專利名稱：一種具有通用性和非線性的基站天線多維角度調節方法
技術領域：
本發明涉及基站天線技術領域，尤其涉及一種具有通用性和非線性的基站天線多維角度調節方法，具體涉及基站天線包括水平方位角、垂直下傾角、俯仰角、定向轉角等各種角度調節控制。
背景技術：
在基站天線應用系統中，為了實現信號覆蓋的實時方便調節，越來越多需要使用控制器系統；根據不同時段及不同話務量需求，在不用更換基站天線的情況下，基于實際的角度調節需要情況，通過調節改變天線的垂直下傾角或水平方位角或俯仰角或其它角度， 實現更優的信號覆蓋。但在目前的天線控制中，常需要人工手動進行天線的角度調整。雖然也有使用遠端控制預先置于天線下端的電機轉動的方式調整電調天線垂直電下傾角度， 但對于電調天線水平方位角的調整或是其它基站天線的垂直下傾角、水平方位角、俯仰角、 定向轉角的調整，在目前基站普遍工作方式還是采用人工改變每個基站天線的角度。更多的是在天線安裝時，就預置了天線的下傾角、方位角、俯仰角、定向轉角，若需要改變其覆蓋范圍是需通過人工方式調整其角度，這樣費時費力、缺乏安全性，同時增加了維護成本，降低了調整的效率，所以實際應用中在安裝后很少改變天線角度的大小。而隨著移動通信技術的發展，經常會需要改變天線的信號覆蓋范圍，若是要以遙控調節角度方式實現信號覆蓋的改變，往往會根據實際所需改善信號覆蓋情況確定所要調節角度類型，再結合基站天線的特點，設計所要調節角度的角度驅動傳動機構。而這些所設計的不同基站天線不同角度類型調節的角度調節驅動傳動機構形式不一、各個角度的變化也無特定的規律。

發明內容
本發明的目的就在于克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種具有通用性和非線性的基站天線多維角度調節方法。本發明的目的是這樣實現的結合基站天線各維的角度因其調節傳動機構的調整形式不同，而形成角度間的變化無特定規律的特點，提供的調節方法應適用于各種不同型號基站天線垂直下傾角、水平方位角、俯仰角、定向轉角等各種角度的調節控制，無論其各角度間的變化關系如何復雜， 都可以實現簡單精確的角度調節，為各種型號基站天線各維度的角度調節提供通用的控制技術平臺。應用該調節方法，二維天線或是集束天線，都可以根據實際需要調節角度類型， 遠程方便地實現各個扇區的垂直下傾角、水平方位角、俯仰角、定向轉角的調節控制，提高基站天線的工作安全靈活性，降低維護成本，且更好地優化移動通信網絡的信號覆蓋。具體地說，本發明的工作平臺是遠端控制器，遠端控制器包括MCU主控模塊、 RS485通信接口模塊、供電模塊、外擴存儲模塊、電機驅動模塊和步進電機；RS485通信接口模塊、供電模塊和外擴存儲模塊分別與MCU主控模塊連接；
MCU主控模塊、電機驅動模塊和步進電機依次連接；所述MCU主控模塊為遠端控制器的核心部分；本方法包括以下步驟第1、根據不同型號基站天線實際需要控制角度調節情況，預先在遠端控制器的外擴存儲模塊中分別保存其調節角度變化的非線性轉動量數據；第2、當RS485通信接口模塊接收到基站天線指令時，根據指令確定所要控制對象的基站天線、天線型號和角度調節的類型；第3、MCU主控模塊對所要控制的天線角度進行校準，尋找到基準位置，同時采用線性抵消的補償方法，抑制校準過程引起的誤差；第4、當RS485通信接口模塊接收到調節天線角度指令時，根據當前所控制的天線型號及角度調節類型信息，從外擴存儲模塊獲取相應的非線性轉動量數據；第5、MCU主控模塊根據所需要調節的目標角度以及所獲取的轉動量數據，確定調節到目標期望角度所需要的轉動步數及轉動方向。所述的角度調節包括垂直下傾角、水平方位角、俯仰角、定向轉角或其它角度調節，與實際應用的情況相關；在接收角度調節命令時，根據角度調節指令和相應的角度調節非線性轉動量數據確定轉動步數和轉動方向后，由(原為又)電機控制模塊驅動步進電機轉動，實現目標期望角度的實時非線性調節；所述的角度變化非線性轉動數據是和實際的天線角度變化情況相關的，不同型號天線的各個角度間轉動量變化關系并無特定的規律，可能是某種函數關系，或是毫無規律變化的非線性關系；所述的天線型號通過天線的類型、頻段、波束寬度、增益四個參數區分，則都可由這四個參數唯一地確定各個型號的基站天線。