一种滤波器自动调谐系统、方法、滤波器及无线通信系统与流程

本发明属于滤波器调谐技术领域，尤其涉及一种滤波器自动调谐系统、方法、滤波器及无线通信系统。

背景技术：

目前，最接近的现有技术：滤波器是无线射频系统中的关键环节，其主要作用是保障信号能在特定的频带上传输，消除频带间相互干扰。随着通信系统的不断升级换代，滤波器所接收的信号也更加复杂。因此，能够有效减轻系统后端的信号数字化处理压力的自动调谐滤波器的需求也越来越大。在目前已有的产品中，自动调谐装置主要通过电机带动丝杠使升降板进行运动控制，但由于升降板长度较大，为保证升降板水平偏移量满足要求，需要两侧安装高精度导轨，这将会导致滤波器的成本大幅提升，同时由于导轨精度高导致调谐过程中由于制造装配误差、滤波器工作环境的外力干扰等因素调谐装置会出现卡死问题，可靠性较差。同时，为保证滤波器在实际工作中出现卡死问题后，调谐装置需要自动进行处理，需要进行复杂的硬件或软件程序处理，费时费力，工作量巨大，同时效果不明显，甚至可能会对调谐装置的机械结构造成永久性损害。并且，对于双工器，现有技术方案不能实现其收发异步调节的功能。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的通过电机带动丝杠使升降板进行运动控制的自动调谐装置可靠性差、成本高、问题处理所需工作量巨大且效果不明显，对调谐装置的机械结构造成永久性损害，无法实现双工器收发异步调节功能。

解决上述技术问题的难度：

(1)如何在满足升降板运动精度的前提下，实现升降板的高精度运动控制，进而实现滤波器的自动调谐。

(2)如何保证滤波器调谐装置的高可靠性，低成本。

(3)如何实现双工器收发异步调节功能。

解决上述技术问题的意义：利用一种简单的机械结构完成升降板的不同速度下运动控制，使产品能够实现升降板的高精度、高稳定性的运动控制，同时结构简单，可靠性高，易于安装，拆解，修理，使调谐过程更加多样有效，实际应用的功能更加齐全。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种滤波器自动调谐系统、方法、滤波器及无线通信系统。

本发明是这样实现的，一种滤波器自动调谐系统，所述滤波器自动调谐系统包括：驱动机构、齿轮传动机构、丝杠传动机构、检测机构、限位机构、支撑机构、升降板；

驱动机构包括：步进电机、第一电机输出轴、第二电机输出轴；其主要功能是提供驱动动力。

齿轮传动机构包括：第一主动锥齿轮、第二主动锥齿轮、第一高速转动轴、第二高速转动轴、第一从动锥齿轮、第一从动锥齿轮、第一主动直齿圆柱齿轮、第二主动直齿圆柱齿轮、第一低速传动轴、第二低速传动轴、第一从动直齿圆柱齿轮、第二从动直齿圆柱齿轮；其主要功能是传递电机输出的转动力矩。

丝杠传动机构包括：第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠、第四丝杠、第三丝杠螺母机构、第一丝杠螺母机构、第二丝杠螺母机构、第四丝杠螺母机构；其主要功能是传递转动力矩，带动升降板运动。

检测机构包括：第一电磁离合器、第三电磁离合器、第四电磁离合器、第二电磁离合器、第一编码器、第三编码器、第四编码器、第二编码器。；其主要功能是实现升降台的差速运动和检测升降台的位移量。

限位机构包括：第二限位开关、第一限位开关、第三限位开关、第三刚性限位机构、第一刚性限位机构、第二刚性限位机构、第四刚性限位机构；其主要功能是控制升降台的运动行程。

支撑机构包括：壳体。其主要功能是固定上述零部件。

进一步，所述步进电机通过电机法兰四周的四个定位孔利用螺栓与壳体上相对应的定位孔连接；步进电机连接第一电机输出轴和第二电机输出轴，第一电机输出轴和第二电机输出轴分别与第一主动锥齿轮和第二主动锥齿轮连接，第一主动锥齿轮和第二主动锥齿轮分别与第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮相配合，第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮分别通过圆锥配合与第一高速传动轴和第二高速传动轴进行固定和定位；

