电调天线驱动装置及电调天线

摘要

本申请涉及移动通信技术领域，公开一种电调天线驱动装置及电调天线。电调天线驱动装置包括电机、电调控制模块、正向传动线路和反向传动线路；电调控制模块用于控制电机动作；正向传动线路包括第一单向运动机构和第一往复运动机构，电机正转时，第一单向运动机构能驱动第一往复运动机构运动，以带动第一移相器往复调相；反向传动线路包括第二单向运动机构和第二往复运动机构，电机反转时，第二单向运动机构能驱动第二往复运动机构运动，以带动第二移相器往复调相。电调天线包括上述电调天线驱动装置。本申请能够实现单电机驱动双路移相器独立调相，具有结构紧凑、成本低、可靠性高、调相效率高的特点。

说明书

技术领域

本申请涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种电调天线驱动装置及电调天线。

背景技术

移动通信中的信号覆盖区域是通过在基站处安装基站天线并使基站天线的波束覆盖此区域来实现的。而当此区域的地理特征及用户分布等发生改变时,需调节基站天线的波束辐射方向以使信号重新覆盖变化后的区域。

为了调节基站天线的波束辐射方向，可以通过调节基站天线内部的移相器使得天线内部各单元的信号相位产生变化，从而改变波束的指向。因此基站电调天线系统对于移动通信网络有举足轻重的作用，移相器作为实现天线电调功能的关键元件，是电调天线的重点研究对象。移动通信天线的辐射角是通过传动装置驱动天线内的移相器，从而对信号相位进行调整。

随着5G技术的发展，5G天线具有体积小、空间紧凑、厚度薄等特点，同时随着需求的不断更新，功能的不断提升，普通的双电机控制模组虽然可以满足两路移相器单独控制的需求，但是由于引入了两个电机，导致结构复杂和成本增加。

因此，亟需一种电调天线驱动装置及电调天线，以解决上述问题。

实用新型内容

基于以上所述，本申请的目的在于提供一种结构更加紧凑、空间利用率高、成本低的电调天线驱动装置及电调天线，以解决现有两个电机驱动带来的空间布局紧张和成本高的问题。

为达上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种电调天线驱动装置，包括电机、电调控制模块、正向传动线路和反向传动线路；所述电调控制模块用于控制所述电机动作；所述正向传动线路包括第一单向运动机构和第一往复运动机构，所述电机通过第一传动机构与所述第一单向运动机构传动连接，所述第一单向运动机构与所述第一往复运动机构连接；所述电机正转时，所述第一单向运动机构能驱动所述第一往复运动机构运动，以带动第一移相器往复调相；所述反向传动线路包括第二单向运动机构和第二往复运动机构，所述电机通过第二传动机构与所述第二单向运动机构传动连接，所述第二单向运动机构与所述第二往复运动机构连接；所述电机反转时，所述第二单向运动机构能驱动所述第二往复运动机构运动，以带动第二移相器往复调相。

作为一种电调天线驱动装置的优选方案，所述电调控制模块包括电调板、第一位置传感器和第二位置传感器，所述电调板与所述电机连接；所述第一位置传感器与所述电调板连接，用于识别所述第一移相器的初始位置；所述第二位置传感器与所述电调板连接，用于识别所述第二移相器的初始位置。

作为一种电调天线驱动装置的优选方案，所述第一位置传感器和/或所述第二位置传感器为光耦传感器。

作为一种电调天线驱动装置的优选方案，所述第一传动机构为蜗轮蜗杆机构或蜗杆斜齿轮机构；所述第二传动机构为蜗轮蜗杆机构或者蜗杆斜齿轮机构。

作为一种电调天线驱动装置的优选方案，所述第一传动机构包括蜗杆和第一斜齿轮，所述第二传动机构包括所述蜗杆和第二斜齿轮，所述蜗杆与所述电机的输出端连接，所述第一斜齿轮和所述第二斜齿轮分别与所述蜗杆啮合传动；所述蜗杆转动时能驱动所述第一斜齿轮和所述第二斜齿轮同步反向旋转。

