专利名称：一种电下倾角可电动调节的基站天线及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种天线。具体为一种电下倾角可电动调节的基站天线及其控制方 法。
背景技术：
移动通信基站天线的下倾角可以通过调节移相器来实现。目前调节天线相位的移 相器内部的滑片的运动方式一般有旋转运动和直线运动两种方式。图1为滑片采用直线运 动方式的移相器的示意图。如图所示，该移相器的滑片6的两个自由端插入固定导筒7内， 所述滑片6相对所述固定导筒7左右滑动。所述滑片6通过一拉杆9带动而移动，从而调 整所述移相器输入输出端相位的变化。图2为现有的基站天线的示意图，所述基站天线包括一直线式移相器，所述基站 天线的保护罩和端盖未示出。调节轮5驱动螺杆1，螺杆1和滑块2螺纹连接，滑块2通过 一个连接件3与移相器滑片的拉杆9连接。标尺4穿过天线反射板8上的长槽与连接件3 固定。标尺4穿过天线安装面板10和天线端盖伸出来。螺杆1通过天线安装面板10进行 支撑并轴向限位，使螺杆1只转动而不能轴向移动。因此只要旋转调节轮5，就能带动拉杆 9移动，其移动的距离就能通过标尺4伸出天线端盖的长度反映出来。对于这种结构，标尺 4移动的距离和拉杆9及移相器滑片的移动的距离是相同的。由于是手工进行调节，并且依靠操作者的目测读取确定调节的位移，因此不可避 免会产生误差，导致调节的精度低。同时，采用这种结构对天线的下倾角进行调节，需要操 作者手动操作调节轮5，因此操作者必须走到天线旁才能进行操作，因此操作非常不便且效 率低。
发明内容
本发明解决的技术问题在于克服现有的基站天线的电下倾角调节精度低、操作不 便且效率低的缺点，提供一种电下倾角调节精度高、操作方便且效率高的电下倾角可电动 调节的基站天线。本发明提供的电下倾角可电动调节的基站天线，包括移相器、带动所述移相器内 的滑片直线运动的螺杆以及天线控制单元，所述天线控制单元包括传感器、控制主板和驱 动所述螺杆转动的电机，所述控制主板用于记录所述基站天线当前的电下倾角，当所述天 线的电下倾角变化某一角度时，所述传感器检测所述电机的输出轴在该角度变化范围内的 旋转圈数。作为优选，所述电机的输出轴与所述螺杆直接连接。作为优选，所述电机的输出轴的端部为六棱柱，所述螺杆的端部带有与所述六棱 柱相配合的内六方孔，所述电机的输出轴与所述螺杆通过所述六棱柱与所述内六方孔的配 合相连接。作为优选，所述螺杆上设置有两个终端止挡和设置于所述终端止挡之间的滑块，所述螺杆的转动带动所述滑块沿所述螺杆的轴线移动从而带动所述移相器内的滑片直线 运动，所述终端止挡用于限制所述滑块的位移。作为进一步的优选，所述终端止挡的位置可根据所述基站天线的规格沿所述螺杆 的轴线调节。作为进一步的优选，当所述天线为高频天线时，调节所述终端止挡的位置使所述 终端止挡之间的距离变小，当所述天线为低频天线时，调节所述终端止挡的位置使所述终 端止挡之间的距离变大。作为优选，所述传感器为电磁传感器。作为优选，所述基站天线还包括远程控制装置，所述控制主板连接有控制信号接 口，所述控制信号接口通过电缆与所述远程控制装置相连接。本发明还提供一种如上所述的基站天线的控制方法，包括以下步骤(1)所述螺杆带动所述移相器内的滑片移动最大行程；(2)所述传感器检测所述电机的输出轴在所述最大行程内旋转的最大圈数；(3)根据所述天线的下倾角在滑片移动最大行程期间的角度变化和所述传感器检 测到的最大圈数，计算所述电机的输出轴每旋转一圈所述天线下倾角平均改变的度数；(4)根据所述天线需要调整到的下倾角与所述控制主板中记录的滑片行程起始端 下倾角和行程结束端下倾角之间的差以及所述电机的输出轴每旋转一圈平均改变的度数， 计算所述电机的输出轴需要旋转的圈数；(5)控制所述电机输出轴的旋转，将所述天线调整到需要的下倾角。本发明所述的电下倾角可电动调节的基站天线及其控制方法和现有技术相比，具 有以下有益效果1、采用传感器检测电机的旋转圈数从而来确定移相器的位移，与采用手工调节及 目测确定移相器的位移值的装置相比，本发明的基站天线大大提高了调节的精度。