一种天线水平方位角远程控制系统与实现方法

一种天线水平方位角远程控制系统与实现方法

戎镇春

京信通信技术（广州）有限公司广东广州510663

摘要：在通信领域当中，天线水平方位角远程控制系统是一个十分重要的机电一体化自动控制系统，其中包括了连接馈线、驱动单元、主板控制单元、通信控制器等部分，驱动单元则包括了校准机构、传动机构以及机壳部分。对此，本文提出一种可用于对基站天线水平方位角进行远程控制的机电一体化系统与实现方法，从而实现对天线水平方位角的远程自动化调整，更好的实现基站天线的无线电波信号覆盖可调节范围，并可实现通过一个通信控制器输入发出指令调整天线的水平方位角度，可以在机房就可以对天线的信号覆盖进行调节。

关键词：天线；水平方位角；远程控制系统；实现方法

一、天线水平方位角远程控制系统的驱动单元传动结构与设计实现方法

在天线水平方位角远程控制系统当中，驱动机构单元包含了法兰转盘、动力输出轴，动力输出轴连接传动机构，在转盘上连接安装天线底板，利用驱动机构，带动天线底板（天线底板上装有电磁波发射单元）转动，从而实现天线覆盖信号波束水平方位转动。驱动机构上的转盘设计有触碰块，机壳上凸设限位微动开关，触碰块安设计在限位微动开关之间，使其随着驱动机构转动而同步转动。传动机构当中包含了蜗杆和马达，在马达中设置了传动轴，将传动轴、蜗杆连为一体，利用马达对传动轴进行驱动，从而实现传动轴和蜗杆的同步转动[1]。传动机构当中的两组齿轮组相互啮合，第一组齿轮与蜗杆啮合，第二齿轮组则在动力输出轴上套设，并与第一齿轮组啮合，在马达驱动下，蜗杆和传动轴同步转动，两组齿轮组与蜗杆同步转动。最后，动力扭矩传递至动力输出轴，动力输出轴与法兰转盘连接，从而从马达到法兰转盘之间形成一个传动链。为了实现对天线运输、跌落或振动时对传动机构、齿轮等的保护，应当增设有包含防震锁定机构，其包括馈线帽手把、复位弹簧、锁销套筒等部分。在转盘中上设置与锁销相配套的套筒，并在机壳中对锁销进行容纳设计。将复位弹簧的一端顶在机壳上，另一端顶在止推平台上，形成一个常开机构。在锁定时，外部馈线帽手把推动锁销，插入转盘套筒，对转盘和天线的转动进行限制，在天线安装调试时，将锁销拔掉，再进行电动调节天线水平方位角。图1，为驱动单元的结构图。

图1，驱动单元的结构

二、天线水平方位角远程控制系统的系统构成

为了对基站天线水平方位角进行远程电调控制，在整套系统的设计制作中，组成了天线水平方位角远程控制系统，其中包括了：中央控制单元（主板控制电路）、动作执行机构、反馈传感装置、命令输入通信控制器，以及之间连接的馈线、通信接口、线缆等。总之，形成一个自动化的机电一体化传动控制系统。中央控制单元（主板控制电路）：包含控制主板芯片、电机驱动芯片、防雷电路、通信接口电路等。动作执行机构：包含电机、蜗杆、齿轮传动、传动轴、输出动力轴、法兰转盘、壳体等。反馈传感装置：包含限位微动开关、触碰块、信号转换电路。命令输入通信控制器则是一个可手动输入命令的人机交流界面，如图2，命令输入通信控制器。控制主板芯片连接驱动机构、限位微动开关、信号转换电路。在该控制系统当中，对于天线的水平方位角初始位置，可以利用校准机构进行校正。通过校正水平方位位置进行初始化，能够对天线水平方位角的调整基准进行获取，并利用通信控制器，将包含天线转动角度的指令发送给控制单元[2]。在主板芯片驱动电机的动作，通过传动机构进行传动带动转盘同步带动天线底板转动，使其实现同步转动，在两个限位微动开关之间控制和调整水平方位角。在这一远程控制系统中，具有紧凑、直接的动力传动结构，较大范围的调整角度，可以利用调整限位微动开关，来确定可调角度范围。基于设置的防震锁定机构，能够在运输天线过程中，避免齿轮组之间的磕碰而造成的损坏。

图2，命令输入通信控制器

三、天线水平方位角远程控制系统的具体实现方法

在天线水平方位角远程控制系统当中，通信控制器通过馈线与控制主板芯片电性连接，将角度调整指令发送给控制主板芯片，对天线方位角转动角度进行控制。根据通信控制器发射的角度调整指令，控制单元驱动传动装置动作，调整天线水平方位角。在马达当中，设置传动轴，使之与蜗杆连为一体，在蜗杆表面设置了螺纹[3]。作为动力机构，马达产生动力对传动轴进行驱动，使其与蜗杆同步转动。通过将蜗杆和传动轴连为一轴，降低了传动误差。两个限位微动开关之间具有60°的夹角，两个开关分别设置在－30°到30°的位置上。在实际控制当中，如果需要转动的水平方位角为15°，则在通信控制器中，输入控制命令，系统进行水平方位角度调整，调整至所设置的角度，电机停止转动。，如果是－30°的初始水平方位角位置，则根据控制信号，控制主板芯片对驱动机构进行控制，使其转动，驱动碰触快、驱动天线顺时针转动45°，从而实现天线水平方位角15°的调整任务。

结论：在通信领域当中，基站天线是一个十分重要的设备，通过天线对信号进行收发，从而实现无线通信的目的。在基站天线当中，水平方位角控制是一项十分重要的工作，而传统的控制方法具有较多的缺陷和不足，因而难以充分发挥作用。对此，对天线水平方位角远程控制系统进行设计和制作，更加高效、便捷的对基站跳线水平方位角进行控制，从而使天线辐射覆盖效果更加理想。

参考文献：

[1]孙钟阜,郭健,范利娟.基于嵌入式控制器的便携式卫星通信控制系统设计[J].机电产品开发与创新,2013,01:124-126+92.

[2]林坚立,周江卫,瞿水华,彭海燕.基于AISG的LTE网络远程天线姿态感知系统部署研究[J].中国新通信,2016,06:147-149.

[3]曹冬杰,郄秀书,段树,宣越建,王东方.基于VHF辐射源短基线定位系统对闪电放电过程的研究[J].物理学报,2012,06:510-522.

[4]王建,蔡海文,侯培培,王书楠.基于微光学元件堆栈集成技术的收发一体化宽带光控相控阵天线[J].光子学报,2015,11:132-138.