CN109037950A - 用于移相器的致动器的止挡件及相关方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于移相器的致动器的止挡件及相关方法。所述止挡件构造成可移除地与所述致动器组装，其中，所述止挡件构造成限制所述致动器的可轴向移动的构件的行程，所述可轴向移动的构件可操作地联接到所述致动器的轴，并且其中，所述可轴向移动的构件构造成联接到移相器。相关方法涉及调节用于移相器的致动器的范围的方法，其包括将止挡件可移除地与所述致动器组装。
Description
技术领域
本发明涉及通信***和部件，并且特别地涉及用于在基站天线中使用的机电移相器的致动器。更具体地，本发明涉及用于移相器的致动器的止挡件及相关方法。相关方法涉及调节用于移相器的致动器的范围的方法。
背景技术
基站天线用于向蜂窝通信业务的固定和移动用户发送射频(“RF”)信号并从其接收RF信号。基站天线是对在某些方向发射(或从那些方向接收)的RF能量进行集中的定向装置。基站天线在给定方向上的“增益”是对于天线将RF能量集中在该特定方向上的能力的量度。基站天线的“辐射图案”是天线在所有不同方向上的增益的汇编。基站天线的辐射图案通常被设计为服务于预定义的覆盖区域，其指的是移动用户可以通过基站天线与蜂窝网络进行通信的地理区域。基站天线可以被设计为在整个预定义的覆盖区域内具有最小的增益水平，并且通常希望基站天线在覆盖区域之外具有低得多的增益水平。
大多数基站天线现在具有从远程位置重新配置其辐射图案的能力。例如，已经开发了基站天线，通过向天线发送控制信号，可以从远程位置重新配置天线的诸如下倾角、波束宽度和/或方位角这样的设置。通常将能够使它们的下倾或“上仰”角度从远程位置改变的基站天线称为远程电倾斜(“RET”)天线。RET天线允许无线网络运营商通过使用可以调节天线中的移相器以影响天线的辐射图案的机电致动器来远程调节天线的辐射图案。
基站天线通常包括诸如偶极子或交叉偶极子辐射元件这样的辐射元件的线性阵列或二维阵列。为了改变这些天线的下倾角，可以跨辐射元件应用相位锥。可以通过调节沿着无线电装置与基站天线的各个辐射元件之间的RF传输路径定位的可调节移相器上的设置来应用该相位锥。一种已知类型的移相器是机电“接帚”移相器，其包括主印刷电路板和可以在主印刷电路板之上转动的“接帚”印刷电路板。这种接帚移相器通常将在主印刷电路板处接收的输入RF信号分成多个子分量，然后将这些子分量中的至少一些电容耦合到接帚印刷电路板。RF信号的这些子分量可以沿着多个弧形迹线从接帚印刷电路板电容耦合回主印刷电路板，其中，每个弧具有不同的直径。每个弧形迹线的每个端部可以连接到辐射元件或辐射元件的子组。通过在主印刷电路板之上物理地转动接帚印刷电路板，可以改变RF信号的子分量电容耦合回主印刷电路板的位置，从而改变从移相器到辐射元件的路径长度。路径长度的这种改变导致RF信号的子分量的相位改变，并且由于弧具有不同的半径，所以沿着每个路径所经历的相位改变是不同的。因此，上述接帚移相器可以用于对施加到每个辐射元件的RF信号的子分量施加相位锥。接帚印刷电路板通常使用通过机械连杆连接到接帚印刷电路板的诸如直流马达这样的机电致动器来进行移动。这些致动器通常被称为RET致动器，因为它们用于施加远程电子下倾。
发明内容
根据本发明的实施例，提供了用于移相器的致动器的止挡件。所述止挡件可以构造成可移除地与所述致动器组装。所述止挡件可以构造成限制所述致动器的可轴向移动(axially-derivable)的构件的行程，所述可轴向移动的构件可操作地联接到所述致动器的轴，并且所述可轴向移动的构件可以构造成联接到移相器。
根据本发明的实施例，提供了调节用于移相器的致动器的范围的方法。所述方法可以包括将止挡件可移除地与所述致动器组装。所述止挡件可以构造成限制所述致动器的可轴向移动的构件的行程，所述可轴向移动的构件可操作地联接到所述致动器的轴，并且所述可轴向移动的构件可以构造成联接到所述移相器。
附图说明
图1A是根据本发明的实施例的包括RET致动器的基站天线的透视图。
图1B是图1A的基站天线的示意性平面图，示出了其辐射元件的三个线性阵列。
图2是示出图1A-1B的基站天线的各种部件之间的连接的示意性框图。
图3是可以被包括在图1A-1B的基站天线中的一对机电移相器的前透视图。
