專利名稱：一種自動檢測方位角及俯仰角的天線的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及移動通信領域，特別涉及一種自動檢測方位角及俯仰角的天線。
背景技術：
移動通信的蜂窩網絡中，基站天線的方位角、俯仰角的準確與否，對網絡規劃和優 化的工作會產生巨大的影響。網絡規劃人員需要通過基站各小區準確的方向角、俯仰角信 息，進行覆蓋、容量規劃預測。網絡優化人員在進行路測時，也需要借助準確的工參信息，對 測試過程中的鄰區信息、同頻干擾情況等做出準確的判斷。目前，網絡規劃、優化人員獲得的天線方位角及俯仰角信息多是基站工程建設完 成后的初始參數，這些參數都是通過施工人員在天線處通過羅盤讀出，再手工輸入工參表 中。由于這些參數都是通過施工人員手動測量，因此很容易出現因為不同人操作而帶來的 數據誤差。并且，隨著網絡優化的不斷進行，不少小區的天線方位角、俯仰角會根據網絡優 化的需求進行調整，但由于網絡規劃、優化人員有時候并不能及時做信息通報，及時修改工 程參數表，一段時間后，初始工程參數表和網絡實際數據的偏差就會很大，則必然會影響網 絡規劃和優化的效果。另外，如果需要更新基站工參信息，則需要網絡規劃、優化人員到各基站對基站信 息進行實地測量后、對基站信息進行更新，對人力、財力、時間資源的需求很大。因此，在目 前的移動通信的蜂窩網絡中，很難保證能夠準確而及時地獲取每個天線的方位角及俯仰角 fn息ο
實用新型內容本實用新型提供了一種自動檢測方位角及俯仰角的天線，能夠實現天線方位角和 俯仰角的手動或自動檢測及上報功能，提高網絡規劃及網絡優化的質量。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是—種自動檢測方位角及俯仰角的天線，包括設置在該天線中的用于檢測天線的方 位角及俯仰角，并將方位角及俯仰角信息通過上游設備傳輸至后臺網管或本地維護終端的 專用電子羅盤；所述專用電子羅盤包括方位角傳感器、傾角傳感器、多通道模數(A/D)轉換器、微 控制器和串行通訊接口；所述方位角傳感器、俯仰角傳感器用于檢測天線的方位角及俯仰角，并將方位角 及俯仰角信息輸出至多通道A/D轉換器；所述多通道A/D轉換器用于將方位角及俯仰角傳感器產生的模擬電壓信號進行 模數轉換；所述微控制器根據來自多通道A/D轉換器的數字信號，計算天線的方位角及俯仰 角，并實現數據的串行通信；所述天線的方位角及俯仰角信息通過串行通訊接口，以及RRU、BBU等設備傳輸至本地維護終端(LMT)或后臺網管中心(OMC)。優選地，所述串行通訊接口為RS485接口。優選地，所述串行通訊接口為所述天線的射頻同軸接口 ；所述專用電子羅盤進一步包括調制解調電路和分路合路濾波器；所述調制解調電路用于對所述微控制器輸出的數據的進行調制及對輸入到微控 制器的數據進行解調；所述分路合路濾波器用于對天線的射頻信號、電源信號及所述調制解調電路的調 制信號進行分離與合路，以通過天線射頻同軸接口的物理通道實現數據的串行通信以及給 專用電子羅盤的供電。優選地，所述串行通訊接口為所述天線的校準接口。優選地，所述方位角傳感器為三軸磁阻傳感器，所述俯仰角傳感器為二軸加速度 傳感器，所述三軸磁阻傳感器用于檢測由于天線方位角的不同引起的X、Y、Z軸方向的磁 場分量，所述二軸加速度傳感器用于檢測天線沿X軸和沿Y軸的加速度分量，進而可計算出 天線沿X軸的橫滾角及沿Y軸的俯仰角。天線方位角通過X、Y、Z三軸的磁場分量和X、Y軸的加速度分量計算獲得。優選地，所述電子羅盤的X軸與天線的輻射面的法線之間的夾角為0°或180°。