indicación de tilt y unidos a la barra (12) de empuje de los desfasadores, permitiendo la actuación manual sobre la parte del eje hexagonal del husillo roscado (3) que sobresale (usando una llave de vaso corriente), manteniendo su funcionalidad aún sin moto-reductor (14) instalado. Otra característica importante de este sistema es que lleva incorporado un microrruptor (10) de final de carrera, que permite calibrar el moto-reductor (14) identificando su posición sin que llegue a forzarse el conjunto husillo-tuerca en los extremos de su recorrido.
En la figura 4 se muestra que este sistema mecánico modular permite montar varias unidades por antena en muy poco espacio e independizadas completamente para poder reparar, actuar manualmente o incluso no montar alguna de ellas sin afectar al resto del sistema.
La figura 5 muestra cómo se accede a dicho sistema mecánico en el interior de la antena a través de una abertura en la tapa general, que puede cerrarse con su pequeña tapa adicional correspondiente.
El sistema electrónico o electrónica de control representado en la figura 7 está compuesto por tres bloques diferenciados que en la práctica se implementan en tres circuitos impresos por flexibilidad y modularidad: el bloque de interfaces de control (100), el bloque de control (110) y el bloque de motores (120).
Así, en dicha figura 7 se muestra un diagrama de bloques de la electrónica asociada al RET interno multibanda, compuesto por un módulo de interfaces de control (100), un módulo de control (110) y el módulo de conexión con motores (120). El módulo de interfaces de control (100) consta de uno o más interfaces (20i). El módulo de control (110) contiene el módulo de electrónica de control (25), el módulo de control de alimentaciones (26) y los drivers de los motores (27i). La electrónica de control (25) tiene como función gestionar las comunicaciones con todos y cada
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uno de los interfaces de control (20i) cumpliendo con el protocolo de comunicación de cada uno de ellos, y generar las señales de control pertinentes hacia los drivers de motores (27i) según los comandos recibidos. El control de alimentaciones (26) tiene como función generar la tensión de alimentación (27) del módulo de electrónica de control (25) y las alimentaciones a los drivers de los motores (27i). Los drivers de los motores (27i) tienen como función activar las señales pertinentes para iniciar el giro de los motores (28i) en el sentido adecuado u ordenar su frenado y paro, según indicaciones recibidas por la electrónica de control (25).
El bloque de interfaces de control (100) contiene los conectores necesarios para conectarse con las entidades de control. Lo más habitual es que las entidades de control sean estaciones base de telefonía móvil, pero no está limitado a ellas. También puede actuar como entidad de control cualquier otro sistema con un software apropiado para enviar comandos de conformado de haz. Los interfaces de control (20) constan de conectores por los que se provee de tensión de alimentación y datos de control al módulo electrónico del RET.
Actualmente, lo más extendido es que estos interfaces de control (20) consten de dos conectores circulares de 8 vías conforme a la norma IEC 60130-9, según lo establecido por el grupo de estandarización AISG en sus versiones 1.1 y 2.0, y según están dibujados en la figura 6a. No obstante esta invención no se limita a este tipo de conectores y al pinout definido en estas recomendaciones, sino que queda abierta para contemplar cualquier tipo de conector y nivel físico.
En el caso de seguir las recomendaciones AISG y 3GPP, donde cada interfaz cuenta con un conector macho de entrada y un conector hembra de salida para la conexión en cascada de varios dispositivos en línea de antena ALD (Antenna Line Devices), en la realización práctica de esta invención el bloque de interfaces de control es el encargado de llevar las señales de un conector a otro para implementar el bus en cascada, independizando al resto de módulos de esta funcionalidad. No obstante esta simple funcionalidad también puede realizarse mediante otros simples medios y no está limitada a ser implementada en la placa de interfaces de control.
El bloque de control (110) consta de un módulo de electrónica de control (25), un módulo de control de alimentaciones (26) y de los circuitos drivers de motores (27i). El bloque de control tiene las funciones fundamentales de:
i) comunicarse con cada una de las entidades de control de manera totalmente independiente al resto, interpretando los comandos recibidos para ordenar los movimientos de los motores que mueven el mecanismo de ajuste de tilt, y cumpliendo en todo momento las temporizaciones necesarias para una correcta comunicación;
ii) gestionar las tensiones de alimentación de los drivers de los motores (DMi), de tal modo que un motor solo sea alimentado por la entidad de control que lo gobierna y no por ninguna otra;
iii) ordenar el inicio de giro, sentido de giro y freno/paro de los motores asegurándose la posición correcta de los mismos para el tilt a configurar.