图4A是RET致动器和RET止挡件的透视图，并且图4B是组装有安装在其上的根据本发明的实施例的RET止挡件的RET致动器的透视图。
具体实施方式
现在将参照附图更详细地讨论本发明的实施例。
图1A是RET基站天线100的透视图。图1B是基站天线100的示意性平面图，示出了其辐射元件的三个线性阵列。图2是示出RET天线100的各种内部部件及其间的连接的示意性框图。应当注意，图2没有示出天线上各种元件的实际位置，而是绘制成在最小数量的连接线交叉的情况下示出各种元件之间的连接。还将理解，图2中的连接线表示用于电信号的路径(例如，RF传输线)。
参照图1A-1B和2，RET天线100包括输入/输出端口110、辐射元件130的多个线性阵列120和移相器150等。如图1B和2中所示，天线100包括总共三个线性阵列120(标记为120-1至120-3)，每个线性阵列包括五个辐射元件130。线性阵列120的数量和被包括在每个线性阵列120中的辐射元件130的数量可以改变。
参照图2，示意性地示出了输入/输出端口110、辐射元件130和移相器150之间的连接。每组输入/输出端口110及其相关联的移相器150可以包括协同馈电网络160。虚线框用于示出图2中的一个这样的协同馈电网络160。
如图2中示意性所示，用被包括在每个框中的“X”表示的辐射元件130可以是交叉极化辐射元件130(例如+45°/-45°倾斜偶极子)，其可以在两个正交极化处发射和接收RF信号。可以使用任何其它合适的辐射元件130，包括例如单偶极子辐射元件或贴片辐射元件(包括交叉极化贴片辐射元件)。当使用交叉极化辐射元件130时，可以为每个线性阵列120提供两个协同馈电网络160，第一协同馈电网络在辐射元件130和第一对输入/输出端口110之间承载具有第一极化(例如，+45°)的RF信号，第二协同馈电网络在辐射元件130和第二对输入/输出端口110之间承载具有第二极化(例如，-45°)的RF信号，如图2中所示的那样。
如图2中所示，每个移相器150的输入端口可以连接到输入/输出端口110中的相应一个。每个输入/输出端口110可以连接到无线电装置(未示出)，例如远程无线电头。每个移相器150具有分别连接到辐射元件130之一的五个输出端口。移相器150可以将输入到输入/输出端口110的RF信号分成多个子分量，并且可以对被提供给辐射元件130的RF信号的子分量应用相位锥。在典型的实施方式中，可以对辐射元件130应用线性相位锥。作为示例，线性阵列120中的第一辐射元件130可以具有Y°+2X°的相位，线性阵列120中的第二辐射元件130可以具有Y°+X°的相位，线性阵列120中的第三辐射元件130可以具有Y°的相位，线性阵列120中的第四辐射元件130可以具有Y°-X°的相位，并且线性阵列120中的第五辐射元件130可以具有Y°-2X°的相位，其中，辐射元件130以数字顺序排列。移相器150同样可以接收在辐射元件130处接收的RF信号的子分量，对其施加相位锥，然后组合子分量，并且经由输入/输出端口110将组合的信号输出到无线电装置。
图2中所示的每个移相器150可以被实现为转动接帚移相器。如下所述，移相器150对RF信号的每个子分量赋予的相位改变可以通过物理地改变每个移相器150的转动接帚的位置的机械定位***来控制。
参照图3，示出了可以用于实现例如图2的两个移相器150(其与同一线性阵列120相关联)的双转动接帚移相器组件200。双转动接帚移相器组件200包括第一移相器202和第二移相器202a。在随后对图3的描述中，将相对于发射信号来描述移相器202、202a，使得每个移相器可以被视为具有一个输入和五个输出。将理解，当移相器202、202a接收信号时，那么术语改变，移相器将具有五个输入和单个输出。
如图3中所示，双移相器200包括背对背布置的(静止的)第一主印刷电路板210和第二主印刷电路板210a，以及第一可转动接帚印刷电路板220和第二可转动接帚印刷电路板220a(接帚印刷电路板220a在图3的视图中几乎看不到)，所述接帚印刷电路板可转动地安装在相应的主印刷电路板210、210a上。接帚印刷电路板220、220a可以通过枢轴销222可枢转地安装在相应的主印刷电路板210、210a上。两个可转动接帚印刷电路板220、220a可以通过支架224在它们的远端处连接在一起。