作为一种电调天线驱动装置的优选方案，所述第一单向运动机构为单向轴承或棘轮机构；所述第二单向运动机构为单向轴承或棘轮机构。

作为一种电调天线驱动装置的优选方案，所述第一往复运动机构为不完全齿轮齿条往复机构或往复丝杠机构；所述第二往复运动机构为不完全齿轮齿条往复机构或往复丝杠机构。

作为一种电调天线驱动装置的优选方案，所述第一往复运动机构包括第一不完全齿轮和第一支撑架，所述第一支撑架的两侧设有相对的第一齿条和第二齿条，所述第一不完全齿轮在转动过程中交替与所述第一齿条和所述第二齿条啮合，以带动所述第一支撑架往复运动，所述第一支撑架用于与所述第一移相器固定连接；所述第二往复运动机构包括第二不完全齿轮和第二支撑架，所述第二支撑架的两侧设有相对的第三齿条和第四齿条，所述第二不完全齿轮在转动过程中交替与所述第三齿条和所述第四齿条啮合，以带动所述第二支撑架往复运动，所述第二支撑架用于与所述第二移相器固定连接。

作为一种电调天线驱动装置的优选方案，所述第一支撑架的端部伸出有第一遮挡臂，当所述第一移相器移动到初始位置时，所述第一遮挡臂能触发所述第一位置传感器动作；所述第二支撑架的端部伸出有第二遮挡臂，当所述第二移相器移动到初始位置时，所述第二遮挡臂能触发所述第二位置传感器动作。

一种电调天线，包括包括第一移相器、第二移相器和以上任一方案所述的电调天线驱动装置。

本申请的有益效果为：

本申请实施例提供的电调天线驱动装置，能通过电机正转和反转分别驱动两路移相器进行独立运动。当电机正转时，通过正向传动线路驱动第一移相器调相，正向传动线路包括第一单向运动机构和第一往复运动机构，电机通过第一单向运动机构将动力传递至第一往复运动机构，在第一往复运动机构的作用下驱动第一移相器往复调相；当电机反转时，通过反向传动线路驱动第二移相器调相，反向传动线路包括第二单向运动机构和第二往复运动机构，电机通过第二单向运动机构将动力传递至第二往复运动机构，在第二往复运动机构的作用下驱动第二移相器往复调相。电机通过单向运动机构在驱动其中一路移相器运动的时候，另一路移相器在自身阻力的作用下静止不动，两路移相器运动互斥，互不干扰。本申请通过一个电机驱动两路移相器进行独立调相，减少了电机数量，使得传动机构的体积和重量减小，有利于机构的紧凑化布局，同时也大幅降低了机构成本。

本申请实施例的第一往复运动机构驱动第一移相器往复调相时，通过第一位置传感器进行初始位置识别，在电调板的控制下，实现任意位置的调相；第二往复运动机构驱动第二移相器往复调相时，通过第二位置传感器进行初始位置识别，在电调板的控制下，实现任意位置的调相。通过位置传感器确定移相器的初始位置，避免了通过现有机械堵转的方式进行定位，改善了电机以及传动机构的受力工况，有助于结构件的小型化设计，同时提高了驱动装置的可靠性和稳定性；而且采用位置传感器进行定位，使得驱动装置可以高速运行，大大提高了移相器的调相效率。

附图说明

图1示出本申请实施例中电调天线驱动装置的结构示意图一(正向传动线路及反向传动线路均处于分解状态)；

图2示出本申请实施例中电调天线驱动装置的结构示意图二(正向传动线路及反向传动线路均处于装配状态)；

图3示出本申请实施例中电调天线驱动装置与第一移相器拉杆、第二移相器拉杆的装配示意图。

图中附图标记如下：

1、正向传动线路；11、第一支撑架；111、第一遮挡臂；12、第一不完全齿轮；13、第一单向轴承；14、第一斜齿轮；15、蜗杆；

2、反向传动线路；21、第二支撑架；211、第二遮挡臂；22、第二不完全齿轮；23、第二单向轴承；24、第二斜齿轮；

3、电机；

4、电调控制模块；41、第一光电耦合开关；42、第二光电耦合开关；43、电调板；

51、第一移相器拉杆；52、第二移相器拉杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“左”“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

随着天线技术的发展，电调天线将成为未来天线的必然趋势。而天线驱动装置作为电调天线系统中的重要组成部分，在实现多路下倾角调节过程中起着至关重要的作用。因此，本申请针对当前天线电调系统结构复杂的问题，研究单电机驱动双路移相器独立调相的实现方式，以期对今后工程实现提供借鉴。