第一高速传动轴和第二高速传动轴分别与第一丝杠和第二丝杠分别通过第一电磁离合器和第二电磁离合器相连。

进一步，所述第一丝杠和第二丝杠顶部通过第一螺栓和第二螺栓分别固定第一刚性限位机构和第二刚性限位机构，第一丝杠和第二丝杠通过第一丝杠螺母机构和第二丝杠螺母机构连接第一升降台，第一升降台正下方壳体中央上设置第一限位开关；

第三丝杠和第四丝杠顶部通过第三螺栓和第四螺栓分别固定第三刚性限位机构和第二刚性限位机构，第三丝杠和第四丝杠通过第三丝杠螺母机构和第四丝杠螺母机构连接第二升降台，第二升降台两侧壳体上设置第二限位开关和第三限位开关。

进一步，所述第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠、第四丝杠下端分别连接第一编码器、第二编码器、第三编码器、第四编码器连接，在下方分别连接第一电磁离合器、第二电磁离合器、第三电磁离合器、第四电磁离合器。

进一步，所述第一高速传动轴、第二高速传动轴分别连接第一主动直齿圆柱齿轮和第二直齿圆柱齿轮，第一主动直齿圆柱齿轮和第二直齿圆柱齿轮分别与第一从动直齿圆柱齿轮和第二从动直齿圆柱齿轮配合；第一从动直齿圆柱齿轮和第二从动直齿圆柱齿轮分别连接第一低速传动轴和第二低速传动轴。

本发明的另一目的在于一种滤波器自动调谐的装置的设计方法，所述装置实现自动调谐的方法包括以下步骤：

第一步，步进电机带动第一电机输出轴和第二电机输出轴同步运动，进而带动第一主动锥齿轮和第二主动锥齿轮运动；通过第一主动锥齿轮和第一从动锥齿轮的齿轮配合，使得第一从动锥齿轮随着第一主动锥齿轮进行同步运动；

第二步，第一从动锥齿轮和第一丝杠通过圆锥配合分别进行固定和定位，使得第一从动锥齿轮运动的同时带动第一丝杠进行同步运动；

第三步，第一丝杠上安装着第一编码器，丝杠在运动的同时，编码器开始进行工作，通过丝杠导程参数信息得到升降台的竖直运动位移；丝杠的顶端分别设有第一刚性限位机构。

第四步，升降台通过依靠升降台上的第一丝杠螺母机构和第一丝杠之间的螺纹配合进行竖直运动，依靠编码器反馈的信息通过控制电机运动实现滤波器自动调谐的过程。

本发明的另一目的在于提供一种安装所述滤波器自动调谐系统的双工器实现收发异步调节功能的方法，所述滤波器实现收发异步调节功能的方法包括以下步骤：

第一步，步进电机带动第一电机输出轴和第二电机输出轴同步运动，进而带动第一主动锥齿轮和第二主动锥齿轮运动；通过第一主动锥齿轮和第一从动锥齿轮的齿轮配合，使得第一从动锥齿轮随着第一主动锥齿轮进行同步运动；

第二步，第一从动锥齿轮和第一高速传动轴通过圆锥配合分别进行固定和定位，使得第一从动锥齿轮运动的同时带动第一高速传动轴进行同步运动；第一高速传动轴与第一丝杠通过第一电磁离合器相连；升降台将依靠升降台上的第一丝杠螺母机构和第一丝杠之间的螺纹配合进行竖直运动；

