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CN102655269A - 基于方位校正调节的电调天线 - Google Patents

基于方位校正调节的电调天线 Download PDF

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CN102655269A CN2012101184431A CN201210118443A CN102655269A CN 102655269 A CN102655269 A CN 102655269A CN 2012101184431 A CN2012101184431 A CN 2012101184431A CN 201210118443 A CN201210118443 A CN 201210118443A CN 102655269 A CN102655269 A CN 102655269A
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control module
adjustable antenna
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毛纪平
吴中林
王文兰
方泽明
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Tongyu Communication Inc
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Tongyu Communication Inc
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Abstract

本发明公开了基于方位校正调节的电调天线，包括：至少一个电调天线本体，该电调天线本体的下倾角及方位角可调；至少一个天线控制单元，用于调节所述电调天线本体的下倾角及方位角，具有输入端和输出端，所述的输出端电连接到所述的电调天线本体，该天线控制单元与所述的电调天线本体一一对应；至少一个终端控制模块，该终端控制模块控制连接到所述天线控制单元的输入端，且与该天线控制单元建立通信链路，每一个终端控制模块分别控制一个或多个天线控制单元；还包括：方向传感装置，固定于所述的电调天线本体上，用于感应所述电调天线本体的物理方位，该方向传感装置电连接到所述天线控制单元的输入端。

Description

基于方位校正调节的电调天线
[技术领域]
本发明涉及无线通信基站天线领域，具体的说是涉及一种优化设计的可调节电下倾角和方位角的电调天线。
[技术背景]
移动通信基站天线的技术发展很快，最初国内主要使用普通的定向和全向型天线，目前电调天线越来越普及，所谓电调天线，即指可调节电子下倾角度的基站天线。电子下倾的原理是通过改变共线阵天线振子的相位，改变垂直分量和水平分量的幅值大小，改变合成分量场强强度，从而使天线的垂直方向性图下倾。由于天线各方向的场强强度同时增大和减小，保证在改变倾角后天线方向图变化不大，使主瓣方向覆盖距离缩短，同时又使整个方向图在服务小区扇区内减小覆盖面积但又不产生干扰。实践证明，电调天线下倾角度在1°-5°变化时，其天线方向图与机械天线的大致相同；当下倾角度在5°-10°变化时，其天线方向图较机械天线的稍有改善；当下倾角度在10°-15°变化时，其天线方向图较机械天线的变化较大；当机械天线下倾15°后，其天线方向图较机械天线的明显不同，这时天线方向图形状改变不大，主瓣方向覆盖距离明显缩短，整个天线方向图都在本基站扇区内，增加下倾角度，可以使扇区覆盖面积缩小，但不产生干扰，这样的方向图是我们需要的，因此采用电调天线能够降低呼损，减小干扰。另外，电调天线允许系统在不停机的情况下对垂直方向图下倾角进行调整，实时监测调整的效果，调整倾角的步进精度也较高(为0.1°)，因此可以对网络实现精细调整。
