CN107123860A - 天线对准装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天线对准装置和方法，通过两个天线对准装置的GPS定位定向模块定位后，确定天线的定向；由于采用GPS测向模块定位，定位精度高，定向后的两个天线之间的角度误差只有0.01度。通过将其中一根天线固定不动，晃动另一根天线的方式，得到RSSI信号强弱数据，并将多次数据相互印证，通过算法处理模块构建X方向代表晃动方位角度、Y方向代表晃动下倾角、依照色值表用颜色表示RSSI信号强度值的色值方向图，可以根据颜色深浅直观的观测天线对准方向的实际方位角和下倾角，调整将近端天线到实际方位角和下倾角位置并固定；避免了工作人员主观性对天线对准的影响，提高了天线对准的效率、正确率和精度。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体来说涉及一种天线对准装置和天线对调方法。
背景技术
在微波系统中，两个微波站点之间要正常通信，两端天线必须要对准，，才能保证微波站点之间收发信号正常。其中，天线对准是指两端天线的主瓣互相对准，从而使接收到对端天线的信号强度最大。
现有技术中，在室外单元(Out Door Unit，简称ODU)上设置一个接收信号强度指示(Received Signal Strength Indication，简称RSSI)接口，ODU内部的检测电路根据接收信号的强度输出RSSI电压。在天线对准过程中，工作人员首先根据天线所在位置的经纬度和海拔高度对天线进行粗调(这种方式的粗调造成的误差范围是0-10度，由于两个天线之间距离几十公里，这个误差结果需要工作人员花费大量时间来调较才能初步对准)；天线初步对准后，然后工作人员根据天线出厂时的RSSI表格以及系统路径和频率的影响，计算出系统的门限值，并对天线进行精调，在精调过程中，工作人员一边调整天线指向，一边监测RSSI电压大小，当RSSI电压达到计算的系统门限值时，则判断天线已对准。然而，现有技术的天线对准方式比较繁琐，工作人员对天线对准的精调较难掌控，较易错过主瓣。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种天线对准装置和方法，以解决现有技术中天线对准方式比较繁琐，工作人员对天线对准的精调较难掌控，较易错过主瓣的问题。
本发明的技术方案如下：
一种天线对准装置，其特征在于，包括：
GPS定位定向模块，用于经纬度和方位角测量，包含两个GPS测量型天线，由两个GPS测量型天线的基线长度(即两个GPS测量型天线间距)决定方位角的测量精度；
下倾角测量模块，用于测量天线下倾角度；
RSSI信号采集模块，用于测量近端天线接收到远端天线发射信号强度的dB值，具有两路信号输入可满足双极化天线极化隔离度的调整需要；
角速率陀螺模块，用以提高GPS定位定向模块方位角测量精度，在减小GPS测量型天线基线长度(即减小对准装置长度)的情况下保证方位角测量精度；
算法处理模块，融合角速率陀螺模块与GPS定位定向模块的测量结果，与下倾角测量模块、RSSI信号采集模块的数据汇总，并根据理论对准角度、天线第一旁瓣最大角度、天线对准装置方位角和下倾角测量误差以及安装误差，计算出对准角度区间；构建X方向代表晃动方位角度、Y方向代表晃动下倾角、依照色值表用颜色表示RSSI信号强度值的色值方向图；计算天线对准方向的实际方位角和下倾角；
网页服务器模块，提供网页格式的测量结果、对准角度区间、装置工作状态信息；
WIFI热点模块，提供WIFI热点与用户显示终端连接，用于网页访问；
电源及电池管理模块，对电池进行具有平衡能力的充放电管理及开关机操作，使设备在对调现场具有便携性并增强电池续航能力；