優選地，所述電子羅盤的X軸與天線的輻射面的法線之間的夾角為0°，也就是電 子羅盤的所測得的角度即為天線的方位角。所述電子羅盤的Y軸、Z軸均與天線的輻射面 的法線垂直。優選地，所述電子羅盤安裝在遠離天線內部鐵磁部件、天線外部的鐵制抱桿組件 以及天線的抱桿位置，以減小鐵磁材料對測量的影響。優選地，所述調制解調電路為二進制啟閉鍵控調制解調電路。優選地，所述天線還包括直流轉直流轉換電路，其用于為所述電子羅盤提供電源。優選地，電子羅盤平時不通直流電源，僅當后臺網管或本地維護終端需要獲取天 線方位角、俯仰角信息時，為所述專用電子羅盤提供電源的上游設備，才在后臺網管或本地 維護終端的控制下，給天線內置專用電子羅盤提供直流電源，在獲取信息后停止供電。優選地，所述電子羅盤中預先存儲根據天線結構及抱桿尺寸獲取的方位角修正參 數，以補償天線本體及抱桿鐵磁材料對測量精度的影響，使天線現場安裝時不做補償處理， 方便現場安裝。優選地，所述多通道模數轉換器設置于所述微控制器中。由以上技術方案可以看出，本實用新型提供的自動檢測方位角及俯仰角的天線， 能夠實現移動通信領域中天線方位角和俯仰角的手動或自動檢測及上報功能，使后臺網管 中心能夠準確獲取蜂窩網中每個天線的方位角及俯仰角信息，從而提高網絡規劃及網絡優 化的質量。
圖1為本實用新型的自動檢測方位角及俯仰角的天線內置專用電子羅盤的框圖。圖2為本實用新型的自動檢測方位角及俯仰角的天線的結構示意圖。[0033]圖3為包括本實用新型的天線的通信系統的系統框圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的和優點更加清楚，
以下結合附圖和實施例對本實用新型作 進一步的詳細說明。本實用新型的自動檢測方位角及俯仰角的天線，包括設置在該天線中的用于檢測 天線的方位角及俯仰角，并將方位角及俯仰角信息通過上游設備傳輸至后臺網管或本地維 護終端的專用電子羅盤。圖1為本實用新型的自動檢測方位角及俯仰角的天線內置專用電子羅盤的框圖。 如圖1所示，本實用新型的自動檢測方位角及俯仰角的天線內置專用電子羅盤100，包括設 置在該專用電子羅盤100中的傳感器101、A/D轉換器107、微控制器102和串行通訊接口 106。其中，傳感器101用于檢測天線的方位角及俯仰角，并將方位角及俯仰角信息輸 出至多通道A/D轉換器107。優選地，傳感器101包括三軸方位角傳感器111和二軸加速度傳感器112。其中，三軸方位角傳感器111用于檢測天線的方位角信息，二軸加速度傳感器112 用于檢測天線的俯仰角信息。優選地，三軸方位角傳感器111為三軸磁阻傳感器。三軸磁阻傳感器111用于檢測由于天線方位角的不同而引起的沿該傳感器的X、 Y、Z軸的磁場分量，二軸加速度傳感器112用于檢測天線沿該傳感器的X、Y軸的加速度分 量，從而可計算出天線沿X軸的橫滾角以及沿Y軸的俯仰角，將包含天線的方位角及俯仰角 信息的5個模擬電壓信號形式傳送給A/D轉換器107。則天線方位角通過X、Y、Z三軸的磁場分量和X、Y軸的加速度分量計算獲得。通 過電子羅盤實現方位角或俯仰角參數的檢測方法屬于目前所常用的技術，再次不再贅述。A/D轉換器107用于對上述5個模擬信號進行模擬/數字轉換，A/D轉換器107也 可以內置于微控制器102中。微控制器102接收來自A/D轉換器107的5個含有天線方位角及俯仰角信息的數 字參數，計算天線的方位角及俯仰角。微控制器102還用于實現數據的串行通信，其通過通 信系統中的基帶處理單元(BBU)和射頻拉遠單元(RRU)等上游設備將計算所得的天線的方 位角及俯仰角數據傳輸至本地維護終端(LMT)或后臺網管中心(OMC)。