电调天线的以上特性决定了要实现下倾角的精确调节，就必须保证天线振子机械倾角的理想化设置，否则单纯通过电下倾角的调节并不能获得理想的方向图，这就对天线的安装施工提出了很高的要求，通常情况下，当天线安装好后再调节天线振子的机械倾角非常困难，而且误差很大，无论是施工还是维护都需要很高的成本，而且通常达不到理想的效果；另一方面，传统的电调天线只能调节电下倾角，而无法调节水平方向上的方位角，且一般是通过手动调节，精度非常差。另外下倾角的调节只能在其信号覆盖扇区的范围内，如果超出信号覆盖扇区的范围就只能通过增加新的天线才能解决，这样的成本非常高昂，而通过调节天线振子水平方向的方位可以很好的解决这一问题。
[发明内容]
本发明的目的在于：提供一种基于方位校正调节的电调天线，通过侦测天线振子的物理方位数据，并结合理想状态下的下倾角及方位角参数，实现对天线阵子下倾角的精确调节。
本发明是这样实现的：
基于方位校正调节的电调天线，包括：
至少一个电调天线本体，该电调天线本体的电下倾角及方位角可调；
至少一个天线控制单元，用于调节所述电调天线本体的电下倾角，具有输入端和输出端，所述的输出端电连接到所述的电调天线本体，该天线控制单元与所述的电调天线本体一一对应；
至少一个终端控制模块，该终端控制模块控制连接到所述天线控制单元的输入端，且与该天线控制单元建立通信链路，每一个终端控制模块分别控制一个或多个天线控制单元；
还包括：姿态传感装置，固定于所述的电调天线本体上，用于感应所述电调天线本体的机械倾角和方位角，该方向传感装置电连接到所述天线控制单元的输入端；
所述的终端控制模块接收用户指令，并将该用户指令传送到所述的天线控制单元，同时，所述的方向传感装置将感应到的电调天线本体的方位角和机械倾角信息传送到所述的天线控制单元，该天线控制单元将接收到的用户指令和电调天线本体的物理方位信息进行分析运算，并根据运算结果调节所述电调天线本体的电下倾角及方位角。
作为上述技术方案的改良，本发明的进一步技术方案如下：
上述的终端控制模块具有一显示屏，所述的方向传感装置通信连接到所述的终端控制模块，该姿态传感装置感应所述电调天线本体的方位角及机械倾角，并将该物理方位信息通过通信链路传送并显示于所述的终端控制模块的显示屏上，用户根据该物理方位信息输入校正后的控制指令到终端控制模块，该终端控制模块将该控制指令传送到所述的天线控制单元，天线控制单元根据接收到的控制指令控制所述的电调天线本体。
上述的姿态传感装置是电子罗盘。
上述的电子罗盘具有三轴磁传感器和三轴加速度传感器。
上述的天线控制单元是远程控制单元，所述的终端控制模块是手持控制器，多个远程控制单元通过AISG线缆级联，所述的手持控制器和至少一个远程控制单元通过AISG线缆进行供电和通信。
上述的终端控制模块是PC或CCU。
上述的方向传感装置和终端控制模块通过AISG线缆电连接。
电子罗盘的传感器采用霍尼韦尔各向异性磁阻(ARM)技术，具有轴向高灵敏度和线性高精度，集成电路包括放大器、自动消磁驱动器、偏差校准、能使罗盘航向精度精确到1°～2°
普通的电子罗盘对被测件水平度有比较高的要求，一旦电子罗盘有点倾斜，读数就会有误差。我们选用高精度电子罗盘传感器内部具有倾斜补偿功能，其结合三轴磁传感器和三轴加速度传感器，加上内置的补偿算法，可以融合多种传感器读数后，提供稳定的读数。在再崎岖的路面都能稳定的提供系统当前的朝向和倾角。特别适合室外应用或需要稳定读数的场合。因此可用于电调天线的天线定位，并嵌入到AISG协议中。系统内部供电电压2.0V～3.6V，体现了系统低功耗。
该电子罗盘的技术指标：
1、RS485接口
2、输入电压：12V
3、内部系统供电电压2.0～3.6V
4、2度朝向绝对精度
5、朝向分辨率0.1度
6、朝向重复精度正负0.3度
7、刷新率1～10Hz
8、倾角测量角度-80～+80
9、倾角精度1度(在倾角为0～15度)，2度(在倾角为15-60度)
10、朝向和倾斜输出
11、工作温度-40℃～+105℃