用户显示终端，智能手机、电脑等具有WIFI功能，并安装浏览器软件或专门的APP软件的第三方设备，连接WIFI热点后访问装置网址获取测量数据。
一种天线对调方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将两个天线对准装置与天线指向对齐后固定在近端和远端天线上，固定安装过程中存在装配误差，天线对准装置测量的方位角、下倾角存在测量误差，天线方向图主瓣到第一旁瓣角度为α，要求装配误差与测量误差之和小于等于α；根据两端天线对准装置测量的经纬度，计算两端天线对准的理论方位角和理论下倾角，依据天线对准装置测量的实时方位角和实时下倾角，调整两端天线到理论方位角和理论下倾角位置；
B、固定远端天线不动并打开信号发射，近端天线处于接收状态，使两端天线极化角度相同；对准装置测量近端天线接收到的RSSI信号，晃动近端天线，晃动角度范围是根据A步骤计算的理论方位角和理论下倾角、天线主瓣到第一旁瓣角度α，由天线对准装置计算晃动角度区间并输出给操作者，晃动过程中对准装置采集全部的RSSI信号，并判断RSSI信号是否超过有效接收到的远端天线信号阈值，根据有效RSSI信号的实际方位角和下倾角位置调整晃动区间，使晃动区间范围包含天线方向图主瓣和第一旁瓣；通过算法处理模块构建X方向代表晃动方位角度、Y方向代表晃动下倾角、依照色值表用颜色表示RSSI信号强度值的色值方向图，可以直观的通过色值方向图观测天线对准方向的实际方位角和下倾角，调整将近端天线到实际方位角和下倾角位置并固定；
C、打开已固定好的近端天线信号发射，使远端天线处于接收状态，在远端天线位置进行B步骤操作，并将远端天线固定在实际方位角和下倾角位置；
D、固定一端天线，微调另一端天线角度，使RSSI达到最大值，重复操作达到最佳效果；
E、双极化天线的极化隔离度调整需将对准装置RSSI信号采集模块的RSSI1、RSSI2信号输入端口与双极化天线的V和H信号分别连接；天线对准装置记录RSSI1与RSSI2最大差值，反复调整天线极化方向，使极化隔离度达到安装要求。
本发明的有益效果是：
在本发明中，通过两个天线对准装置的GPS测向模块定位后，确定天线的定向；由于采用GPS测向模块定位，定位精度高，定向后的两个天线之间的角度误差只有零点几度。通过将其中一根天线固定不动，晃动另一根天线的方式，得到RSSI信号强弱数据，并将多次数据相互印证，通过算法处理模块构建X方向代表晃动方位角度、Y方向代表晃动下倾角、依照色值表用颜色表示RSSI信号强度值的色值方向图，可以直观的通过色值方向图观测天线对准方向的实际方位角和下倾角，调整将近端天线到实际方位角和下倾角位置并固定。避免了工作人员主观性对天线对准的影响，提高了天线对准的效率；同时，直接根据色值方向图中的RSSI信号强度值和晃动角度的对应关系，确定色值方向图中的主瓣对准方向，提高天线对准的正确率和精度。
本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图2为色值方向图。
图3为天线对准装置通过快装撑杆与天线连接的示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1，一种天线对准装置，包括：
GPS定位定向模块，用于经纬度和方位角测量，包含两个GPS测量型天线，由两个GPS测量型天线的基线长度(即两个GPS测量型天线间距)决定方位角的测量精度，精度与基线线性关系是0.6度(峰峰值)/米，本装置基线长度设定为0.3米即方向测量精度2度(峰峰值)；由于本装置采用角速率陀螺模块高GPS定位定向模块方位角测量精度，将方位测量精度由2度(峰峰值)提高到1.4度(峰峰值)；参见图3，本天线对准装置100通过专门设计的快装撑杆200与天线连接装配，快装撑杆200包括两个成90度夹角的撑杆210，和设置在撑杆210端部的快装连接件220。天线对准装置100与快装连接件220连接。装置安装到快装撑杆并与天线可靠连接后方位角与下倾角的装配误差小于等于1度(峰峰值)，则方位角总误差为2.4度(峰峰值)。