優選地，可預先根據天線結構及抱桿尺寸等對方位角測量進行補償與修正，獲取 方位角修正參數，并把方位角修正參數預存在微控制器102中，以補償天線本體及抱桿鐵 磁材料對測量精度的影響。其用于在安裝現場進行自動補償，為了滿足較長距離的數據傳輸要求，串行通訊接口 106可采用RS485接口或是基 于調制解調的串行通訊接口。串行通訊接口 106可采用天線已有的射頻同軸接口，例如，在TD-CDMA系統中，串 行通訊接口 106可以為天線的校準接口，則方位角及俯仰角信息采用天線校準接口的物理 通道進行傳輸，因此，專用電子羅盤100還進一步包括調制解調電路103和分路合路濾波器 104。[0048]調制解調電路103用于對微控制器102輸出的數據進行調制和對來自主控制端的 數據進行解調，從而使所輸出的天線的方位角及俯仰角數據能夠通過一定長度的電纜進行 可靠傳輸。優選地，所述調制解調電路為二進制啟閉鍵控(OOK)調制解調電路。分路合路濾波器104用于對天線的校準信號、電源信號及調制解調電路103的調 制信號進行分離與合路，以通過天線校準接口的物理通道實現數據的串行通信。通過分路 合路濾波器104，天線的直流校準信號、電源信號以及經過調制解調電路103的調制信號均 通過天線校準接口的物理通道進行傳輸，因此無需為本實用新型的天線單獨設置用于傳輸 天線的方位角及俯仰角數據的物理通道，天線的方位角及俯仰角數據通過天線的校準接口 106、以及上游網絡設備RRU、BBU等即可傳輸至本地維護終端(LMT)或后臺網管中心(OMC)。優選地，專用電子羅盤100還進一步包括電源電路105。其中，電源電路105為直 流轉直流(DC/DC)轉換電路，其用于為專用電子羅盤內傳感器101、A/D轉換器107和微控 制器102、調制解調器103提供電源。在天線正常的使用狀態下，電源電路105以及與專用電子羅盤100連接的上游設 備(例如RRU等)無需向專用電子羅盤100供電，S卩，專用電子羅盤100平時處于斷電不使 用狀態。僅當后臺網管或本地維護終端需要獲取天線方位角、俯仰角信息時，為專用電子羅 盤100提供電源的上游設備(例如RRU等)才在后臺網管或本地維護終端的控制下，為天 線內置的專用電子羅盤100提供直流電源，在獲取信息后停止供電。圖2為本實用新型的自動檢測方位角及俯仰角的天線的結構示意圖。如圖2所示， 電子羅盤100的X軸與天線的輻射面法線201之間的夾角可以為0°或180°。優選地，電 子羅盤100的X軸與天線的輻射面的法線201之間的夾角為0°，即電子羅盤100的X軸與 天線的輻射面的朝向一致，則電子羅盤100的Y軸和Z軸均與天線的輻射面的法線201垂 直。當電子羅盤100的X軸與天線的輻射面的朝向一致時，則電子羅盤101檢測的方 位角參數即為天線的方位角參數。當電子羅盤100的X軸與天線的輻射面法線201之間夾 角為180°時，則電子羅盤100檢測的方位角減去180°即為實際天線的方位角。由于在天線正常安裝形態下，天線的側傾(沿X軸的轉動)和縱傾(沿Y軸的轉 動，即天線的傾角)對方位角測量精度有一定的影響，因此安裝時，應盡量減小天線的側 傾，另外，方位角算法上計入側傾及縱傾的影響，可提高方位角測量的精度。優選地，由于方位角傳感器采用的是磁阻傳感器，因此，電子羅盤100應盡量遠離 天線內部的鐵磁材料，如天線內的鐵制螺釘及部件，以及天線外部鐵制抱桿組件、及外部抱 桿。圖3為包括本實用新型的天線的通信系統的系統框圖。