每个可转动接帚印刷电路板220、220a在其相应的主印刷电路板210、210a之上的位置由连杆轴228的位置控制，连杆轴的端部可以构成机械连杆226的一端。机械连杆226(未示出)的另一端可以联接到RET致动器(例如，单RET致动器，多RET致动器)。位置传感器250可以设置在可转动接帚印刷电路板220、220a中的一个上，以检测可转动接帚印刷电路板220、220a的位置。
每个主印刷电路板210、210a包括多个传输线迹线212、214。传输线迹线212、214大体上是弧形的。在一些情况下，弧形传输线迹线212、214可以以蛇形图案设置以实现更长的有效长度。在图3中所示的示例中，每个主印刷电路板210、210a具有两个弧形传输线迹线212、214(印刷电路板210a上的迹线在图3中不可见)，其中，第一弧形传输线迹线212沿着每个印刷电路板210、210a的外周设置，并且第二弧形传输线迹线214同心地设置在外传输线迹线212内的较短半径上。每个主印刷电路板210、210a上的第三传输线迹线216将每个主印刷电路板210、210a上的输入焊盘230连接到不经受可调节相移的输出焊盘240。
主印刷电路板210包括从主印刷电路板210的边缘附近的输入焊盘230引向靠近枢轴销222所在位置的一个或多个输入迹线232。在该位置处，输入迹线232分成两条路径。第一路径连接到输出迹线216，该输出迹线联接到第一输出焊盘240。第二路径联接到传输线迹线(在图3中不可见)上，该传输线迹线形成于接帚印刷电路板220的背侧上。接帚印刷电路板220上的传输线迹线同样分成两条路径(在图3中不可见)。第一路径延伸到接帚印刷电路板220上的第一弧形传输线迹线(在图3中不可见)，该第一弧形传输线迹线叠置在主印刷电路板210上的内传输线迹线214上。第二路径延伸到接帚印刷电路板220上的第二弧形传输线迹线(在图3中不可见)，该第二弧形传输线迹线叠置在主印刷电路板210上的外传输线迹线212上。耦合到接帚印刷电路板220上的RF信号因此被分离并耦合到叠置在主印刷电路板210上的传输线迹线212、214上的弧形传输线迹线，使得RF信号耦合到传输线迹线212、214上，在所述传输线迹线中它们再次分离。每个传输线迹线212、214的每个端部可以联接到相应的输出焊盘240。因此，在输入焊盘230处输入的RF信号被分成五个分量，这些分量被载送到五个输出焊盘240。同轴电缆260或其它RF传输线部件可以连接到输入焊盘230(同轴电缆260a也联接到移相器202a的主印刷电路板210a上的对应输入焊盘)。相应的同轴电缆270或其它RF传输线部件可以连接到每个相应的输出焊盘240(同轴电缆270a同样可以联接到移相器202a的主印刷电路板210a上的对应输出焊盘)。
随着接帚印刷电路板220移动，由传输线212、214所提供的从移相器202的输入焊盘230到每个辐射元件130的电路径长度发生变化。例如，随着接帚印刷电路板220向左移动，它缩短了从输入焊盘230到连接到传输线迹线212的左侧的输出焊盘240(其连接到第一辐射元件130)的电路径长度，而从输入焊盘230到连接到传输线迹线212的右侧的输出焊盘240(其连接到第二辐射元件)的电路径长度增加相应的量。电路径长度的这些改变导致在连接到传输线迹线212的输出焊盘240处接收到的信号相对于例如连接到传输线迹线216的输出焊盘240的相位改变。
第二移相器202a可以与第一移相器202相同。如图3中所示，移相器202a的转动接帚印刷电路板220a可以由与移相器202的转动接帚印刷电路板220相同的连杆轴228来控制。例如，如果线性阵列120包括双极化辐射元件130，通常对在两个正交极化中的每一个处发射的RF信号施加相同的相位改变。在这种情况下，可以使用单个机械连杆226来控制两个移相器202、202a上的接帚印刷电路板220、220a的位置。在其它情况下，两个移相器202、202a的接帚印刷电路板220、220a可以连接到不同的连杆轴228。
如上所述，通过向天线100发送使得机电致动器调节机电移相器150上的设置的控制信号，可以从远程位置控制诸如天线100这样的RET天线的各种物理和/或电气设置(包括仰角)。通常，为每个移相器150(或为与交叉极化辐射元件130相关联的一对移相器150)提供单独的致动器。最近已经提出了可以用于控制多个不同移相器的多RET致动器。