该电子罗盘主要用于电调天线的天线定位，电子罗盘固定在电调天线的某一固定位置，在天线安装完毕时对电子罗盘进行校准，在进行校准期间，罗盘和固定罗盘的听台以稳定的速度旋转360度，该过程根据终端用户平台来决定从60S到3Min，校准程序用于收集地磁场磁铁畸变的校正数据。这些磁铁效应用于磁阻传感器部分附近被磁化的材料，这些材料位于终端用户平台固定的位置。在退出校准模式时，效验后的磁力仪的偏移和比例系数得到了更新，使用户得到更准确的数据。我们可以通过手持控制器或Acslient软件查询天线当前的位置偏移情况。通讯协议遵从AISG协议。
该设计硬件结构简单、稳定性好，省去用AD转换的很多外围电路以及避免了由于AD和外围电路而引起的精度误差。
[附图说明]
图1是本发明极化旋转块的结构示意图；
图2是本发明极化旋转块内嵌在ACU的结构示意图；
图3为本发明在第一位置时的结构示意图；
图4为本发明在第二位置时的结构示意图；
图5为本发明在第一位置时的平面图；
图6为本发明在第二位置时的平面图；
图7为本发明在第一位置时的结构示意图；
图8为本发明在第二位置时的结构示意图。
[具体实施方式]
以下结合附图和具体实施案例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明技术方案的限定。
本实施例包括：至少一个电调天线本体，该电调天线本体的电下倾角及方位角可调；至少一个天线控制单元，用于调节所述电调天线本体的电下倾角及方位角，具有输入端和输出端，所述的输出端电连接到所述的电调天线本体，该天线控制单元与所述的电调天线本体一一对应；至少一个终端控制模块，该终端控制模块控制连接到所述天线控制单元的输入端，且与该天线控制单元建立通信链路，每一个终端控制模块分别控制一个或多个天线控制单元；还包括：姿态传感装置，固定于所述的电调天线本体上，用于感应所述电调天线本体的方位角及机械倾角，该方向传感装置电连接到所述天线控制单元的输入端；
所述的终端控制模块接收用户指令，并将该用户指令传送到所述的天线控制单元，同时，所述的方向传感装置将感应到的电调天线本体的物理方位信息传送到所述的天线控制单元，该天线控制单元将接收到的用户指令和电调天线本体的物理方位信息进行分析运算，并根据运算结果调节所述电调天线本体的下倾角及方位角。
本实施例的终端控制模块具有一显示屏，所述的方向传感装置通信连接到所述的终端控制模块，该方向传感装置感应所述电调天线本体的物理方位信息，并将该物理方位信息通过通信链路传送并显示于所述的终端控制模块的显示屏上，用户根据该物理方位信息输入校正后的控制指令到终端控制模块，该终端控制模块将该控制指令传送到所述的天线控制单元，天线控制单元根据接收到的控制指令控制所述的电调天线本体。
本实施例的方向传感装置是电子罗盘。
本实施例的电子罗盘具有三轴磁传感器和三轴加速度传感器。
本实施例的天线控制单元是远程控制单元，所述的终端控制模块是手持控制器，多个远程控制单元通过AISG线缆级联，所述的手持控制器和至少一个远程控制单元通过AISG线缆进行供电和通信。
本实施例的终端控制模块是PC或CCU。
本实施例的方向传感装置和终端控制模块通过AISG线缆电连接。
电子罗盘的传感器采用霍尼韦尔各向异性磁阻(ARM)技术，以精确的灵敏度和线性度、固态结构为特色，以非常小的交叉轴灵敏度来测量地球磁场的方向和强度等级。
普通的电子罗盘对安装已经运行的水平度有比较高的要求，一旦电子罗盘有点倾斜，读数就会有误差。我们选用高精度电子罗盘传感器内部具有倾斜补偿功能，其结合三轴磁传感器和三轴加速度传感器，加上内置的补偿算法，可以融合多种传感器读数后，提供稳定的读数。在再崎岖的路面都能稳定的提供系统当前的朝向和倾角。特别适合室外应用或需要稳定读数的场合。因此可用于电调天线的天线定位，并嵌入到AISG协议中。系统内部供电电压2.0V～3.6V，体现了系统低功耗。
该电子罗盘的技术指标：
1、RS485接口
2、输入电压：12V
3、内部系统供电电压2.0～3.6V
4、2度朝向绝对精度
5、朝向分辨率0.1度
6、朝向重复精度正负0.3度
7、刷新率1～10Hz
8、倾角测量角度-80～+80
9、倾角精度1度(在倾角为0～15度)，2度(在倾角为15～60度)