2、采用电机与所述螺杆可同步旋转地连接从而驱动螺杆转动，所述电机与螺杆之 间不设齿轮或其它传动或离合装置，从而避免了传动过程中产生的误差，提高了电下倾角 的调节精度。3、在所述螺杆的两端分别设置用来限制所述滑块的位移的终端止挡，且当适用于 不同的天线时，可根据实际的需要调节终端止挡的位置，使得本发明的基站天线可适用于 不同的天线。出现故障时，在进行下一次调节前，需要将天线的下倾角调至到最大值或最小 值，可通过使滑块行至终端止挡来实现。4、所述传感器为电磁传感器，不与所述电机的旋转轴直接接触，与接触式的机械 或微动传感器相比，精度高且使用寿命长。5、控制主板还可连接有控制信号接口，所述控制信号接口通过控制电缆与远程控 制装置相连接。操作者不需要走至天线旁进行操作，仅需将命令输入远程控制装置，即可调 节天线的下倾角，因此操作方便且大大提高了效率。6、电机的端盖与天线端板采用螺钉连接，和螺栓滑块的连接方式相比，螺钉连接 占用空间较小，可留出较大的空间进行安装和拆卸操作，从而使得拆装更方便。
图1为滑片采用直线运动方式的移相器的示意图；图2为现有的电下倾角可电动调节的基站天线的部分的结构示意图；图3为天线原理示意图；图4为本发明实施例中的电下倾角可电动调节的基站天线的部分结构的剖视图；图5为图4中A部分的放大示意图；图6为本发明实施例中的电下倾角可电动调节的基站天线的手持控制单元的结 构示意图；图7为本发明实施例中的电下倾角可电动调节的基站天线的手持控制单元除去 控制主板后的爆炸示意图。
具体实施例方式图3为天线原理示意图。如图3所示，电调天线具有多个辐射振子单元，通过改变 所述振子单元11的相位差即可改变天线的下倾角从而改变天线波束的辐射方向，调整移 相器的滑片的位置即是众所周知的改变下倾角的方法。图4为本发明的电下倾角可电动调节的基站天线的剖视图，图5为图4中A部分 的放大示意图，图6为本发明实施例中的电下倾角可电动调节的基站天线的手持控制单元 的结构示意图，图7为本发明实施例中的电下倾角可电动调节的基站天线的手持控制单元 除去控制主板46后的爆炸示意图。如图3至图7所示，本发明提供的电下倾角可电动调节 的基站天线包括移相器、螺杆M、与螺杆M相配合的传动滑块27以及天线控制单元。所述 传动滑块27通过连接件与拉杆与所述移相器内的滑片连接，从而使所述螺杆M能够带动 所述移相器内的滑片做直线运动。所述手持控制单元包括驱动所述螺杆M旋转的电机23、传感器41、控制主板46、 上端盖34和下端盖42。所述控制主板46与所述电机23电性连接，所述控制主板46接收 并处理所述传感器41传来信号并可向所述电机23发出命令，同时记录所述基站天线当前 的电下倾角。操作者只需操作控制主板46即可改变天线的下倾角。当所述天线的电下倾角 变化某一角度时，所述传感器41检测所述电机23的输出轴在该角度变化范围内的旋转圈 数。在本实施例中，所述电机23固定于所述手持控制单元的上端盖34，所述上端盖34与所 述天线的端板相固定，所述天线端板和上端盖34限制所述电机23的轴向运动。在本实施 例中，所述传感器41为电磁传感器，所述电磁传感器41不与所述电机的旋转轴直接接触， 与接触式的机械或微动传感器相比，精度高且使用寿命长。由于天线具有不同的尺寸及规格，例如高频天线和低频天线，不同的天线的最大 下倾角不同。因此，在使用该基站天线之前，需要先确定电机的输出轴每旋转一圈对应的天 线的下倾角的变化值。具体为采用传感器41检测所述传动滑块27自螺杆M的一端至另 一端的行程期间所述电机23的输出轴旋转圈数η。即用传感器41检测所述螺杆M带动所 述移相器内的滑片移动最大行程的距离内所述电机23的输出轴的旋转圈数η。所述电机 23的输出轴每转一圈，电磁传感器41输出并记录固定个脉冲，根据该行程内基站天线电下 倾角的变化值β，即最大下倾角，得出电机的输出轴每转动一圈时，基站天线电下倾角的变 化值为β/η。