不同移相器可以具有不同的设计和/或尺寸，因此连接到不同移相器的机械连杆的最大行程长度可能需要是不同的。特别地，如果机械连杆移动超过了为特定移相器设计规定的最大行程长度，则移相器可能被损坏。因此，调节RET致动器300的范围以限制相关联的机械连杆的行程可以是有益的。
图4A是RET致动器和RET止挡件的透视图，并且图4B是组装有安装在其上的根据本发明的实施例的RET止挡件的RET致动器的透视图。
参照图4A，RET致动器300包括一对基板310、320，并且蜗杆轴340在基板310、320之间延伸。
活塞式部件(piston)350安装在蜗杆轴340上。活塞式部件350可以连接到机械连杆228(参见图3)的一端，所述机械连杆将致动器300连接到移相器。机械连杆228可以防止活塞式部件350响应于蜗杆轴340的转动而转动。活塞式部件350可以设置内螺纹以与蜗杆轴340上的外螺纹啮合。因此，活塞式部件350可以构造成沿着蜗杆轴340的转动轴线相对于蜗杆轴340轴向移动。如上参照图3所述，机械连杆228的远端可以连接到移相器或一对移相器的接帚臂。因此，蜗杆轴340的转动可以导致安装在其上的活塞式部件350的轴向运动，并且该轴向运动经由机械连杆228传递到移相器，以便使移相器的接帚臂转动。
马达360安装在基板310的前方。驱动轴362从马达360延伸。驱动轴362可以安装在蜗杆轴340的端部上，因此可以用于使蜗杆轴340转动。驱动轴362可以沿第一方向(例如，顺时针)转动，以使蜗杆轴340上的活塞式部件350远离马达360地移动，并且可以沿第二方向(例如，逆时针)转动，以使活塞式部件350朝向马达360地移动。以这种方式，驱动轴362的转动运动可以通过活塞式部件350转变为轴向运动。
在从控制器接收到希望天线中的相位改变的信号时，马达360可以被起动以使蜗杆轴340转动，以便沿着蜗杆轴340轴向驱动活塞式部件350，直到活塞式部件350到达期望的位置为止，此时马达360停用。
根据本发明的实施例，止挡件420可以可移除地与RET致动器300组装，以将活塞式部件350的运动限制在一定范围内。在一些实施例中，止挡件420可以可移除地附接到蜗杆轴340，如图4B中所示的那样。例如，止挡件420可以卡扣在蜗杆轴340上。在其它实施例中，止挡件420可以可移除地附接到RET致动器300的其它部分，例如，基板310、320。
止挡件420的面向蜗杆轴340的内表面可以是没有螺纹的，使得止挡件420可以响应于蜗杆轴340的转动而转动。止挡件420可以由非金属材料(例如，塑料)形成。止挡件420根据移相器的设计/尺寸可以具有不同的长度，并且可以对其不同的长度进行颜色编码。在一些实施例中，止挡件420可以针对止挡件420可移除地附接其上的蜗杆轴340的不同直径进行颜色编码。
尽管图4A示出了具有半圆形状的止挡件420，但是止挡件420的形状不限于此，并且可以变化。
在一些实施例中，如图4B中所示，位于活塞式部件350的相应的相对两侧上的两个止挡件420可以可移除地与RET致动器300组装。然而，可以改变止挡件420的数量。在一些实施例中，可以使用单个止挡件420，并且该单个止挡件420可以可移除地附接到基板310、320中的一个。
在一些实施例中，在RET致动器300的校准期间可以使用止挡件420。在校准期间，活塞式部件350可以朝向和远离马达360移动，直到活塞式部件350碰到止挡件420为止，使得可以验证RET致动器300的完整范围。因此，RET致动器300的范围可以通过将止挡件420可移除地与RET致动器300组装来进行调节。
上述RET止挡件还可以用在多RET致动器组件上。多RET致动器组件是指使用一个或两个马达来致动多于两个的机械连杆的RET组件。
虽然以上的图3描述了常规的接帚弧型移相器，许多其它类型的机电移相器在本领域中是已知的。将理解，本文公开的致动器适用于各种不同的移相器。
以上已经参照附图描述了本发明。本发明不限于所示实施例；相反，这些实施例旨在向本领域技术人员全部和完全地公开本发明。在附图中，相同的附图标记始终指的是相同的元件。为了清楚起见，某些部件的厚度和尺寸可能被夸大。