本發明與現有技術相比具有下列優點和積極效果①應用本方法，遠端控制器可以方便實時地控制各種不同型號基站天線垂直下傾角、水平方位角、俯仰角、定向轉角或其它角度的角度調節。只需要根據所要控制的實際情況重新更換控制對象天線型號及其角度調節類型，就可以簡單地實現對目標型號基站天線進行垂直下傾角、水平方位角、俯仰角、定向轉角等角度的調節控制，避免一個遠端控制器不能同時實現不同型號基站天線的不同角度形式調節的缺陷；②應用本方法，遠端控制器進行校準調節時，當調節尋找到基準位置時，對由基準位置發生形變而引起的校準誤差，進行線性抵消補償，減小由于校準引起的角度誤差，提高調節精度以及可靠性和有效性。③應用本方法，遠端控制器具有記憶功能，可以實時記錄并保存當前控制的基站天線的天線型號和調節控制角度的類型以及當前的角度等信息，掉電不丟失。總之，本方法應用簡單且調節精確可靠、適用范圍廣，可以通用于移動通信中不同型號天線進行多維的垂直下傾角、水平方位角、俯仰角、定向轉角或其它角度的角度調節， 實現同一個遠端控制器對各種不同型號的基站天線的垂直下傾角、水平方位角、俯仰角、定向轉角的統一調節控制和管理。


圖1為本發明的工作平臺遠端控制器的結構方框圖；圖2為本發明的流程圖；圖3為(800/900M 65° 15dBi) 二維一體化電調天線控制系統組成示意圖；圖4為單極化定向天線的機械傾角調節系統組成示意圖。圖中10-11-MCU主控模塊；12-RS485通信接口模塊；13-供電模塊；14-外擴存儲模塊；15-電機驅動模塊； 16-步進電機。20-遙控設備；30-二維一體化電調天線；40-角度驅動機構；50-定向天線。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發明詳細說明。—、關于本發明的工作平臺——遠端控制器如圖1，本發明的工作平臺是遠端控制器10，包括MCU主控模塊1、RS485通信接口模塊2、供電模塊3、外擴存儲模塊4、電機驅動模塊5和步進電機6 ；RS485通信接口模塊2、供電模塊3和外擴存儲模塊4分別與MCU主控模塊1連接；MCU主控模塊1、電機驅動模塊5和步進電機6依次連接；所述MCU主控模塊1為遠端控制器的核心部分，包含有本發明基站天線多維角度調節通用性的方法的軟件程序。工作原理應用遠端控制器10的整體控制系統包括有近端的遙控設備、遠端控制器、基站天線，遠端控制器10實現角度調控的工作原理過程遠端控制器10的RS485通信接口模塊2接收由作為發送端的遙控設備發送的控制指令；遠端控制器10的MCU主控模塊1對接收到的指令進行解析，并根據解析結果，響應指令的操作；遠端控制器10的MCU主控模塊1根據響應的操作指令及從外擴存儲模塊4獲取的基站天線參量，分析計算出相關的控制信號，控制電機驅動模塊5輸出驅動步進電機6的轉動方式；遠端控制器10的步進電機6的轉動輸出軸和角度傳動機構的轉動軸連接，根據步進電機6的轉動方式實現控制角度傳動機構的角度調整；基站天線作為控制調整對象，由其內部的角度傳動機構轉動調整角度變化。二、關于本方法的有關步驟1、第1步驟前述，第1步驟是根據不同型號基站天線實際需要控制角度調節情況，預先在遠端控制器的外擴存儲模塊中分別保存其調節角度變化的非線性轉動量數據。
具體地說首先，根據實際使用情況，把應用本方法控制的所有基站天線型號及其相關的天線關聯參數保存在控制器的外擴存儲模塊4中，所述關聯參數包括天線的類型、天線頻段、 天線波瓣寬度、天線增益以及保存實際需要調節角度類型；所述角度類型包括垂直下傾角、 水平方位角、俯仰角、定向轉角或是根據實際情況擴充的其它角度；此外，基于各種不同型號天線其所設計的垂直下傾角、水平方位角、俯仰角、定向轉角等角度其各自角度調節驅動的傳動機構的角度變化并無同一特定規律的情況，在遠端控制器10的外擴存儲模塊14保存各角度調節的非線性轉動量數據；所述轉動量數據包括各型號的基站天線垂直下傾角、水平方位角、俯仰角、定向轉角的角度調節非線性轉動量， 這些非線性轉動量是跟其相應型號的天線及角度類型的各個調節角度變化相關，不同的角度都有其相應的轉動數據，并且同一型號天線的同一維角度的其各個角度間的變化關系是無特定規律的，可能是某種函數關系，或者是毫無規律的非線性關系。