如圖3所示，該通信系統包 括天線301、射頻拉遠單元302、基帶處理單元303、無線網絡控制器304、后臺網管中心305 以及本地維護終端306。其中，天線301內置專用電子羅盤，其中電子羅盤包括傳感器101、微控制器102、 調制解調電路103、分路合路濾波器104、DC/DC轉換電路105、串行通訊接口 106和A/D轉 換器107。傳感器101包括三軸磁阻傳感器111和二軸加速度傳感器112。三軸磁阻傳感器 111檢測得出X軸、Y軸、ζ軸三個方向的磁場分量，二軸加速度傳感器112檢測得出X軸、Y軸兩個方向的加速度分量。A/D轉換器107用于對上述5個模擬信號進行模擬/數字轉換，A/D轉換器107也 可以內置于微控制器102中。微控制器102利用上述傳感器產生的5個分量進行方位角及俯仰角的計算，并實 現串行通信，其通過射頻拉遠單元302與基帶處理單元303進行通信。為了提高電子羅盤100自動測量天線方位角的精度，同時避免在安裝現場做額外 的磁補償操作，可基于天線的結構尺寸、鐵材料分布、電子羅盤100在天線中的位置及抱桿 情況等，提前進行模擬天線安裝場景的360度修正與補償，并將修正值存儲在電子羅盤100 中，使天線在安裝到抱桿后，自動對測量值作一定程度的修正。OOK調制解調電路103完成串行數據的調制解調，使方位角及俯仰角等信息能夠 通過一定長度的電纜進行傳輸。分路合路濾波器104的作用是把天線的校準信號、直流供 電以及電子羅盤的OOK調制信號進行分離與合路，從而實現物理通道的共享。DC/DC轉換電 路105產生合適的直流電壓，給電子羅盤的各個有源器件供電。天線內置電子羅盤通過串行通訊接口進行串行通信，為了滿足較長距離的數據傳 輸以及適合不同類型的天線，通信接口可以采用RS485接口或基于00K(0ri Off Keying)調 制的串行通信接口等將天線方位角及俯仰角信息上報出去。對于安裝好的天線，后臺網管中心(OMC) 305，可以根據需要通過RNC304、BBU 303,RRU 302讀取各個小區天線的方位角及俯仰角信息，并作為基本參數在后臺存儲，以便 進行網絡規劃及優化時使用。此外，后臺網管中心305可以根據需要獲取某個位置當前天線方位角及俯仰角信 息，來判斷天線是否因為風、雨、雪等自然災害天氣或人為因素導致天線一定程度的位置變 化，以便及時維護。通過本實用新型的可自動檢測天線方位角及俯仰角信息的天線，可以對天線位置 情況做手動或自動監測，網規、網優人員能夠及時獲得需要的小區天線的方位角及俯仰角 信息，且獲得的方位角及俯仰角信息準確，不會出現人為操作帶來的誤差，從而提高網規網 優的質量。此外，網優人員能夠根據方位角及傾角信息對鄰區信息、同頻干擾情況等做出準 確的判斷，對于在網規網優中調整角度的天線能夠及時得到更新，避免造成混亂。并且降低 了獲得相應信息的成本，節約了人力、財力、時間成本。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型 保護的范圍之內。
權利要求一種自動檢測方位角及俯仰角的天線，其特征在于，包括設置在該天線中的用于檢測天線的方位角及俯仰角，并將方位角及俯仰角信息通過上游設備傳輸至后臺網管或本地維護終端的電子羅盤；所述電子羅盤包括方位角傳感器、俯仰角傳感器、多通道模數轉換器、微控制器和串行通訊接口；所述方位角傳感器、俯仰角傳感器用于檢測天線的方位角及俯仰角，并將方位角及俯仰角信息輸出至多通道模數轉換器；所述多通道模數轉換器用于將方位角傳感器和俯仰角傳感器產生的模擬電壓信號進行模數轉換；所述微控制器根據來自多通道模數轉換器的數字信號，計算天線的方位角及俯仰角，并實現數據的串行通信；所述天線的方位角及俯仰角信息通過串行通訊接口，傳輸至后臺網管或本地維護終端。
