CN201732859U - 一种自动检测方位角及俯仰角的天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自动检测方位角及俯仰角的天线，包括设置在该天线中的电子罗盘，电子罗盘包括方位角传感器、俯仰角传感器、多通道模数转换器、微控制器和串行通讯接口；方位角、俯仰角传感器用于检测天线的方位角及俯仰角参数，并将方位角及俯仰角信息传输至多通道模数转换器；所述多通道模数转换器用于将方位角传感器和俯仰角传感器产生的模拟电压信号进行模数转换；微控制器根据方位角及俯仰角参数计算天线的方位角及俯仰角，并实现数据的串行通信；天线的方位角及俯仰角通过串行通讯接口传输至后台网管或本地维护终端。本实用新型所提供的天线能够实现天线方位角和俯仰角的手动或自动检测及上报功能，提高网络规划及网络优化的质量。

Description

一种自动检测方位角及俯仰角的天线

技术领域

本实用新型涉及移动通信领域，特别涉及一种自动检测方位角及俯仰角的天线。

背景技术

移动通信的蜂窝网络中，基站天线的方位角、俯仰角的准确与否，对网络规划和优化的工作会产生巨大的影响。网络规划人员需要通过基站各小区准确的方向角、俯仰角信息，进行覆盖、容量规划预测。网络优化人员在进行路测时，也需要借助准确的工参信息，对测试过程中的邻区信息、同频干扰情况等做出准确的判断。

目前，网络规划、优化人员获得的天线方位角及俯仰角信息多是基站工程建设完成后的初始参数，这些参数都是通过施工人员在天线处通过罗盘读出，再手工输入工参表中。由于这些参数都是通过施工人员手动测量，因此很容易出现因为不同人操作而带来的数据误差。并且，随着网络优化的不断进行，不少小区的天线方位角、俯仰角会根据网络优化的需求进行调整，但由于网络规划、优化人员有时候并不能及时做信息通报，及时修改工程参数表，一段时间后，初始工程参数表和网络实际数据的偏差就会很大，则必然会影响网络规划和优化的效果。

另外，如果需要更新基站工参信息，则需要网络规划、优化人员到各基站对基站信息进行实地测量后、对基站信息进行更新，对人力、财力、时间资源的需求很大。因此，在目前的移动通信的蜂窝网络中，很难保证能够准确而及时地获取每个天线的方位角及俯仰角信息。

实用新型内容

本实用新型提供了一种自动检测方位角及俯仰角的天线，能够实现天线方位角和俯仰角的手动或自动检测及上报功能，提高网络规划及网络优化的质量。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自动检测方位角及俯仰角的天线，包括设置在该天线中的用于检测天线的方位角及俯仰角，并将方位角及俯仰角信息通过上游设备传输至后台网管或本地维护终端的专用电子罗盘；

所述专用电子罗盘包括方位角传感器、倾角传感器、多通道模数(A/D)转换器、微控制器和串行通讯接口；

所述方位角传感器、俯仰角传感器用于检测天线的方位角及俯仰角，并将方位角及俯仰角信息输出至多通道A/D转换器；

所述多通道A/D转换器用于将方位角及俯仰角传感器产生的模拟电压信号进行模数转换；

所述微控制器根据来自多通道A/D转换器的数字信号，计算天线的方位角及俯仰角，并实现数据的串行通信；

所述天线的方位角及俯仰角信息通过串行通讯接口，以及RRU、BBU等设备传输至本地维护终端(LMT)或后台网管中心(OMC)。

优选地，所述串行通讯接口为RS485接口。

优选地，所述串行通讯接口为所述天线的射频同轴接口；

所述专用电子罗盘进一步包括调制解调电路和分路合路滤波器；

所述调制解调电路用于对所述微控制器输出的数据的进行调制及对输入到微控制器的数据进行解调；

所述分路合路滤波器用于对天线的射频信号、电源信号及所述调制解调电路的调制信号进行分离与合路，以通过天线射频同轴接口的物理通道实现数据的串行通信以及给专用电子罗盘的供电。

优选地，所述串行通讯接口为所述天线的校准接口。

优选地，所述方位角传感器为三轴磁阻传感器，所述俯仰角传感器为二轴加速度传感器，

所述三轴磁阻传感器用于检测由于天线方位角的不同引起的X、Y、Z轴方向的磁场分量，所述二轴加速度传感器用于检测天线沿X轴和沿Y轴的加速度分量，进而可计算出天线沿X轴的横滚角及沿Y轴的俯仰角。

