CN102064388A - 控制电调天线下倾角的非线性算法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制电调天线下倾角的非线性算法，涉及基站天线技术领域。本发明基于电调天线远端控制系统，其特征在于控制系统中的控制器内设置的本算法包括下列步骤：第1、保存控制对象电调天线各个型号关联的参数以及各个型号的电调天线每个下倾角度相对于0位基准的调节转动圈数；第2、当接收到调整电调天线的命令信息时，根据信息确定所要调节的电调天线的类型、以及确定所控制电调天线的关联参数；第3、调节电调天线的目标下倾角度是根据所控制的电调天线的角度调节转动参量以及当前下倾角度确定调节转动方向和转动量。本算法使用方便，调节精度高，适用于移动通信中各类型的电调天线的电下倾角角度的远端调节。
Description
技术领域
本发明涉及基站天线技术领域，尤其涉及一种控制电调天线下倾角的非线性算法。
背景技术
电调天线具有大幅度降低天线下倾角的运营维护成本和提高工作效率等优点，因而随着电调天线相关技术的不断成熟以及通信网络的建设，电调天线的使用必将日益广泛，各个频段、各个水平波束宽度和各个增益的不同类型的电调天线也将逐渐走向整个通信网络。同时，作为控制电调天线下倾角的机械机构移相器也会随着各类型的电调天线发展而各不相同。移相器由于移相原理和设计方法的不同，其位移量与电下倾角度的变化的关系并不是单一的线性关系，而是多样性的变化关系。但目前电调天线的电下倾角调节控制器均是只能进行线性变化过程的调节，基本是只能适用于相应的某一种类型的电调天线，其使用范围单一，有很大的局限性。
因此，随着电调天线相关技术的发展需求，对目前的下倾角调节的控制算法进行改进设计，特别是实现对电下倾角的非线性调节，针对各类型的电调天线不同规律变化的电下倾角高精度、可靠的调节控制已经显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种控制电调天线下倾角的非线性算法。将本算法应用于电调天线控制系统，可实现对不同类型的电调天线进行各种规律变化的电下倾角角度调节，以解决现有的电下倾角控制系统中普遍存在的使用范围单一等局限问题，提高远程控制调整工作的合理性、安全方便性以及适用的广泛性。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的工作平台是一种现有的电调天线远端控制系统，在控制系统中的控制器内设置有一种控制电调天线下倾角的非线性算法(简称算法)的软件；该算法包括下列步骤：
第1、保存控制对象电调天线各个型号关联的参数以及各个型号的电调天线每个下倾角度相对于0位基准的调节转动圈数；
第2、当接收到调整电调天线的命令信息时，根据信息确定所要调节的电调天线的类型、以及确定所控制电调天线的关联参数；
第3、调节电调天线的目标下倾角度是根据所控制的电调天线的角度调节转动参量以及当前下倾角度确定调节转动方向和转动量。
其工作原理是：
本算法存储各类型的电调天线关联参数，应用本算法可以简单地实现对不同类型的电调天线进行电下倾角的调整；
本算法结合了非线性原理以及各种控制电下倾角的移相原理，实现各种规律变化的下倾角角度调整控制，精度达到AISG标准控制精度0.1度要求，适应移相器研制发展的需求；
本算法结合非线性控制原理，按AISG协议规定研制的电调天线远端控制系统，具有结构简单、灵活性大、角度调节精度高和软件升级方便的优点，适用于移动通信中各类型的电调天线的电下倾角角度的远端调节。
本发明与现有技术相比具有下列优点和积极有益效果：
1、应用基于本算法的控制器对不同型号的电调天线进行调整，只需要根据目标控制对象电调天线的关键技术参数(频段、水平波束宽度和增益)就可以方便地实现控制不同类型的电调天线，克服了目前需要更换相应型号的远端控制器或是更改远端控制器内部程序的不足；