如图1-图2所示，本申请实施例提供一种电调天线驱动装置，应用于电调天线中，能够通过一个电机实现两路移相器的独立驱动。该电调天线驱动装置包括电机3、电调控制模块4、正向传动线路1和反向传动线路2。电调控制模块4与电机3连接，用于控制电机3动作。正向传动线路1用于通过电机3正转实现对第一移相器的驱动。具体地，正向传动线路1包括第一单向运动机构和第一往复运动机构，电机3通过第一传动机构与第一单向运动机构传动连接，第一单向运动机构与第一往复运动机构连接。当电机3正转时，电机3通过第一传动机构驱动第一单向运动机构运动，第一单向运动机构将动力传递至第一往复运动机构，在第一往复运动机构的作用下驱动第一移相器往复调相。反向传动线路2用于通过电机3反转实现对第二移相器的驱动。具体地，反向传动线路2包括第二单向运动机构和第二往复运动机构，电机3通过第二传动机构与第二单向运动机构传动连接，第二单向运动机构与第二往复运动机构连接。当电机3反转时，电机3通过第二传动机构驱动第二单向运动机构运动，第二单向运动机构将动力传递至第二往复运动机构，在第二往复运动机构的作用下驱动第二移相器往复调相。

本实施例中，单向运动机构仅能实现某一方向的传动，例如当单向运动机构沿顺时针方向转动时能够带动往复运动机构运动，而当单向运动机构沿逆时针方向转动时不能带动往复运动机构运动。单向运动机构可以为单向轴承、棘轮机构或其他具有同样单向运动传递功能的机构。优选地，本实施例的第一单向运动机构为第一单向轴承13，第一单向轴承13的外圈与第一传动机构刚性连接，第一单向轴承13的内圈与第一往复运动机构刚性连接；同样地，本实施例的第二单向运动机构为第二单向轴承23，第二单向轴承23的外圈与第二传动机构刚性连接，第二单向轴承23的内圈与第二往复运动机构刚性连接。单向轴承结构简单、体积小、安装方便，有利于节约空间，节省成本。

需要说明的是，本实施例通过单向运动机构将正向传动线路1和反向传动线路2隔离开，电机3利用单向运动机构在驱动其中一路移相器运动的时候，另一路移相器在自身阻力的作用下静止不动，两路移相器运动互斥，互不干扰。本申请通过一个电机驱动两路移相器进行独立调相，减少了电机数量，使得传动机构的体积和重量减小，有利于机构的紧凑化布局，同时也大幅降低了机构成本。

可选地，本申请实施例的第一传动机构和第二传动机构均可采用蜗轮蜗杆机构，其中蜗杆与电机3的输出端连接，蜗轮与蜗杆啮合传动，蜗轮蜗杆机构结构紧凑、传动平稳、噪音小。在采用蜗杆副实现的交错轴传动系统中，金属齿可采用“蜗杆+蜗轮”的啮合形式；而若将蜗轮的材料改为工程塑料且采用模塑法制造，则会出现模具结构复杂、出模难度大、蜗轮精度难以保证等技术难题。为避免这一难题，塑料蜗杆副可采用“蜗杆+斜齿轮”的啮合形式，且蜗杆螺旋升角与斜齿的斜角基本接近。具体而言，本实施例中第一传动机构包括蜗杆15和第一斜齿轮14，第二传动机构包括上述蜗杆15和第二斜齿轮24，蜗杆15与电机3的输出端连接，第一斜齿轮14和第二斜齿轮24分别与蜗杆15啮合传动；蜗杆15转动时能驱动第一斜齿轮14和第二斜齿轮24同步反向旋转。当然，在其他实施例中，第一传动机构和第二传动机构还可以采用齿轮组或其他形式实现运动传递，例如设置第一齿轮与电机3的输出轴传动连接，第二齿轮和第三齿轮分别与第一齿轮啮合传动，通过第一齿轮驱动第二齿轮和第三齿轮旋转。

本申请实施例的第一往复运动机构和第二往复运动机构可以为不完全齿轮齿条往复机构、往复丝杠机构、曲柄滑块机构或其他能够将单向转动转化为直线往复运动的机构。本实施例优选地，第一往复运动机构和第二往复运动机构均采用不完全齿轮齿条往复机构。其中第一往复运动机构包括第一不完全齿轮12和第一支撑架11，第一支撑架11可以设置为环形，环形的两相对内侧设有第一齿条和第二齿条，第一不完全齿轮12在转动过程中交替与第一齿条和第二齿条啮合，以带动第一支撑架11往复运动(例如，第一不完全齿轮12与第一齿条啮合传动时可带动第一支撑架11沿电机3轴向前进，第一不完全齿轮12与第二齿条啮合传动时可带动第一支撑架11沿电机3轴向后退)，第一支撑架11可通过紧固件与第一移相器固定连接，从而实现对第一移相器的驱动功能。具体而言，如图3所示，本实施例的第一支撑架11与第一移相器拉杆51固定连接，以带动第一移相器运动。第二往复运动机构包括第二不完全齿轮22和第二支撑架21，第二支撑架21同样可以设置为环形，环形的两相对内侧设有第三齿条和第四齿条，第二不完全齿轮22在转动过程中交替与第三齿条和第四齿条啮合，以带动第二支撑架21往复运动(例如，第二不完全齿轮22与第三齿条啮合传动时可带动第二支撑架21沿电机3轴向前进，第二不完全齿轮22与第四齿条啮合传动时可带动第二支撑架21沿电机3轴向后退)，第二支撑架21可通过紧固件与第二移相器固定连接，从而实现对第二移相器的驱动功能。具体而言，如图3所示，本实施例的第二支撑架21与第二移相器拉杆52固定连接，以带动第二移相器运动。