第三步，第一丝杠上安装着第一编码器，丝杠在运动的同时，编码器开始进行工作，通过丝杠导程等参数信息得到升降台的竖直运动位移；丝杠的顶端分别设有第一刚性限位机构；

第四步，通过控制第一电磁离合器、第三电磁离合器、第二电磁离合器、第四电磁离合器的开合状态控制其所连丝杠是否进行运动；第一电磁离合器为闭合状态，使第一高速传动轴带动第一丝杠运动；同时，第一高速传动轴通过第一从动直齿圆柱齿轮带动第一低速传动轴运动；当第三电磁离合器为断开状态时，第三丝杠并不会运动，进而使第一升降台以高速运动，而第二升降台不运动，实现滤波器高速调谐的过程。

第五步，双工器另一滤波器采用低速调谐，其具体过程类似于上述第一～四步过程，实现双工器收发异步调节功能。

本发明的另一目的在于提供一种安装有所述滤波器自动调谐系统的信息数据处理终端。

本发明的另一目的在于提供一种安装有所述滤波器自动调谐系统的滤波器。

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述滤波器的无线通信系统。

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述滤波器的无线射频系统。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明能够在满足升降板运动精度的前提下，实现升降板的不同速度的运动控制，进而实现滤波器的自动调谐，可以保证滤波器调谐装置的高可靠性和低成本，同时使调谐过程更加多样有效。在现有技术中滤波器自动调谐设备中，高精度导轨的成本在所有成本中所占比例为60％～70％，本发明由于没有使用高精度导轨因此成本会有大幅度下降。

本发明对于锥齿轮和直齿圆柱齿轮以及丝杠螺母采用尼龙材质即采用尼龙齿轮。尼龙齿轮具有自润滑性，不需要额外添加润滑油和润滑脂，可以满足滤波器使用寿命内的润滑要求，并且由于不需添加润滑油和润滑脂，自动调谐装置的环境更加干净清洁，电子线路工作寿命及可靠性更高。

本发明结构简单易于安装拆解修理，方便操作人员的操作。

本发明采用主要采用齿轮和丝杠进行传动，同时齿轮和丝杠的精度要求远低于现有技术方案中导轨精度，因此，安装过程更加简单快捷。同时齿轮和丝杠螺母采用尼龙材质，不需润滑，保养维护过程中无需进行清理润滑油、润滑脂等过程。

附图说明

图1是本发明实施例提供的滤波器自动调谐系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的滤波器自动调谐方法流程图。

图3是本发明实施例提供的滤波器自动调谐系统的整体结构示意图；

图4是本发明实施例提供的第三丝杠螺母机构、第三刚性限位机构的结构示意图；

图中：1、壳体；2、步进电机；3、第一电机输出轴；4、第一主动锥齿轮；5、第一高速传动轴；6、第一从动锥齿轮；7、第一主动直齿圆柱齿轮；8、第一电磁离合器；9、第一低速传动轴；10、第一编码器；11、第一从动直齿圆柱齿轮；12、第三电磁离合器；13、第三编码器；14、第二限位开关；15、第三丝杠；16、第二升降台；17、第三丝杠螺母机构；18、第三刚性限位机构；19、第三螺栓；20、第一螺栓；21、第一刚性限位机构；22、第一丝杠；23、第一丝杠螺母机构；24、圆锥滚子轴承；25、第一升降台；26、第一限位开关；27、第二丝杠螺母机构；28、第二丝杠；29、第二刚性限位机构；30、第二螺栓；31、第四螺栓；32、第四刚性限位机构；33、第四丝杠；34、第四丝杠螺母机构；35、第三限位开关；36、第四编码器；37、第四电磁离合器；38、第二从动直齿圆柱齿轮；39、第二低速传动轴；40、第二从动锥齿轮；41、第二主动直齿圆柱齿轮；42、第二高速传动轴；43、第二电磁离合器；44、第二编码器；45、第二主动锥齿轮；46、第二电机输出轴。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种滤波器自动调谐系统、方法、滤波器及无线通信系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的滤波器自动调谐系统包括：驱动机构、齿轮传动机构、丝杠传动机构、检测机构、限位机构、支撑机构、升降板。