2.根據權利要求1所述的天線，其特征在于，所述串行通訊接口為RS485接口。
3.根據權利要求1所述的天線，其特征在于，所述串行通訊接口為所述天線的射頻同 軸接口 ；所述電子羅盤進一步包括調制解調電路和分路合路濾波器；所述調制解調電路用于所述微控制器輸出的串行數據的調制以及對來自主控制端的 串行數據進行解調；所述分路合路濾波器用于對天線的射頻信號、電源信號及所述調制解調電路的調制信 號進行分離與合路，以通過天線射頻同軸接口的物理通道實現數據的串行通信。
4.根據權利要求3所述的天線，其特征在于，所述調制解調電路為二進制啟閉鍵控調 制解調電路。
5.根據權利要求3所述的天線，其特征在于，所述串行通訊接口為所述天線的校準接Π ；所述分路合路濾波器用于對天線的校準信號、電源信號及所述調制解調電路的調制信 號進行分離與合路以通過天線校準接口的物理通道實現數據的串行通信。
6.根據權利要求1至5中任一權利要求所述的天線，其特征在于，所述方位角傳感器為 三軸磁阻傳感器，所述俯仰角傳感器為二軸加速度傳感器；所述三軸磁阻傳感器用于檢測由于天線方位角的不同而引起的X、Y、Z軸方向的磁場 分量；所述二軸加速度傳感器用于檢測天線沿X軸和沿Y軸的加速度分量，進而計算天線沿 X軸及Y軸的俯仰角。
7.根據權利要求6所述的天線，其特征在于，所述電子羅盤的X軸與天線的輻射面的法 線之間的夾角為0°或180°。
8.根據權利要求7所述的天線，其特征在于，所述電子羅盤的X軸與天線的輻射面的法 線之間的夾角為0°，所述電子羅盤的Y軸和Z軸均與天線的輻射面的法線垂直。
9.根據權利要求1至5中任一權利要求所述的天線，其特征在于，所述電子羅盤安裝在 遠離天線內部鐵磁部件、天線外部的鐵制抱桿組件的位置。
10.根據權利要求1至5中任一權利要求所述的天線，其特征在于，所述天線還包括直 流轉直流轉換電路，其用于為所述電子羅盤提供電源。
11.根據權利要求10所述的天線，其特征在于，為所述電子羅盤提供電源的上游設備， 在后臺網管或本地維護終端的控制下，改變對所述專用電子羅盤的電源的通斷。
12.根據權利要求1至5中任一權利要求所述的天線，其特征在于，所述微控制器為預 先存儲用于修正所述天線的方位角及俯仰角信息的根據天線結構及抱桿尺寸獲取的方位 角修正參數的微控制器。
13.根據權利要求1至5中任一權利要求所述的天線，其特征在于，所述多通道模數轉 換器設置于所述微控制器中。
專利摘要本實用新型提供了一種自動檢測方位角及俯仰角的天線，包括設置在該天線中的電子羅盤，電子羅盤包括方位角傳感器、俯仰角傳感器、多通道模數轉換器、微控制器和串行通訊接口；方位角、俯仰角傳感器用于檢測天線的方位角及俯仰角參數，并將方位角及俯仰角信息傳輸至多通道模數轉換器；所述多通道模數轉換器用于將方位角傳感器和俯仰角傳感器產生的模擬電壓信號進行模數轉換；微控制器根據方位角及俯仰角參數計算天線的方位角及俯仰角，并實現數據的串行通信；天線的方位角及俯仰角通過串行通訊接口傳輸至后臺網管或本地維護終端。本實用新型所提供的天線能夠實現天線方位角和俯仰角的手動或自動檢測及上報功能，提高網絡規劃及網絡優化的質量。
文檔編號G01C17/00GK201732859SQ20102017266
公開日2011年2月2日 申請日期2010年4月22日 優先權日2010年4月22日
發明者佟學儉, 史文學, 周瑞軍, 周維, 張峰, 熊兵, 肖健 申請人:鼎橋通信技術有限公司