La arquitectura del bloque de control (110) ofrece una total flexibilidad para asignar cualquier motor (28) a cualquier interfaz de entrada (20), condición ideal para antenas de compartición (site sharing) donde no hay ninguna restricción para asignar a cada operador la banda que desee ocupar.
La figura 8 muestra un ejemplo práctico de uso del RET interno objeto de esta invención. En el ejemplo la antena consta de seis sistemas radiantes (30i) distintos, donde cada sistema radiante consta de un desfasador cuyo movimiento es ocasionado por un motor conectado a su conector correspondiente (28i). En el ejemplo, esta antena es controlada por tres entidades independientes de control (20j). La entidad de control 201 controla las bandas 301, 303 y 306, la entidad de control 202 controla las bandas 304 y 305, y a entidad de control 203 controla las banda 302.
Asimismo, tal como se ha indicado, muestra tres entidades de control (20) que se reparten seis sistemas radiantes (30), todo ello albergado dentro de un mismo radomo. Esta asignación se hace mediante programación software (escritura de asignación de bandas en memoria EEPROM), y se puede reprogramar en cualquier momento.
El módulo de electrónica de control (25) tiene capacidad para gestionar a la vez los flujos de datos que le llegan de cada entidad de control (21i) de manera totalmente independiente. Del mismo modo, si por algún motivo fallara la comunicación con una de las entidades de control, el resto no se verían afectadas y seguirían funcionando con total normalidad. El módulo de electrónica de control (25) interpreta los comandos que le llegan a través de cada interfaz de control (20i) y activa las señales de control (23i) activando los drivers de motores (27i). Actualmente se encuentran masivamente extendidos los estándares AISG1.1/AISG2.0 y las recomendaciones del 3GPP que definen tanto los niveles físico, de enlace y de aplicación asegurando la interacción entre las entidades de control y los dispositivos RET de cualquier fabricante. En la materialización real de esta invención se ha implementado los estándares arriba citados consiguiendo excelentes resultados.
El módulo de control de alimentaciones (26) recibe las tensiones provenientes de cada interfaz de control, y tras pasar por protecciones contra rayos y sobretensiones, y tras transformarlas convenientemente a los valores necesarios para los motores instalados, ataca con las tensiones y corrientes (24i) a los drivers de motores (27i). El
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módulo de control de alimentaciones (26) también provee la tensión de alimentación al módulo electrónica de control (25).
Cada driver de motores (27i) tiene la posibilidad de actuar sobre cada motor (28j). Es la configuración software la que asigna en cada momento qué driver (27) va a controlar cada motor (28), de tal modo que no puede haber colisiones de señales (29ij) y solo un driver (27) controlará un determinado motor (28).
El bloque de motores (120) consta de tantos conectores (19b) como bandas tenga la antena. De cada conector (19b) del bloque de motores sale un cable que se conecta a uno de los motores extraíbles a través del conector habilitado para ello (19a), por medio del cual se le proporciona la tensión y corriente necesarias para el giro del motor. En este conector también está presente la señal de sensor del motor que indica del estado del mismo y su posición relativa con respecto a microrruptor (10) de fin de carrera.
A modo de síntesis, englobando todo lo propuesto y debido a su diseño, esta invención proporciona las siguientes ventajas:
11 Sistema integrado por completo en el interior de la antena, quedando protegido frente a agentes externos y permitiendo un diseño global de la antena más compacto y robusto.
Sistema modular y flexible, adaptable y ampliable automáticamente a cualquier antena independientemente del número de sistemas radiantes que integre.
Motores accesibles y extraíbles individualmente desde la parte inferior de la antena, sin necesidad de desinstalar la antena de su emplazamiento. Esta característica es la ventaja más importante desde el punto de vista mecánico, pues permite sustituir cualquier motor individual que haya fallado sin afectar en nada el funcionamiento ni montaje de los demás. Así se reduce el coste de una posible operación de mantenimiento y de gestión de recambios, permitiendo a la empresa y al usuario poder solucionar en el propio emplazamiento de la instalación posibles problemas que surjan de un motor concreto, sin tener que sustituir los que funcionan correctamente. De esta manera además se permite al cliente adquirir una antena con la flexibilidad de seleccionar los motores inicialmente instalados en fábrica y posteriormente, y sin desmontar ni afectar al resto de sistemas, instalar los grupos motor necesarios adquiridos en fases posteriores.
Posibilidad de modificar manualmente el sistema para variar el tilt de cada banda por separado, con o sin su motor engranado (también con o sin electrónica conectada). Esta ventaja asegura que siempre se va a poder modificar manualmente el tilt de cada banda por separado, con independencia de existencia o no de comunicación con un centro de control.