根据当前需要调整的角度和β/n值即可得出所需要的电机23的输出轴的旋转圈数。例如当前天线的下倾角为α时，该下倾角α值记录在所述控制主板46中，如果 需要调整下倾角到Y，则所述电机23需要转动的圈数为(Υ-α)*β/η，其中，若Υ-α为 正，则所述电机23正向旋转，若γ-α为负，则所述电机23反向旋转。所述天线的下倾角 调整好后，所述控制主板46记录当前天线的下倾角值。由此可见。操作者使电机23转动 需要的旋转圈数，则基站天线电下倾角即会调整需要的角度，和采用手工调节及目测确定 移相器的位移值的装置相比，本发明的基站天线大大提高了调节的精度和效率。在上述实施例中，所述电机23的输出轴的端部为六棱柱47，所述螺杆对与所述电 机23相配合的一端为内六方孔，所述电机23的输出轴与所述螺杆M通过所述六棱柱47 与所述内六方孔配合相连接，从而实现所述电机23直接带动所述螺杆M同步旋转，而不需 要其它的传动或离合装置，避免了传动过程中产生的误差，提高了电下倾角的调节精度。电 机23的输出轴带动所述螺杆M旋转，由于电机23被上端盖34和天线端板限定不得做轴 向的运动，因此与所述螺杆M相配合的传动滑块27在所述螺杆M上沿所述螺杆M的轴 向移动。与所述传动滑块27连接在一起的移相器的滑片也随着传动滑块27而沿所述螺杆 M轴向移动，从而使得辐射振子单元12的相位差11改变，天线的下倾角也随之改变。在上述实施例中，所述电机23的输出轴与所述螺杆M之间也可以通过键或其它 常规连接方式连接，只要实现所述电机23的输出轴直接带动所述螺杆M同步旋转而不需 要其它的传动或离合机构。在上述实施例中，可在所述螺杆M的两端部附近分别设置用来限制所述传动滑 块27的位移的终端止挡26。在本实施例中，所述螺杆M设有垂直于所述螺杆M的轴线的 孔，所述终端止挡沈为一穿设在所述孔内的销子。所述终端止挡沈也可为其它固定在所 述螺杆M上的部件。当所述传动滑块27位于靠近所述电机23 —端的终端止挡沈时，所 述天线的下倾角最大，当所述传动滑块27位于远离所述电机23 —端的终端止挡沈时，所 述天线的下倾角最小。在确定电机23的输出轴每旋转一圈对应的天线的下倾角的变化值 时，所述传动滑块27不需走完螺杆M的全程，只需自一个终端止挡沈行至另一个终端止 挡26。所述终端止挡沈的位置可沿所述螺杆M的轴线调节，对于不同的尺寸及规格的 天线，例如，当所述天线为高频天线时，调节所述终端止挡沈的位置使两个所述终端止挡 26之间的距离变小，当所述天线为低频天线时，调节所述终端止挡沈的位置使两个所述终 端止挡沈之间的距离变大。当所述基站天线出现故障，如停电时，所述控制主板46所记录 的当前天线的下倾角数据丢失，在对天线的下倾角进行下一次调节之前，需要天线的下倾 角调至到最大值或最小值，此步骤可通过使传动滑块27移动至终端止挡沈来实现。在上述实施例中，所述传感器41也可为光电传感器41等其它非接触的位置传感 器41。在上述实施例中，所述控制主板46还可连接有控制信号接口，在本实施例中为设 在下端盖42上与所述控制主板46相连接的母头连接器43和公头连接器44。所述控制信 号接口符合AISG或3GPP或自定义协议。所述基站天线还包括远程控制装置，所述控制信 号接口通过控制电缆与所述远程控制装置相连接。操作者不需要走至天线旁进行操作，仅 需将命令输入远程控制装置，即可调节天线的下倾角，因此操作方便且大大提高了效率。在 上述实施例中，也可通过现有的无线远程控制技术对控制主板46进行远程控制。