驱动机构包括：步进电机2、第一电机输出轴3、第二电机输出轴46。

齿轮传动机构包括：第一主动锥齿轮4、第二主动锥齿轮45、第一高速转动轴5、第二高速转动轴42、第一从动锥齿轮6、第一从动锥齿轮40、第一主动直齿圆柱齿轮7、第二主动直齿圆柱齿轮41、第一低速传动轴9、第二低速传动轴39、第一从动直齿圆柱齿轮11、第二从动直齿圆柱齿轮38。

丝杠传动机构包括：第一丝杠22、第二丝杠28、第三丝杠15、第四丝杠33、第三丝杠螺母机构17、第一丝杠螺母机构23、第二丝杠螺母机构27、第四丝杠螺母机构34。

检测机构包括：第一电磁离合器8、第三电磁离合器12、第四电磁离合器37、第二电磁离合器43、第一编码器10、第三编码器13、第四编码器36、第二编码器44。

限位机构包括：第二限位开关14、第一限位开关26、第三限位开关35、第三刚性限位机构18、第一刚性限位机构21、第二刚性限位机构29、第四刚性限位机构32。

支撑机构包括：壳体1。

如图2所示，本发明实施例提供的滤波器自动调谐方法包括以下步骤：

s201：步进电机带动第一电机输出轴和第二电机输出轴同步运动，进而带动第一主动锥齿轮和第二主动锥齿轮运动；通过第一主动锥齿轮和第一从动锥齿轮的齿轮配合，使得第一从动锥齿轮随着第一主动锥齿轮进行同步运动；

s202：第一从动锥齿轮和第一高速传动轴通过圆锥配合分别进行固定和定位，使得第一从动锥齿轮运动的同时带动第一高速传动轴进行同步运动；第一高速传动轴与第一丝杠通过第一电磁离合器相连；升降台将依靠升降台上的第一丝杠螺母机构和第一丝杠之间的螺纹配合进行竖直运动；

s203：第一丝杠上安装着第一编码器，丝杠在运动的同时，编码器开始进行工作，通过丝杠导程等参数信息得到升降台的竖直运动位移；丝杠的顶端分别设有第一刚性限位机构；

s204：通过控制第一电磁离合器、第三电磁离合器、第二电磁离合器、第四电磁离合器的开合状态控制其所连丝杠是否进行运动；第一电磁离合器为闭合状态，使第一高速传动轴带动第一丝杠运动；同时，第一高速传动轴通过第一从动直齿圆柱齿轮带动第一低速传动轴运动；当第三电磁离合器为断开状态时，第三丝杠并不会运动，进而使第一升降台以高速运动，而第二升降台不运动，实现滤波器高速调谐的过程。

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的装置包括壳体1、步进电机2、第一电机输出轴3、第一主动锥齿轮4、第一高速传动轴5、第一从动锥齿轮6、第一主动直齿圆柱齿轮7、第一电磁离合器8、第一低速传动轴9、第一编码器10、第一从动直齿圆柱齿轮11、第三电磁离合器12、第三编码器13、第二限位开关14、第三丝杠15、第二升降台16、第三丝杠螺母机构17、第三刚性限位机构18、第三螺栓19、第一螺栓20、第一刚性限位机构21、第一丝杠22、第一丝杠螺母机构23、圆锥滚子轴承24、第一升降台25、第一限位开关26、第二丝杠螺母机构27、第二丝杠28、第二刚性限位机构29、第二螺栓30、第四螺栓31、第四刚性限位机构32、第四丝杠33、第四丝杠螺母机构34、第三限位开关35、第四编码器36、第四电磁离合器37、第二从动直齿圆柱齿轮38、第二低速传动轴39、第二从动锥齿轮40、第二主动直齿圆柱齿轮41、第二高速传动轴42、第二电磁离合器43、第二编码器44、第二主动锥齿轮45、第二电机输出轴46。