天线方位角通过X、Y、Z三轴的磁场分量和X、Y轴的加速度分量计算获得。

优选地，所述电子罗盘的X轴与天线的辐射面的法线之间的夹角为0°或180°。

优选地，所述电子罗盘的X轴与天线的辐射面的法线之间的夹角为0°，也就是电子罗盘的所测得的角度即为天线的方位角。所述电子罗盘的Y轴、Z轴均与天线的辐射面的法线垂直。

优选地，所述电子罗盘安装在远离天线内部铁磁部件、天线外部的铁制抱杆组件以及天线的抱杆位置，以减小铁磁材料对测量的影响。

优选地，所述调制解调电路为二进制启闭键控调制解调电路。

优选地，所述天线还包括直流转直流转换电路，其用于为所述电子罗盘提供电源。

优选地，电子罗盘平时不通直流电源，仅当后台网管或本地维护终端需要获取天线方位角、俯仰角信息时，为所述专用电子罗盘提供电源的上游设备，才在后台网管或本地维护终端的控制下，给天线内置专用电子罗盘提供直流电源，在获取信息后停止供电。

优选地，所述电子罗盘中预先存储根据天线结构及抱杆尺寸获取的方位角修正参数，以补偿天线本体及抱杆铁磁材料对测量精度的影响，使天线现场安装时不做补偿处理，方便现场安装。

优选地，所述多通道模数转换器设置于所述微控制器中。

由以上技术方案可以看出，本实用新型提供的自动检测方位角及俯仰角的天线，能够实现移动通信领域中天线方位角和俯仰角的手动或自动检测及上报功能，使后台网管中心能够准确获取蜂窝网中每个天线的方位角及俯仰角信息，从而提高网络规划及网络优化的质量。

附图说明

图1为本实用新型的自动检测方位角及俯仰角的天线内置专用电子罗盘的框图。

图2为本实用新型的自动检测方位角及俯仰角的天线的结构示意图。

图3为包括本实用新型的天线的通信系统的系统框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型的自动检测方位角及俯仰角的天线，包括设置在该天线中的用于检测天线的方位角及俯仰角，并将方位角及俯仰角信息通过上游设备传输至后台网管或本地维护终端的专用电子罗盘。

图1为本实用新型的自动检测方位角及俯仰角的天线内置专用电子罗盘的框图。如图1所示，本实用新型的自动检测方位角及俯仰角的天线内置专用电子罗盘100，包括设置在该专用电子罗盘100中的传感器101、A/D转换器107、微控制器102和串行通讯接口106。

其中，传感器101用于检测天线的方位角及俯仰角，并将方位角及俯仰角信息输出至多通道A/D转换器107。

优选地，传感器101包括三轴方位角传感器111和二轴加速度传感器112。

其中，三轴方位角传感器111用于检测天线的方位角信息，二轴加速度传感器112用于检测天线的俯仰角信息。

优选地，三轴方位角传感器111为三轴磁阻传感器。

三轴磁阻传感器111用于检测由于天线方位角的不同而引起的沿该传感器的X、Y、Z轴的磁场分量，二轴加速度传感器112用于检测天线沿该传感器的X、Y轴的加速度分量，从而可计算出天线沿X轴的横滚角以及沿Y轴的俯仰角，将包含天线的方位角及俯仰角信息的5个模拟电压信号形式传送给A/D转换器107。

则天线方位角通过X、Y、Z三轴的磁场分量和X、Y轴的加速度分量计算获得。通过电子罗盘实现方位角或俯仰角参数的检测方法属于目前所常用的技术，再次不再赘述。

A/D转换器107用于对上述5个模拟信号进行模拟/数字转换，A/D转换器107也可以内置于微控制器102中。

微控制器102接收来自A/D转换器107的5个含有天线方位角及俯仰角信息的数字参数，计算天线的方位角及俯仰角。微控制器102还用于实现数据的串行通信，其通过通信系统中的基带处理单元(BBU)和射频拉远单元(RRU)等上游设备将计算所得的天线的方位角及俯仰角数据传输至本地维护终端(LMT)或后台网管中心(OMC)。

优选地，可预先根据天线结构及抱杆尺寸等对方位角测量进行补偿与修正，获取方位角修正参数，并把方位角修正参数预存在微控制器102中，以补偿天线本体及抱杆铁磁材料对测量精度的影响。其用于在安装现场进行自动补偿，

为了满足较长距离的数据传输要求，串行通讯接口106可采用RS485接口或是基于调制解调的串行通讯接口。

串行通讯接口106可采用天线已有的射频同轴接口，例如，在TD-CDMA系统中，串行通讯接口106可以为天线的校准接口，则方位角及俯仰角信息采用天线校准接口的物理通道进行传输，因此，专用电子罗盘100还进一步包括调制解调电路103和分路合路滤波器104。