在上述实施例中，所述上端盖34通过螺钉21与所述天线的端板相固定，所述螺钉 21依次穿过所述上端盖34的螺孔和所述天线的端板的螺孔。由于多频天线要同时连接多 个电机，而天线的端板的面积有限，和螺栓传动滑块27的连接方式相比，螺钉21连接占用 空间较小，可留出较大的空间进行安装和拆卸操作，从而使得拆装更方便。以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围 由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各 种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种电下倾角可电动调节的基站天线，包括移相器、带动所述移相器内的滑片直线 运动的螺杆以及天线控制单元，其特征在于所述天线控制单元包括传感器、控制主板和驱 动所述螺杆转动的电机，所述控制主板用于记录所述基站天线当前的电下倾角，当所述天 线的电下倾角变化某一角度时，所述传感器检测所述电机的输出轴在该角度变化范围内的 旋转圈数。
2.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于所述电机的输出轴与所述螺杆直接 连接。
3.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于所述电机的输出轴的端部为六棱柱， 所述螺杆的端部带有与所述六棱柱相配合的内六方孔，所述电机的输出轴与所述螺杆通过 所述六棱柱与所述内六方孔的配合相连接。
4.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于所述螺杆上设置有两个终端止挡和 设置于所述终端止挡之间的滑块，所述螺杆的转动带动所述滑块沿所述螺杆的轴线移动从 而带动所述移相器内的滑片直线运动，所述终端止挡用于限制所述滑块的位移。
5.根据权利要求4所述的基站天线，其特征在于所述终端止挡的位置可根据所述基 站天线的规格沿所述螺杆的轴线调节。
6.根据权利要求5所述的基站天线，其特征在于当所述天线为高频天线时，调节所述 终端止挡的位置使所述终端止挡之间的距离变小，当所述天线为低频天线时，调节所述终 端止挡的位置使所述终端止挡之间的距离变大。
7.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于所述传感器为电磁传感器。
8.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于所述基站天线还包括远程控制装置， 所述控制主板连接有控制信号接口，所述控制信号接口通过电缆与所述远程控制装置相连 接。
9.如权利要求1到8中任意一项所述的基站天线的控制方法，其特征在于，包括以下步骤(1)所述螺杆带动所述移相器内的滑片移动最大行程；(2)所述传感器检测所述电机的输出轴在所述最大行程内旋转的最大圈数；(3)根据所述天线的下倾角在滑片移动最大行程期间的角度变化和所述传感器检测到 的最大圈数，计算所述电机的输出轴每旋转一圈所述天线下倾角平均改变的度数；(4)根据所述天线需要调整到的下倾角与所述控制主板中记录的滑片行程起始端下倾 角和行程结束端下倾角之间的差以及所述电机的输出轴每旋转一圈平均改变的度数，计算 所述电机的输出轴需要旋转的圈数；(5)控制所述电机输出轴的旋转，将所述天线调整到需要的下倾角。
全文摘要
本发明涉及一种电下倾角可电动调节的基站天线，其包括移相器、带动所述移相器内的滑片直线运动的螺杆以及天线控制单元，所述天线控制单元包括传感器、控制主板和驱动所述螺杆转动的电机，所述控制主板用于记录所述基站天线当前的电下倾角，当所述天线的电下倾角变化某一角度时，所述传感器检测所述电机的输出轴在该角度变化范围内的旋转圈数。本发明的克服现有的基站天线的电下倾角调节精度低、操作不便且效率低的缺点，提供一种调节精度高、操作方便且效率高的基站天线。
文档编号H01Q3/32GK102122758SQ201010606269
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者吴博, 张文颢, 徐东良, 林涛, 袁巧巧, 邓强标, 陈聪 申请人:网拓(上海)通信技术有限公司