步进电机2通过电机法兰四周的四个定位孔通过螺栓与壳体1上相对应的定位孔连接；步进电机2连接第一电机输出轴3和第二电机输出轴46，第一电机输出轴3和第二电机输出轴46分别与第一主动锥齿轮4和第二主动锥齿轮45连接，第一主动锥齿轮4和第二主动锥齿轮45分别与第一从动锥齿轮6和第二从动锥齿轮40相配合，第一从动锥齿轮6和第二从动锥齿轮40分别通过圆锥配合与第一高速传动轴5和第二高速传动轴42进行固定和定位；第一高速传动轴5和第二高速传动轴42分别与第一丝杠22和第二丝杠28分别通过第一电磁离合器8和第二电磁离合器43相连；

第一丝杠22和第二丝杠28顶部通过第一螺栓20和第二螺栓30分别固定第一刚性限位机构21和第二限位机构29，第一丝杠22和第二丝杠28通过第一丝杠螺母机构23和第二丝杠螺母机构27连接第一升降台25，第一升降台25正下方壳体1上设置第一限位开关26；第三丝杠15和第四丝杠33顶部通过第三螺栓19和第四螺栓31分别固定第三刚性限位机构18和第二限位机构32，第三丝杠15和第四丝杠33通过第三丝杠螺母机构17和第四丝杠螺母机构34连接第二升降台16，第二升降台16两侧壳体1上设置第二限位开关14和第三限位开关35；

第一丝杠22、第二丝杠28、第三丝杠15、第四丝杠33下端分别连接第一编码器10、第二编码器44、第三编码器13、第四编码器36连接，在下方分别连接第一电磁离合器8、第二电磁离合器43、第三电磁离合器12、第四电磁离合器37；

第一高速传动轴5、第二高速传动轴42分别连接第一主动直齿圆柱齿轮7和第二直齿圆柱齿轮41，第一主动直齿圆柱齿轮7和第二直齿圆柱齿轮41分别与第一从动直齿圆柱齿轮11和第二从动直齿圆柱齿轮38配合；第一从动直齿圆柱齿轮11和第二从动直齿圆柱齿轮38分别连接第一低速传动轴9和第二低速传动轴39。

如图1所示，步进电机2带动第一电机输出轴3和第二电机输出轴46同步运动，进而带动第一主动锥齿轮4和第二主动锥齿轮45运动。通过第一主动锥齿轮4和第一从动锥齿轮6的齿轮配合，使得第一从动锥齿轮6随着第一主动锥齿轮4进行同步运动。第一从动锥齿轮6和第一高速传动轴5通过圆锥配合分别进行固定和定位，使得第一从动锥齿轮6运动的同时带动第一高速传动轴5进行同步运动。第一高速传动轴5与第一丝杠22通过第一电磁离合器8相连。由于第一丝杠22和第二丝杠28的螺纹相反，因此升降台1将依靠升降台上的第一丝杠螺母机构23和第一丝杠22之间的螺纹配合进行竖直运动。由于升降台的竖直运动是依靠两侧的丝杠推动，因此确保升降台的水平偏移量满足实际需求。通过调整升降台的位置，实现调谐装置自动调谐的功能。

第一丝杠22上安装着第一编码器10。丝杠22在运动的同时，编码器开始进行工作，通过丝杠导程等参数信息得到升降台1的竖直运动位移。丝杠的顶端分别设有第一刚性限位机构21等，防止升降台在运动过程中脱离丝杠。同时，在丝杠运动行程的起始位置设有第一限位开关26等，防止升降台下降过程中与箱体发生碰撞。

高速传动机构和低速传动机构通过直齿圆柱齿轮进行传动。为了实现调谐装置不同速度下的调谐过程，通过控制第一电磁离合器8、第三电磁离合器12、第二电磁离合器37、第四电磁离合器43的开合状态控制其所连丝杠是否进行运动。以高速运动为例，第一电磁离合器8为闭合状态，使第一高速传动轴5带动第一丝杠22运动。同时，第一高速传动轴5通过第一从动直齿圆柱齿轮11带动第一低速传动轴9运动。当第三电磁离合器12为断开状态时，第三丝杠18并不会运动，进而使第一升降台25以高速运动，而第二升降台16不运动，实现滤波器高速调谐的过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。