Al sustituir un moto-reductor no se desconecta la transmisión mecánica entre el sistema y los desfasadores, lo que permite mantener el tilt y su respectivo indicador en la posición que tenía. Esta característica facilita la sustitución o incorporación de motores en cualquier momento, sin verse afectada la posición en la que estaba colocado el tilt de cada banda.
Los moto-reductores se conectan con conectores (sin soldaduras), permitiendo la conexión o desconexión de los mismos en cualquier momento sin necesidad de herramientas complejas.
Sistema modular que permite montarse individualmente o en grupos de varias unidades dependiendo de cada modelo de antena. Esta característica implica que cada unidad de sistema mecánico de bancada más grupo motor individualizado se monta por cada banda, adaptándose exclusivamente al número de bandas de la antena y sin necesidad de montar ninguna carcasa múltiple adicional.
Al ser modular y de fácil montaje, permite comprar la antena con solo unos motores instalados inicialmente y posteriormente incorporarle los restantes, al igual que con o sin electrónica colocada. Esta característica permite crear una gama a la carta de antenas en las que algunas lleven todos los motores instalados inicialmente y otras solo algunos, a elección del cliente, contando igualmente en todos los casos con la posibilidad de modificar el tilt de cada banda por separado.
Incorpora un interruptor de final de carrera que indica al motor el final de su recorrido. Esta característica asegura que los motores nunca van a bloquear el sistema desfasador por límite físico y se pueden calibrar para saber su posición en cualquier momento.
Sistema ligero y de coste reducido (carcasas y engranajes de plástico). El diseño del conjunto permite emplear materiales plásticos y por tanto reducir tanto en peso como en coste la estructura del sistema.
Sistema electrónico accesible y extraíble desde la parte inferior de la antena, lo que permite la sustitución del mismo en caso de avería electrónica sin la necesidad de desinstalar la antena de su emplazamiento sin provocar corte del servicio de red.
Esta electrónica modular y accesible permite la adquisición de la antena sin funcionalidad de control de tilt remoto, y su actualización en fases posteriores de despliegue u optimización de red.
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11 La electrónica presenta un módulo de interfaces de control flexible, de tal modo que se pueden colocar tantos conectores de interfaz de control como entidades de control independientes compartan los sistemas radiantes de la antena. Esto permite la compartición de la antena por varios operadores sin la necesidad de integrar ningún dispositivo externo adicional.
La electrónica realiza la gestión de alimentaciones de motores equitativamente, de tal modo que cada motor solo es alimentado por la entidad de control que la gobierna, sin consumir corriente de ni perjudicar al resto de entidades de control (35).
11 Electrónica totalmente flexible, de tal modo que se puede asignar mediante software las bandas/motores que gobierna cada entidad de control, asegurándose de la inexistencia de colisiones.
La asignación de bandas por entidades de control se puede hacer en cualquier momento de la vida de la antena, sin la necesidad de su desinstalación del emplazamiento (40).
Electrónica modular, capaz de gestionar de manera independiente todos los flujos de comunicaciones de las entidades de control, probado según estándares AISG2.0 y 3GPP de varios fabricantes de estaciones base de telefonía móvil. En el caso de que un flujo de comunicaciones se vea interrumpido por cualquier motivo, no interfiere en el resto de los interfaces.

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    REIVINDICACIONES
    1. Un sistema para el control remoto de los haces de radiación de antenas multi-haz, donde el sistema interno a la antena modular y escalable comprende:
    s un medio mecánico basado en, al menos, un módulo (B) transmisor del movimiento de giro de un moto- reductor (14) a un movimiento lineal requerido por unos desfasadores que componen la antena y cuyo módulo (B) transmisor del movimiento de giro está formado por:
    o un grupo bancada modular (I), anclado al bastidor de la antena, y;
    o un grupo motor (II), extraíble y accesible desde la parte inferior de la antena, donde en ausencia de giro del eje del moto-reductor (14) se puede realizar el ajuste del haz de forma manual mediante el accionamiento de un husillo roscado (3), ofreciendo en todo momento la lámina (11) de indicación de tilt la lectura de la posición real del tilt de la antena;
    donde el grupo bancada modular (I) se compone de una bancada (2) del motor, el husillo roscado (3), un carrito- tuerca (4), una chapa de sujeción (5) del husillo roscado (3), un primer tornillo (6) de la chapa de sujeción (5), un primer piñón (7) del husillo roscado (3), una arandela de seguridad (8), unos remaches rápidos (9) del final de carrera, un microrruptor (10) final de carrera, una lámina de indicación (11) de tilt, una barra de empuje (12) del desfasador y unos segundos tornillos de fijación (13) de la barra/lámina de indicación de tilt. donde el grupo motor (II) está compuesto por un moto-reductor (14), un piñón intermedio (15), un segundo piñón (16) del eje del moto-reductor (14), una tapa (17) del moto-reductor (14) y unos terceros tornillos (18) de unión del moto-reductor (14) con la tapa (17) del mismo; donde los terceros tornillos (18) para la unión del moto- reductor (14) a su tapa (17) permiten cerrar el grupo motor (II) completamente para convertirlo en un bloque sustituible;