這些基站天線的調節控制資源共建共享，提高了通信網絡調整的效率。2、第 2、3、4、5 步驟實現本發明的目的是進行多維角度通用性調節，根據所要調節基站天線的指令確定天線型號及調節角度類型，從外擴存儲模塊14獲取相應的調節電機轉動的非線性轉動量數據，從而驅動步進電機16轉動到達所要調節的目標期望角度位置。如圖2，具體地說，多維角度調節通用性的方法的流程圖，其步驟包括①開始01:接收到控制命令，鏈路連接成功后開始；②記錄所要調節角度類型02 接收設置調節的角度類型指令，把所要調節角度類型記錄在MCU主控模塊11中， 角度調節的類型是垂直下傾角或是水平方位角或是俯仰角或是定向轉角或是其它角度；③記錄所要控制的天線型號03 接收設置基站天線的天線類型、天線頻段、天線波瓣寬度、天線增益關聯參數，通過這四個關聯參數共同確定唯一的相應天線型號，并把所控制的天線型號也記錄在MCU主控模塊11中；④天線校準尋找零位基準04 尋找基準校準到零位，天線校準過程中當步進電機16轉動到其零位基準位置，針對可能由基準位置發生形變而引起的校準誤差，驅動步進電機16進行零度位置線性補償調整后結束校準；⑤確定當前角度和調節目標角度05 當接收角度調節命令時，MCU主控模塊11解析所接收到通信指令，確定所要調節的天線型號、調節的角度類型，以及當前角度、控制目標期望角度；⑥由所要控制的天線型號及角度類型，獲取相應的非線性調節轉動量06 根據基站天線型號及角度調節類型，從外擴存儲模塊14獲取相應的非線性調節轉動量數據；⑦計算轉動步數、轉動方向07 根據當前角度、控制目標期望角度、以及所獲取的非線性轉動量數據，計算確定調節到目標角度，步進電機16所要的轉動步數以及轉動方向；⑧驅動步進電機轉動08 電機驅動模塊15驅動步進電機16根據計算所得的步數到達目標角度；⑨完成，反饋調節信息09 步進電機16轉動到所要調節的目標角度，當前角度即為本次調節的目標期望角度，同時反饋本次調節步進電機16運行狀態及其當前角度；⑩本次調節結束10。進一步地，每次對角度調節完成后，MCU主控模塊11都已經實時記錄了當前控制的天線的型號、角度控制類型以及當前的角度，且掉電不丟失，所以再次進行角度的調節時，可以不進行第②步驟02、第③步驟03、第④步驟04，直接進行角度的調節；只有更換了控制器所要控制的天線型號或角度類型時，才需要進行第②步驟02、第③步驟03、第④步驟04，重新設置基站天線關聯參數及校準。三、關于本方法的應用實施例1、應用實施例1如圖3，為一種二維一體化電調天線控制系統。二維一體化電調天線30包括調節垂直下傾角傳動裝置和調節水平方位角傳動裝置，這兩套傳動裝置分別都和應用本發明方法的工作平臺遠端控制器10相連接。控制垂直下傾角移動的移相器結合移相原理和實際情況，其各個下傾角的變化是無規律的，因此需要垂直下傾角的傳動機構的輸出非線性關系的轉動量；水平方位角是需要在水平方向上士30°弧度范圍內的角度調節，則其水平的傳動機構輸出的也必須是非線性關系的轉動量。因此，應用本發明通用的多維角度調節的方法，遠端控制器10可以方便簡單地同時實現了垂直下傾角度0° 14°范圍間非線性調節和水平方位角度-30° 30°范圍非線性調節。采用本發明進行電調天線角度調節的具體步驟如下①遙控設備20通過控制電纜線與置于天線端的控制器10連接頭連接；②遙控設備20使用的RS485總線傳送調節控制命令；③天線下端的控制器10接收控制命令后，根據指令進行相應的調節控制；④控制器10執行完指令的控制調節命令后，反饋信息。2、應用實施例2如圖4，為單極化定向天線的機械傾角調節系統。系統的角度驅動機構40和應用了本多維角度調節的方法的控制器10相連接。