本文使用空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将理解，空间相对术语旨在涵盖除了附图中所示的取向之外的在使用或操作中的装置的不同取向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或特征“之下”或“下方”的元件将被定向到其它元件或特征“之上”。因此，示例性术语“之下”可以涵盖上和下两个取向。装置可以以其它方式定向，并且本文使用的空间相对描述语被相应地解释。
文中，术语“附接”、“连接”、“互连”、“接触”、“安装”等可以是元件之间的直接或间接的附接或接触，除非另有说明。为了简洁和/或清晰，可以不详细描述众所周知的功能或构造。表述“和/或”包括一个或多个相关列出条目的任何和所有组合。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意在限制本发明。当在本说明书中使用时，术语“包括”、“包含”、“包括”和/或“包含”指定所述特征、操作、元件和/或部件的存在，但不排除其它特征、操作、元件、部件和/或其组合的存在或附加。
Claims (20)
1.一种用于移相器的致动器的止挡件，所述止挡件构造成可移除地与所述致动器组装，其中，所述止挡件构造成限制所述致动器的可轴向移动的构件的行程，所述可轴向移动的构件可操作地联接到所述致动器的轴，并且其中，所述可轴向移动的构件构造成联接到移相器。
2.如权利要求1所述的止挡件，其中，所述止挡件包括位于所述可轴向移动的构件的相应的相对两侧上的两个止挡件。
3.如权利要求1所述的止挡件，其中，所述止挡件构造成可移除地附接到所述致动器的轴，并且其中，所述止挡件构造成止挡所述致动器的可轴向移动的构件的轴向移动。
4.如权利要求3所述的止挡件，其中，所述止挡件构造成卡扣在所述致动器的轴上。
5.如权利要求3所述的止挡件，其中，所述止挡件的面向所述轴的内表面没有螺纹。
6.如权利要求1所述的止挡件，其中，所述止挡件构造成可移除地附接到所述致动器的壳体。
7.如权利要求6所述的止挡件，其中，所述致动器的壳体包括两个基板，并且所述轴在所述两个基板之间延伸，并且
其中，所述止挡件构造成可移除地附接到所述基板中的一个。
8.如权利要求1所述的止挡件，其中，所述止挡件包括非金属材料。
9.如权利要求1所述的止挡件，其中，所述止挡件针对所述止挡件的长度和/或所述轴的直径进行颜色编码。
10.如权利要求1所述的止挡件，其中，所述止挡件构造成在所述致动器的校准期间被使用。
11.一种调节用于移相器的致动器的范围的方法，包括：
将止挡件可移除地与所述致动器组装，其中，所述止挡件构造成限制所述致动器的可轴向移动的构件的行程，所述可轴向移动的构件可操作地联接到所述致动器的轴，并且其中，所述可轴向移动的构件构造成联接到所述移相器。
12.如权利要求11所述的方法，其中，将所述止挡件可移除地与所述致动器组装包括将两个止挡件可移除地与所述致动器组装，并且所述两个止挡件位于所述可轴向移动的构件的相应的相对两侧上。
13.如权利要求11所述的方法，其中，将所述止挡件可移除地与所述致动器组装包括将所述止挡件可移除地附接到所述致动器的轴，并且其中，所述止挡件构造成止挡所述致动器的可轴向移动的构件的轴向移动。
14.如权利要求13所述的方法，其中，将所述止挡件可移除地附接到所述致动器的轴包括将所述止挡件卡扣在所述致动器的轴上。
15.如权利要求13所述的方法，其中，所述止挡件构造成响应于所述轴的转动而转动。
16.如权利要求11所述的方法，其中，将所述止挡件可移除地与所述致动器组装包括将所述止挡件可移除地附接到所述致动器的壳体。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述致动器的壳体包括两个基板，并且所述轴在所述两个基板之间延伸，并且
其中，将所述止挡件可移除地附接到所述壳体包括将所述止挡件可移除地附接到所述基板中的一个。
18.如权利要求11所述的方法，其中，所述止挡件包括非金属材料。
19.如权利要求11所述的方法，其中，所述可轴向移动的构件包括活塞式部件。
20.如权利要求11所述的方法，其中，所述轴包括蜗杆轴。
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