    donde basado en la distancia establecida entre el eje del moto-reductor (14) y el husillo roscado (3) por medio del piñón intermedio (15), el moto-reductor (14) puede ser extraído o colocado sin soltar ningún piñón y sin afectar a la parte conectada de los desfasadores (12);
    donde tras la extracción del grupo motor (II), el conjunto husillo roscado (3) - tuerca (4) sigue montado con la lámina (11) de indicación de grado de tilt y unido a la barra de empuje (12) del desfasador (12), permitiendo la actuación manual sobre la parte del eje del husillo que sobresale, y manteniendo su funcionalidad aun sin motor instalado; y
    - unos medios de control electrónico (A) que gobiernan los módulos (B) transmisores del movimiento de giro, donde los medios de control electrónico (A) comprenden:
    o un módulo de interfaz de control (100); o un módulo de control (110), y; o un módulo de conexión de motor (120);
    donde el módulo de interfaz de control (100) comprende una pluralidad de interfaces de control (20i) a través de la que es capaz de conectarse a varias entidades de control independientes para el control independiente de cada haz a través de los módulos (B) transmisores del movimiento de giro; y donde el módulo de control (110) comprende a su vez:
    o un módulo de electrónica de control (25); o un módulo de control de alimentaciones (26), y; o drivers del motor (27i);
    donde el módulo de conexión del motor (120) comprende tantos conectores de motores (28i) como bandas (30i) configuradas en la antena;
    donde la asignación de bandas (30i) a interfaces de control (20i) es flexible y configurable a través del software de programación escrito en una memoria EEPROM del módulo de electrónica de control (25), donde dicho software de programación puede reprogramarse en cualquier momento; donde los medios de control electrónico (A) comprenden adicionalmente:
    o al menos, un grupo carcasa (III), y;
    o un cartucho extraíble (IV) conectado al grupo carcasa (III), comprendiendo el cartucho extraíble (IV) el módulo de interfaz de control (100) y el módulo de control (110);
    de forma que los módulos (B) transmisores del movimiento que transmiten el movimiento de giro del moto- reductor (14) y los medios de control electrónico (A) se conectan por medio de cables respectivos conectados a conectores (19a) y (19b).
  2. 2. El sistema para el control remoto de los haces de radiación de antenas multi-haz, según la reivindicación 1, caracterizado por que incluye uno o más microrruptores (10) de final de carrera que permiten calibrar el moto-
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    reductor (14), identificando su posición relativa con respecto al tope de fin de carrera sin que llegue a forzarse el conjunto husillo roscado (3) - tuerca (4) en los extremos de su recorrido.
  3. 3. El sistema para el control remoto de los haces de radiación de antenas multi-haz, según la reivindicación 1, caracterizado por que los circuitos drivers de motores (27i) están eléctricamente conectados a los motores a través de conectores (28i) del motor que unen el grupo carcasa (III) con el cartucho extraíble (IV) y, a su vez, a través de los conectores de motores (19b) del cartucho extraíble (IV).
  4. 4. El sistema para el control remoto de los haces de radiación de antenas multi-haz, según la reivindicación 1, caracterizado por que el módulo de electrónica de control (25) tiene capacidad para gestionar a la vez los flujos de datos que le llegan de cada entidad de control (21i) de manera totalmente independiente.
  5. 5. El sistema para el control remoto de los haces de radiación de antenas multi-haz, según la reivindicación 1,
    caracterizado por que cada driver de motores (27i) actúa sobre cada motor (28j).
  6. 6. El sistema para el control remoto de los haces de radiación de antenas multi-haz, según la reivindicación 1,
    caracterizado por que cada cartucho extraíble (IV) comprende una placa de circuito impreso diferenciada
    respectivamente para el módulo de interfaz de control (100) y para el módulo de control (110).
  7. 7. El sistema para el control remoto de los haces de radiación de antenas multi-haz, según la reivindicación 1, caracterizado por que el cartucho extraíble (IV) comprende una única placa de circuito impreso que integra el módulo de interfaz de control (100) y el módulo de control (110).
  8. 8. El sistema para el control remoto de los haces de radiación de antenas multi-haz, según la reivindicación 1, caracterizado por que un cable que se extiende desde cada conector (19b) del bloque motor se conecta a uno de los motores extraíbles (II) a través del conector (19a) habilitado para ello, por lo que recibe la tensión y corriente necesarias para el giro del motor.
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