角度驅動機構40的傳輸軌跡為弧線形式，則實現各個角度之間的調節，需要控制器10輸出非線性的轉動調節量，應用本方法可以實現實際需要的1° 6°范圍的機械傾角調節。實現的定向天線傾角調節具體步驟和實施例1具體步驟相同。通過應用本算法，定向天線50在實際應用中，當需要根據定向天線50所需的覆蓋范圍、基站功率大小和估計用戶值等數據調整其機械傾角時，可以給維護人員帶來方便，不必要爬到天線安放處就可以實現角度的調節，并且調節更準確，可以簡單方便實時的達到網路優化的要求。通過上述應用實施例1、2證明，本方法，通用性強、使用方便靈活，調節角度范圍根據需要可以達到大范圍角度的調節，精度高，提升了基站天線各類型角度調節的整體性能、控制質量和可靠性，為各型號基站天線的各維角度調節控制提供了一個通用的技術平臺。
權利要求
1.一種具有通用性和非線性的基站天線多維角度調節方法，工作平臺是遠端控制器 (10)，包括MCU主控模塊(1)、RS485通信接口模塊(2 )、供電模塊(3 )、外擴存儲模塊(4 )、電機驅動模塊(5)和步進電機(6)；RS485通信接口模塊(2)、供電模塊(3)和外擴存儲模塊(4)分別與MCU主控模塊(1) 連接；MCU主控模塊(1)、電機驅動模塊(5)和步進電機(6)依次連接；所述MCU主控模塊(1)為遠端控制器的核心部分；其特征在于本方法包括以下步驟第1、根據不同型號基站天線實際需要控制角度調節情況，預先在遠端控制器(10)的外擴存儲模塊(14)中分別保存其調節角度變化的非線性轉動量數據；第2、當RS485通信接口模塊(1 接收到基站天線指令時，根據指令確定所要控制對象的基站天線、天線型號和角度調節的類型；第3、MCU主控模塊(11)對所要控制的天線角度進行校準，尋找到基準位置，同時采用線性抵消的補償方法，抑制校準過程引起的誤差；第4、當RS485通信接口模塊(1 接收到調節天線角度指令時，根據當前所控制的天線型號及角度調節類型信息，從外擴存儲模塊(14)獲取相應的非線性轉動量數據；第5、MCU主控模塊(11)根據所需要調節的目標角度以及所獲取的轉動量數據，確定調節到目標期望角度所需要的轉動步數及轉動方向。
2.按權利要求1所述的一種具有通用性和非線性的基站天線多維角度調節方法，其特征在于第1步驟首先，根據實際使用情況，把應用本方法控制的所有基站天線型號及其相關的天線關聯參數保存在控制器的外擴存儲模塊(4)中，所述關聯參數包括天線的類型、天線頻段、天線波瓣寬度、天線增益以及保存實際需要調節角度類型；所述角度類型包括垂直下傾角、水平方位角、俯仰角、定向轉角或是根據實際情況擴充的其它角度。
3.按權利要求1所述的一種具有通用性和非線性的基站天線多維角度調節方法，其特征在于第2、3、4、5步驟①開始(01);②記錄所要調節角度類型(02)；③記錄所要控制的天線型號(03)；④天線校準尋找零位基準(04)；⑤確定當前角度和調節目標角度(05)；⑥由所要控制的天線型號及角度類型，獲取相應的非線性調節轉動量(06);⑦計算轉動步數、轉動方向(07)；⑧驅動步進電機轉動(08);⑨完成，反饋調節信息(09);⑩本次調節結束(10)。
全文摘要
本發明公開了一種具有通用性和非線性的基站天線多維角度調節方法，涉及基站天線技術領域。本方法是第1、預先在遠端控制器的外擴存儲區分別保存其調節角度變化的非線性轉動量數據；第2、根據指令確定其控制的天線型號，以及角度調節的類型；第3、對所控制的天線角度進行校準；第4、當接收到調節天線角度指令時，從外擴存儲區獲取相應的非線性轉動量數據；第5、確定調節到目標期望角度所需要的轉動步數及轉動方向。本發明應用簡單且調節精確可靠、適用范圍廣，可以通用于移動通信中不同型號天線進行多維的垂直下傾角、水平方位角、俯仰角、定向轉角或其它角度的角度調節。
文檔編號H01Q3/02GK102496780SQ20111036709
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者程季, 陳羿伊 申請人:武漢虹信通信技術有限責任公司