2、本算法可以有效地实现精确调整电调天线的电下倾角角度，无论是线性还是非线性规律变化的下倾角角度都可以得到精确的控制，解决了目前远端控制器的控制算法只能调整线性变化下倾角的缺陷；
3、本算法实现了根据当前进行的操作即时存储相关的参数，包括所设置的天线关键技术参数、电调天线型号、以及校准细节和下倾角角度等，方便以后再次操作控制该电调天线时，进行信息的查询，清楚了解电调天线的状况，提高了电调天线的整体控制性能；
总之，本算法使用方便，调节精度高，适用于移动通信中各类型的电调天线的电下倾角角度的远端调节。
附图说明
图1是电调天线远端控制系统的结构方框图；
图2是本算法的实现流程图；
图3是应用本算法的电调天线远端控制系统调节电调天线时测量得到的垂直方向图。
图中：
1-控制器；
2-防雷模块；
3-电源模块；
4-AISG通信模块；
5-电机驱动模块；
6-步进电机；
7-电调天线。
A-第1曲线；
B-第2曲线；
C-第3曲线。
具体实施方式
以下结合附图和实施例详细说明。
一、关于电调天线远端控制系统
如图1，电调天线远端控制系统包括控制器1、防雷模块2、电源模块3、AISG通信模块4、电机驱动模块5、步进电机6和电调天线7；
防雷模块2、电源模块3、AISG通信模块4和电机驱动模块5分别与控制器1连接；
控制器1、电机驱动模块5、步进电机6和电调天线7依次连接；
所述控制器1包含有MCU主控模块和本算法的软件及储存模块。
工作原理：
由于电调天线远端控制系统的控制对象电调天线7的下倾角变化并不是单一化，不同类型的电调天线7由于其内部的移相器的设计移相原理和设计方法差异，其传动结构也就各不相同，即下倾角角度变化与移相器的位移量变化的规律各不相同，从而驱动移相器移动的步进电机6所要转动的圈数各不一样；而对于同一类型的电调天线7每个下倾角度间变化与移相器位移量的变化是具有某种规律，可能是线性、也可能是非线性，则移动每一个角度需要步进电机6转动的圈数也是不一样的。
鉴于此设计了本算法，应用于电调天线控制系统的控制器1，控制器1输出非线性控制信号通过电机驱动模块5控制步进电机6转动，进行电调天线7下倾角角度调节，适应各类型的电调天线7的需要。
在控制器1内存储有各种类型的电调天线7的电下倾角调整参量：天线类型号、天线校准信息、天线当前和目标下倾角等关联信息，以及存储各个类型电调天线的每个下倾角度需要步进电机6转动的圈数。
二、关于算法
1、第1步骤
如表1，对第1步骤进一步说明。
表1中这些数值量是以0度为基准、以0.5度为步进的电调天线每个下倾角角度对应步进电机6转动的圈数，记录在控制器1的储存区。其它类型的电调天线每个下倾角度也都对应有类似所述实例的转动圈数，也是记录在控制器1的储存区。而对于记录中没有的小数角度值所需要相应转动的圈数，如小数部分为0.1～0.4之间或是0.6～0.9之间，采用插值算法，根据相邻的整数度和半度在存储区中记录的圈数计算得出。
表1应用实例800M、65°、15dBi电调天线的每个下倾角度的转动圈数
| 下倾角度(单位°) | 0 | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 |
| 转动圈数*10 | 0 | 17 | 33 | 50 | 66 | 83 | 99 | 116 |
| 下倾角度(单位°) | 4 | 4.5 | 5 | 5.5 | 6 | 6.5 | 7 | 7.5 |
| 转动圈数*10 | 132 | 148 | 165 | 182 | 198 | 214 | 230 | 243 |
| 下倾角度(单位°) | 8 | 8.5 | 9 | 9.5 | 10 | 10.5 | 11 | 11.5 |
| 转动圈数*10 | 257 | 270 | 285 | 299 | 313 | 326 | 340 | 354 |
| 下倾角度(单位°) | 12 | 12.5 | 13 | 13.5 | 14 | |||