10、朝向和倾斜输出
11、工作温度-40℃～+105℃
该电子罗盘主要用于电调天线的天线定位，电子罗盘固定在电调天线的某一固定位置，在天线安装完毕时对电子罗盘进行校准，在进行校准期间，罗盘和固定罗盘的听台以稳定的速度旋转360度，该过程根据终端用户平台来决定从60S到3Min，校准程序用于收集地磁场磁铁畸变的校正数据。这些磁铁效应用于磁阻传感器部分附近被磁化的材料，这些材料位于终端用户平台固定的位置。在退出校准模式时，效验后的磁力仪的偏移和比例系数得到了更新，使用户得到更准确的数据。我们可以通过手持控制器或Acslient软件查询天线当前的位置偏移情况。通讯协议遵从AISG协议。
该设计硬件结构简单、稳定性好，省去用AD转换的很多外围电路以及避免了由于AD和外围电路而引起的精度误差。
对于内置控制器来说具体的安装位置示不同的天线位置不同，否则天线的内部结构对控制器的测量精度影响较大。同一天线不同的安装位置对控制器的测量精度影响也不同。
1.安装在如附图7所示位置，测试时，电子罗盘精度最高，基本无误差。
2.安装在附图8所示位置，测试时，电子罗盘误差角度为1-2°。
安装在其它位置控制器的测量精度会更差些。
需要特别说明的是：如上所述是结合具体内容提供的一种实施方式，并不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明结构、装置等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.基于方位校正调节的电调天线，包括：
至少一个电调天线本体，该电调天线本体的电下倾角及方位角可调；
至少一个天线控制单元，用于调节所述电调天线本体的电下倾角及方位角，具有输入端和输出端，所述的输出端电连接到所述的电调天线本体，该天线控制单元与所述的电调天线本体一一对应；
至少一个终端控制模块，该终端控制模块控制连接到所述天线控制单元的输入端，且与该天线控制单元建立通信链路，每一个终端控制模块分别控制一个或多个天线控制单元；
其特征在于，还包括：
姿态传感装置，固定于所述的电调天线本体上，用于感应所述电调天线本体的方位角及机械倾角，该姿态传感装置电连接到所述天线控制单元的输入端；
所述的终端控制模块接收用户指令，并将该用户指令传送到所述的天线控制单元，同时，所述的姿态传感装置将感应到的电调天线本体的方位角和机械倾角信息传送到所述的天线控制单元，该天线控制单元将接收到的用户指令和电调天线本体的物理方位信息进行分析运算，并根据运算结果调节所述电调天线本体的电下倾角及方位角。
2.根据权利要求1所述的基于方位校正调节的电调天线，其特征在于：所述的终端控制模块具有一显示屏，所述的姿态传感装置通信连接到所述的终端控制模块，该姿态传感装置感应所述电调天线本体的方位角和机械倾角信息，并将该物理方位信息通过通信链路传送并显示于所述的终端控制模块的显示屏上，用户根据该物理方位信息输入校正后的控制指令到终端控制模块，该终端控制模块将该控制指令传送到所述的天线控制单元，天线控制单元根据接收到的控制指令控制所述的电调天线本体。
3.根据权利要求1或2所述的基于方位校正调节的电调天线，其特征在于：所述的姿态传感装置是电子罗盘。
4.根据权利要求3所述的基于方位校正调节的电调天线，其特征在于：所述的电子罗盘具有三轴磁传感器和三轴重力加速度计传感器。
5.根据权利要求1或2所述的基于方位校正调节的电调天线，其特征在于：所述的天线控制单元是远程控制单元，所述的终端控制模块是手持控制器，多个远程控制单元通过AISG线缆级联，所述的手持控制器和至少一个远程控制单元通过AISG线缆进行供电和通信。
6.根据权利要求1或2所述的基于方位校正调节的电调天线，其特征在于：所述的终端控制模块是PC或CCU。
7.根据权利要求2所述的基于方位校正调节的电调天线，其特征在于：所述的姿态传感装置和终端控制模块通过AISG线缆电连接。
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