进一步地，参照图1，本申请实施例的第一不完全齿轮12包括柱状的第一齿轮基体，第一齿轮基体外周的仅部分圆弧上设有轮齿，且轮齿分布区域所占的周长不大于第一齿轮基体周长的一半，以免对第一不完全齿轮12的运动造成干涉。第一齿轮基体的中心设置有第一连接轴，第一连接轴与第一单向轴承13的内圈刚性连接，第一单向轴承13的外圈与第一斜齿轮14的内壁刚性连接，当电机3正转时，第一斜齿轮14沿某一方向转动，能够通过第一单向轴承13带动第一不完全齿轮12转动；而当电机3反转时，第一斜齿轮14沿另一方向转动，此时第一单向轴承13不能起到传动作用，因而不能带动第一不完全齿轮12转动。同样地，申请实施例的第二不完全齿轮22包括柱状的第二齿轮基体，第二齿轮基体外周的仅部分圆弧上设有轮齿，且轮齿分布区域所占的周长不大于第二齿轮基体周长的一半，以免对第二不完全齿轮22的运动造成干涉。第二齿轮基体的中心设置有第二连接轴，第二连接轴与第二单向轴承23的内圈刚性连接，第二单向轴承23的外圈与第二斜齿轮24的内壁刚性连接，当电机3反转时，第二斜齿轮24沿某一方向转动，能够通过第二单向轴承23带动第二不完全齿轮22转动；而当电机3正转时，第二斜齿轮24沿另一方向转动，此时第二单向轴承23不能起到传动作用，因而不能带动第二不完全齿轮22转动。

可选地，继续参考图1和图2，本申请实施例的电调控制模块4包括电调板43、第一位置传感器和第二位置传感器，其中电调板43作为控制元件，与电机3电连接或通信连接，用于控制电机3动作；第一位置传感器与电调板43电连接或通信连接，用于识别第一移相器的初始位置，并将识别到的位置信息反馈至电调板43，电调板43根据天线相位变化需求控制电机3动作，以将第一移相器调整至合适位置；第二位置传感器与电调板43电连接或通信连接，用于识别第二移相器的初始位置，并将识别到的位置信息反馈至电调板43，电调板43根据天线相位变化需求控制电机3动作，以将第二移相器调整至合适位置。第一往复运动机构驱动第一移相器往复调相时，通过第一位置传感器进行初始位置识别，在电调板43的控制下，能够实现任意位置的调相；第二往复运动机构驱动第二移相器往复调相时，通过第二位置传感器进行初始位置识别，在电调板43的控制下，能够实现任意位置的调相。由于现有技术中，通常采用机械堵转的形式确定移相器的初始位置，例如，采用丝杠螺母机构带动移相器运动时，当螺母移动到极限位置时会碰撞到相应的结构件，此时检测到电流信号增大，从而可判断出该位置为初始位置，然后电机开始反转，使螺母反向移动，这种方式会对结构件产生很大的冲击力，容易将结构件撞坏或导致电机、齿轮箱等结构的损坏，对设备带来较高的故障率，且这种方式的工作效率较低。而本申请实施例采用位置传感器确定移相器的初始位置，避免了采用机械堵转的方式进行定位，改善了电机以及传动机构的受力工况，有助于结构件的小型化设计，同时提高了驱动装置的可靠性和稳定性；而且采用位置传感器进行定位，使得驱动装置可以高速运行，大大提高了移相器的调相效率。