| 转动圈数*10 | 368 | 382 | 396 | 410 | 424 |
2、第2、3步骤
如图2，第2、3步骤的实现流程是：
①当接收到调整电调天线7的命令信息时，开始01；
②获取电调天线7的相关参量02，包括电调天线的类型和天线校准信息；
③获取当前角度和指令控制的目标角度03；
④根据得到电调天线的类型和当前角度及指令控制的目标角度，从控制器1的储存区中分别获取当前角度和目标角度相邻近的整数度和半度的角度相对于0度基准所需要的转动圈数04；
⑤分别调用插值算法函数计算出当前角度和目标角度相对于0度基准的所需要的转动圈数05；
⑥确定当前的转动方向是前向或后向，并分析计算得出所需要的电机转动步数06；
⑦驱动步进电机6前向或后向转动计算所得的步数到达指令的目标角度，而不必进行寻找到零位再调节需要的角度，实现电调天线各个电下倾角角度的闭环调节07；
⑧结束——08。
3、应用实例
如图3，第1、2、3曲线A、B、C分别表示进行0°、3°、6°校准角度调节控制时的测量曲线，其测量结果是：
1)第1曲线A
测试频率：820MHz； 峰值电平：-7.35dBm；3dB宽度：16.61°；
前后比值：30.70dB；天线倾角：0°； 测试增益：15.54dBi。
2)第2曲线B
测试频率：820MHz； 峰值电平：-7.87dBm；3dB宽度：16.39°；
前后比值：33.89dB；天线倾角：3°； 测试增益：15.02dBi。
3)第3曲线C
测试频率：820MHz； 峰值电平：-7.66dBm；3dB宽度：16.32°；
前后比值：28.49dB；天线倾角：6°； 测试增益：15.23dBi。
从上述的测量结果中可以看出，进行的角度操作均可以精确调整到电调天线的下倾角角度位置。
由此可见，应用本算法的电调天线远端控制系统实现了对不同类型的电调天线非线性电下倾角角度的调节，无论其下倾角角度变化规律是线性还是非线性，都可以实现控制的电下倾角角度与电调天线实际调节的下倾角度是一致，其控制精度达到AISG标准0.1度要求，且使用范围广、适用性强。
Claims (3)
1.一种控制电调天线下倾角的非线性算法，基于电调天线远端控制系统，其特征在于控制系统中的控制器内设置的本算法包括下列步骤：
第1、保存控制对象电调天线各个型号关联的参数以及各个型号的电调天线每个下倾角度相对于0位基准的调节转动圈数；
第2、当接收到调整电调天线的命令信息时，根据信息确定所要调节的电调天线的类型、以及确定所控制电调天线的关联参数；
第3、调节电调天线的目标下倾角度是根据所控制的电调天线的角度调节转动参量以及当前下倾角度确定调节转动方向和转动量。
2.按权利要求1所述的非线性算法，其特征在于第1步骤：
以0度为基准、以0.5度为步进的电调天线每个下倾角角度对应步进电机(6)转动的圈数，记录在控制器(1)的存储区；小数部分为0.1～0.4之间或是0.6～0.9之间，采用插值算法，根据相邻的整数度和半度在存储区中记录的圈数计算得出。
3.按权利要求1所述的非线性算法，其特征在于第2、3步骤的实现流程是：
①当接收到调整电调天线7的命令信息时，开始(01)；
②获取电调天线7的相关参量(02)，包括电调天线的类型和天线校准信息；
③获取当前角度和指令控制的目标角度(03)；
④根据得到电调天线的类型和当前角度及指令控制的目标角度，从存储区中分别获取当前角度和目标角度相邻近的整数度和半度的角度相对于0度基准所需要的转动圈数(04)；
⑤分别调用插值算法函数计算出当前角度和目标角度相对于0度基准的所需要的转动圈数(05)；
⑥确定当前的转动方向是前向或后向，并分析计算得出所需要的电机转动步数(06)；
⑦驱动步进电机6前向或后向转动计算得出的步数到达指令的目标角度，而不必进行寻找到零位再调节需要的角度，实现电调天线各个电下倾角的闭环调节(07)；
⑧结束(08)。
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