下倾角测量模块，用于测量天线下倾角度，下倾角模块的精度为0.5度(峰峰值)，由于本天线对准装置安装到快装撑杆并与天线可靠连接后下倾角的装配误差小于等于1度(峰峰值)，则下倾角总测量误差为1.5度(峰峰值)；
RSSI信号采集模块，用于测量近端天线接收到远端天线发射信号强度的dB值，具有两路信号输入可满足双极化天线极化隔离度的调整需要；
算法处理模块，融合角速率陀螺模块与GPS定位定向模块的测量结果，与下倾角测量模块、RSSI信号采集模块的数据汇总，并根据理论对准角度、天线第一旁瓣最大角度、天线对准装置方位角(天线水平方向上转动角度，0-360度)和下倾角(天线俯仰方向上的角度)测量误差以及安装误差，计算出对准角度区间；构建X方向代表晃动方位角度、Y方向代表晃动下倾角、依照色值表用颜色表示RSSI信号强度值的色值方向图，见图2；计算天线对准方向的实际方位角和下倾角；
网页服务器模块，提供网页格式的测量结果、对准角度区间、装置工作状态信息；
WIFI热点模块，提供WIFI热点与用户显示终端连接，用于网页访问；
电源及电池管理模块，对电池进行具有平衡能力的充放电管理及开关机操作，使设备在对调现场具有便携性并增强电池续航能力，实际使用条件下设备连续工作时间为6小时；
用户显示终端，智能手机、电脑等具有WIFI功能，并安装浏览器软件或专门的APP软件的第三方设备，连接WIFI热点后访问装置网址获取测量数据。
一种天线对调方法，包括以下步骤：
A、将两个天线对准装置与天线指向对齐后固定在近端和远端天线上，固定安装过程中存在装配误差，天线对准装置测量的方位角总测量误差为2.4度(峰峰值)、下倾角总测量误差为1.5度(峰峰值)，天线方向图主瓣到第一旁瓣角度为要求大于3度；根据两端天线对准装置测量的经纬度，计算两端天线对准的理论方位角和理论下倾角，依据天线对准装置测量的实时方位角和实时下倾角，调整两端天线到理论方位角和理论下倾角位置；
B、固定远端天线不动并打开信号发射，近端天线处于接收状态，使两端天线极化角度相同；对准装置测量近端天线接收到的RSSI信号，晃动近端天线，晃动角度范围是根据A步骤计算的理论方位角和理论下倾角、天线主瓣到第一旁瓣角度α，由天线对准装置计算晃动角度区间并输出给操作者，晃动过程中对准装置采集全部的RSSI信号，并判断RSSI信号是否超过有效接收到的远端天线信号阈值，根据有效RSSI信号的实际方位角和下倾角位置调整晃动区间，使晃动区间范围包含天线方向图主瓣和第一旁瓣；通过算法处理模块构建X方向代表晃动方位角度、Y方向代表晃动下倾角、依照色值表用颜色表示RSSI信号强度值的色值方向图，可以根据颜色深浅直观的观测天线对准方向的实际方位角和下倾角，调整将近端天线到实际方位角和下倾角位置并固定；
具体地调整方法：色值方向图采用红色系列，颜色由浅到深红。天线对调成功的状态是色值方向图四周浅色点中间是深红色点，即天线实际方位角和下倾角位置对应红色最深的小区域，在这个小区域可以采用直接读数方式找到最佳位置。如果色值方向图深红色点在边缘则需要将天线方向角或下倾角继续向边缘外侧移动，直到色值方向图为四周浅色点中间是深红色点的状态；
C、打开已固定好的近端天线信号发射，使远端天线处于接收状态，在远端天线位置进行B步骤对调操作，并将远端天线固定在实际方位角和下倾角位置；
D、固定一端天线，微调另一端天线角度，使RSSI达到最大值，重复对调操作达到最佳效果；