调制解调电路103用于对微控制器102输出的数据进行调制和对来自主控制端的数据进行解调，从而使所输出的天线的方位角及俯仰角数据能够通过一定长度的电缆进行可靠传输。优选地，所述调制解调电路为二进制启闭键控(OOK)调制解调电路。

分路合路滤波器104用于对天线的校准信号、电源信号及调制解调电路103的调制信号进行分离与合路，以通过天线校准接口的物理通道实现数据的串行通信。通过分路合路滤波器104，天线的直流校准信号、电源信号以及经过调制解调电路103的调制信号均通过天线校准接口的物理通道进行传输，因此无需为本实用新型的天线单独设置用于传输天线的方位角及俯仰角数据的物理通道，天线的方位角及俯仰角数据通过天线的校准接口106、以及上游网络设备RRU、BBU等即可传输至本地维护终端(LMT)或后台网管中心(OMC)。

优选地，专用电子罗盘100还进一步包括电源电路105。其中，电源电路105为直流转直流(DC/DC)转换电路，其用于为专用电子罗盘内传感器101、A/D转换器107和微控制器102、调制解调器103提供电源。

在天线正常的使用状态下，电源电路105以及与专用电子罗盘100连接的上游设备(例如RRU等)无需向专用电子罗盘100供电，即，专用电子罗盘100平时处于断电不使用状态。仅当后台网管或本地维护终端需要获取天线方位角、俯仰角信息时，为专用电子罗盘100提供电源的上游设备(例如RRU等)才在后台网管或本地维护终端的控制下，为天线内置的专用电子罗盘100提供直流电源，在获取信息后停止供电。

图2为本实用新型的自动检测方位角及俯仰角的天线的结构示意图。如图2所示，电子罗盘100的X轴与天线的辐射面法线201之间的夹角可以为0°或180°。优选地，电子罗盘100的X轴与天线的辐射面的法线201之间的夹角为0°，即电子罗盘100的X轴与天线的辐射面的朝向一致，则电子罗盘100的Y轴和Z轴均与天线的辐射面的法线201垂直。

当电子罗盘100的X轴与天线的辐射面的朝向一致时，则电子罗盘101检测的方位角参数即为天线的方位角参数。当电子罗盘100的X轴与天线的辐射面法线201之间夹角为180°时，则电子罗盘100检测的方位角减去180°即为实际天线的方位角。

由于在天线正常安装形态下，天线的侧倾(沿X轴的转动)和纵倾(沿Y轴的转动，即天线的倾角)对方位角测量精度有一定的影响，因此安装时，应尽量减小天线的侧倾，另外，方位角算法上计入侧倾及纵倾的影响，可提高方位角测量的精度。

优选地，由于方位角传感器采用的是磁阻传感器，因此，电子罗盘100应尽量远离天线内部的铁磁材料，如天线内的铁制螺钉及部件，以及天线外部铁制抱杆组件、及外部抱杆。

图3为包括本实用新型的天线的通信系统的系统框图。如图3所示，该通信系统包括天线301、射频拉远单元302、基带处理单元303、无线网络控制器304、后台网管中心305以及本地维护终端306。

其中，天线301内置专用电子罗盘，其中电子罗盘包括传感器101、微控制器102、调制解调电路103、分路合路滤波器104、DC/DC转换电路105、串行通讯接口106和A/D转换器107。

传感器101包括三轴磁阻传感器111和二轴加速度传感器112。三轴磁阻传感器111检测得出X轴、Y轴、Z轴三个方向的磁场分量，二轴加速度传感器112检测得出X轴、Y轴两个方向的加速度分量。

A/D转换器107用于对上述5个模拟信号进行模拟/数字转换，A/D转换器107也可以内置于微控制器102中。

微控制器102利用上述传感器产生的5个分量进行方位角及俯仰角的计算，并实现串行通信，其通过射频拉远单元302与基带处理单元303进行通信。

为了提高电子罗盘100自动测量天线方位角的精度，同时避免在安装现场做额外的磁补偿操作，可基于天线的结构尺寸、铁材料分布、电子罗盘100在天线中的位置及抱杆情况等，提前进行模拟天线安装场景的360度修正与补偿，并将修正值存储在电子罗盘100中，使天线在安装到抱杆后，自动对测量值作一定程度的修正。