本申请实施例中，第一位置传感器和第二位置传感器可以为非接触式的光耦传感器或机械接触式位置传感器等。优选地，本实施例的第一位置传感器为第一光电耦合开关41，第二位置传感器为第二光电耦合开关42，通过光电耦合开关进行初始位置的定位，无需接触结构件，反应灵敏，能够匹配移相器的快速移动，大大提高了移相器的调相效率。进一步地，第一支撑架11的端部伸出有第一遮挡臂111，当第一移相器移动到初始位置时，第一遮挡臂111处于第一光电耦合开关41的光线发射端和接收端之间，由于遮挡了光线，从而可触发第一光电耦合开关41动作，第一光电耦合开关41将信号传递至电调板43，确定出第一移相器的初始位置，从而后续可实现对第一移相器位置的精确调节。同样地，第二支撑架21的端部伸出有第二遮挡臂211，当第二移相器移动到初始位置时，第二遮挡臂211处于第二光电耦合开关42的光线发射端和接收端之间，由于遮挡了光线，从而可触发第二光电耦合开关42动作，第二光电耦合开关42将信号传递至电调板43，确定出第二移相器的初始位置，从而后续可实现对第二移相器位置的精确调节。

参考图1和图2，本申请实施例的电调控制模块4控制电机3驱动两路移相器独立调相，其驱动过程如下：

电机3正向旋转时，电机3驱动蜗杆15转动，蜗杆15与第一斜齿轮14啮合，第一斜齿轮14内壁与第一单向轴承13的外圈刚性连接，第一不完全齿轮12的第一连接轴与第一单向轴承13的内圈刚性连接，第一不完全齿轮12与第一支撑架11上的齿条啮合，带动第一支撑架11往复运动，第一支撑架11与第一移相器固定连接并同步进行往复运动；第一支撑架11沿电机3轴线方向进行往复运动，当第一支撑架11运动到极限位置时(极限位置与第一移相器初始位置对应)，第一遮挡臂111触发第一光电耦合开关41，电调控制模块4识别到第一移相器的初始位置，进而根据初始位置控制第一移相器进行不同位置的调相。

电机3反向旋转时，电机3驱动蜗杆15转动，蜗杆15与第二斜齿轮24啮合，第二斜齿轮24内壁与第二单向轴承23的外圈刚性连接，第二不完全齿轮22的第二连接轴与第二单向轴承23的内圈刚性连接，第二不完全齿轮22与第二支撑架21上的齿条啮合，带动第二支撑架21往复运动，第二支撑架21与第二移相器固定连接并同步进行往复运动；第二支撑架21沿电机3轴线方向进行往复运动，当第二支撑架21运动到极限位置时(极限位置与第二移相器初始位置对应)，第二遮挡臂211触发第二光电耦合开关42，电调控制模块4识别到第二移相器的初始位置，进而根据初始位置控制第二移相器进行不同位置的调相。

第一单向轴承13和第二单向轴承23将正向传动线路1和反向传动线路2隔离开，运动互斥，互不干扰。电机3正向旋转时，蜗杆15驱动第一斜齿轮14和第二斜齿轮24同步反向旋转，第二斜齿轮24在第二单向轴承23的作用下，并没有将动力传递至第二不完全齿轮22，第二不完全齿轮22在第二移相器阻力的作用下静止不动，第一斜齿轮14在第一单向轴承13的作用下，将动力传递至第一不完全齿轮12，第一不完全齿轮12驱动第一支撑架11进行往复运动；电机3反向旋转时，蜗杆15驱动第一斜齿轮14和第二斜齿轮24同步反向旋转，第一斜齿轮14在第一单向轴承13的作用下，并没有将动力传递至第一不完全齿轮12，第一不完全齿轮12在第一移相器阻力的作用下静止不动，第二斜齿轮24在第二单向轴承23的作用下，将动力传递至第二不完全齿轮22，第二不完全齿轮22驱动第二支撑架21进行往复运动。

经过以上方案，本申请实施例可根据天线相位变化需求，单电机驱动双路移相器进行独立调相。

本申请实施例还提供一种电调天线，包括外壳、天线阵列单元、馈电网络、第一移相器、第二移相器以及上述的电调天线驱动装置。本申请利用电机正转和反转的互斥性，并结合往复运动机构，将电机的单向旋转运动转化为移相器的往复运动，实现控制两路移相器独立运动的目的。通过单电机实现双路移相器独立驱动，有利于机构的小型化和低成本设计。采用位置传感器进行初始位置定位，避免通过机械堵转的方式进行定位，改善了结构件的受力状况，有利于结构件的小型化设计，同时提高了结构件的可靠性和稳定性。

进一步地，本实施例的电调天线可选为5G天线，其通过一个电机驱动两路移相器移动，满足5G天线体积小、空间紧凑、厚度薄的特点要求，更符合天线的低成本、小型化设计理念。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。