E、双极化天线的极化隔离度调整需将对准装置RSSI信号采集模块的RSSI1、RSSI2信号输入端口与双极化天线的V和H信号分别连接；天线对准装置记录RSSI1与RSSI2最大差值，反复调整天线极化方向，使极化隔离度达到安装要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (2)
1.一种天线对准装置，其特征在于，包括：
GPS定位定向模块，用于经纬度和方位角测量，包含两个GPS测量型天线，由两个GPS测量型天线的距离决定方位角的测量精度；
下倾角测量模块，用于测量天线下倾角度；
RSSI信号采集模块，用于测量近端天线接收到远端天线发射信号强度的dB值，具有两路信号输入可满足双极化天线极化隔离度的调整需要；
角速率陀螺模块，用以提高GPS定位定向模块方位角测量精度，在减小GPS测量型天线基线长度的情况下保证方位角测量精度；
算法处理模块，融合角速率陀螺模块与GPS定位定向模块的测量结果，与下倾角测量模块、RSSI信号采集模块的数据汇总，并根据理论对准角度、天线第一旁瓣最大角度、天线对准装置方位角和下倾角测量误差以及安装误差，计算出对准角度区间；构建X方向代表晃动方位角度、Y方向代表晃动下倾角、依照色值表用颜色表示RSSI信号强度值的色值方向图；计算天线对准方向的实际方位角和下倾角；
网页服务器模块，提供网页格式的测量结果、对准角度区间、装置工作状态信息；
WIFI热点模块，提供WIFI热点与用户显示终端连接，用于网页访问；
电源及电池管理模块，对电池进行具有平衡能力的充放电管理及开关机操作，使设备在对调现场具有便携性并增强电池续航能力；
用户显示终端，智能手机、电脑等具有WIFI功能，并安装浏览器软件或专门的APP软件的第三方设备，连接WIFI热点后访问装置网址获取测量数据。
2.一种天线对调方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将两个权利要求1所述天线对准装置与天线指向对齐后固定在近端和远端天线上，固定安装过程中存在装配误差，天线对准装置测量的方位角、下倾角存在测量误差，天线方向图主瓣到第一旁瓣角度为α，要求装配误差与测量误差之和小于等于α；根据两端天线对准装置测量的经纬度，计算两端天线对准的理论方位角和理论下倾角，依据天线对准装置测量的实时方位角和实时下倾角，调整两端天线到理论方位角和理论下倾角位置；
B、固定远端天线不动并打开信号发射，近端天线处于接收状态，使两端天线极化角度相同；对准装置测量近端天线接收到的RSSI信号，晃动近端天线，晃动角度范围是根据A步骤计算的理论方位角和理论下倾角、天线主瓣到第一旁瓣角度α，由天线对准装置计算晃动角度区间并输出给操作者，晃动过程中对准装置采集全部的RSSI信号，并判断RSSI信号是否超过有效接收到的远端天线信号阈值，根据有效RSSI信号的实际方位角和下倾角位置调整晃动区间，使晃动区间范围包含天线方向图主瓣和第一旁瓣；通过算法处理模块构建X方向代表晃动方位角度、Y方向代表晃动下倾角、依照色值表用颜色表示RSSI信号强度值的色值方向图，可以根据颜色深浅直观的观测天线对准方向的实际方位角和下倾角，调整将近端天线到实际方位角和下倾角位置并固定；
C、打开已固定好的近端天线信号发射，使远端天线处于接收状态，在远端天线位置进行B步骤操作，并将远端天线固定在实际方位角和下倾角位置；
D、固定一端天线，微调另一端天线角度，使RSSI达到最大值，重复操作达到最佳效果；
E、双极化天线的极化隔离度调整需将对准装置RSSI信号采集模块的RSSI1、RSSI2信号输入端口与双极化天线的V和H信号分别连接；天线对准装置记录RSSI1与RSSI2最大差值，反复调整天线极化方向，使极化隔离度达到安装要求。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170901 |