OOK调制解调电路103完成串行数据的调制解调，使方位角及俯仰角等信息能够通过一定长度的电缆进行传输。分路合路滤波器104的作用是把天线的校准信号、直流供电以及电子罗盘的OOK调制信号进行分离与合路，从而实现物理通道的共享。DC/DC转换电路105产生合适的直流电压，给电子罗盘的各个有源器件供电。

天线内置电子罗盘通过串行通讯接口进行串行通信，为了满足较长距离的数据传输以及适合不同类型的天线，通信接口可以采用RS485接口或基于OOK(On Off Keying)调制的串行通信接口等将天线方位角及俯仰角信息上报出去。

对于安装好的天线，后台网管中心(OMC)305，可以根据需要通过RNC304、BBU 303、RRU 302读取各个小区天线的方位角及俯仰角信息，并作为基本参数在后台存储，以便进行网络规划及优化时使用。

此外，后台网管中心305可以根据需要获取某个位置当前天线方位角及俯仰角信息，来判断天线是否因为风、雨、雪等自然灾害天气或人为因素导致天线一定程度的位置变化，以便及时维护。

通过本实用新型的可自动检测天线方位角及俯仰角信息的天线，可以对天线位置情况做手动或自动监测，网规、网优人员能够及时获得需要的小区天线的方位角及俯仰角信息，且获得的方位角及俯仰角信息准确，不会出现人为操作带来的误差，从而提高网规网优的质量。

此外，网优人员能够根据方位角及倾角信息对邻区信息、同频干扰情况等做出准确的判断，对于在网规网优中调整角度的天线能够及时得到更新，避免造成混乱。并且降低了获得相应信息的成本，节约了人力、财力、时间成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种自动检测方位角及俯仰角的天线，其特征在于，包括设置在该天线中的用于检测天线的方位角及俯仰角，并将方位角及俯仰角信息通过上游设备传输至后台网管或本地维护终端的电子罗盘；

所述电子罗盘包括方位角传感器、俯仰角传感器、多通道模数转换器、微控制器和串行通讯接口；

所述方位角传感器、俯仰角传感器用于检测天线的方位角及俯仰角，并将方位角及俯仰角信息输出至多通道模数转换器；

所述多通道模数转换器用于将方位角传感器和俯仰角传感器产生的模拟电压信号进行模数转换；

所述微控制器根据来自多通道模数转换器的数字信号，计算天线的方位角及俯仰角，并实现数据的串行通信；

所述天线的方位角及俯仰角信息通过串行通讯接口，传输至后台网管或本地维护终端。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述串行通讯接口为RS485接口。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述串行通讯接口为所述天线的射频同轴接口；

所述电子罗盘进一步包括调制解调电路和分路合路滤波器；

所述调制解调电路用于所述微控制器输出的串行数据的调制以及对来自主控制端的串行数据进行解调；

所述分路合路滤波器用于对天线的射频信号、电源信号及所述调制解调电路的调制信号进行分离与合路，以通过天线射频同轴接口的物理通道实现数据的串行通信。

4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述调制解调电路为二进制启闭键控调制解调电路。 

5.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述串行通讯接口为所述天线的校准接口；

所述分路合路滤波器用于对天线的校准信号、电源信号及所述调制解调电路的调制信号进行分离与合路以通过天线校准接口的物理通道实现数据的串行通信。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的天线，其特征在于，所述方位角传感器为三轴磁阻传感器，所述俯仰角传感器为二轴加速度传感器；

所述三轴磁阻传感器用于检测由于天线方位角的不同而引起的X、Y、Z轴方向的磁场分量；

所述二轴加速度传感器用于检测天线沿X轴和沿Y轴的加速度分量，进而计算天线沿X轴及Y轴的俯仰角。

7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述电子罗盘的X轴与天线的辐射面的法线之间的夹角为0°或180°。

8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述电子罗盘的X轴与天线的辐射面的法线之间的夹角为0°，所述电子罗盘的Y轴和Z轴均与天线的辐射面的法线垂直。

9.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的天线，其特征在于，所述电子罗盘安装在远离天线内部铁磁部件、天线外部的铁制抱杆组件的位置。

10.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的天线，其特征在于，所述天线还包括直流转直流转换电路，其用于为所述电子罗盘提供电源。

11.根据权利要求10所述的天线，其特征在于，为所述电子罗盘提供电源的上游设备，在后台网管或本地维护终端的控制下，改变对所述专用电子罗盘的电源的通断。

12.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的天线，其特征在于，所述微控制器为预先存储用于修正所述天线的方位角及俯仰角信息的根据天线结构及抱杆尺寸获取的方位角修正参数的微控制器。

13.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的天线，其特征在于，所述多 通道模数转换器设置于所述微控制器中。 

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