专利名称：通信天线电下倾角度的检测装置及检测方法
技术领域：
本发明涉及移动通信基站电调天线的电下倾角度的检测装置，本发明还涉及到采用这种通信天线电下倾角度的检测装置的检测方法。
背景技术：
在移动通信领域广泛应用板状基站天线，天线的下倾角度决定天线波束指向的覆盖区域。采用机械调角或固定电下倾角的天线已经难以满足网络化优化的需求。电调天线非常适合解决大中城市区因用户密集、站距小而产生的越区干扰问题，很方便地解决市区经常出现的临时性话务热点问题。在通信网络优化中；减少需要制造的天线的种类和型号；简化了现场规划，减少了小区现场施工的费用。因为电子下倾角可以在塔底有线调节，或远离现场之外实行遥控操作，也可以一个城市统一集中控制网络管理。
申请人为美国安德鲁公司，申请号为02118421.6，公开号为CN1492539A，发明名称为“天线控制系统”的中国专利，它公开了一种能遥控改变天线波束倾斜的天线控制系统。驱动装置连续地调整与发射元件连接的馈送分配网络的移相器，从而连续地改变天线波束的倾斜，控制器可遥控改变在现场的若干天线的波束倾斜。该专利申请的移相器的位移控制是半闭环控制方式。
电调天线的移相器是关键部件，目前结构形式较多，但本质上可以分为改变微带线长度和改变介质两种方式，都包含可以移动的部件，由电动机经过减速器驱动。而移相器的位移控制，由于天线制造成本的限制，目前市场上的产品，都是开环控制或半闭环控制方式。几副天线共用一个手持控制器轮换接通时，或者电调天线在刚启用以及长期使用后，需要自校准，电机全程往返运动；这个自校准过程有2-4分钟时间。如果天线正在工作，自校准就不可避免丢失信号。如果希望天线不需要自校准，电机运行中断电后开机也能立刻知道现在天线下倾角，必须实现闭环控制。另外，使用过程中，对于开环控制，即使电缆线断离，或者电机被卡住，或者传动机构脱滑，使用都不得知，照样调节角度。对于半闭环控制，也必须使电机全程往返运的自检校正，才能发现出了故障。Argus公司的电调天线是闭环控制，用分离电阻排队，结构较复杂，且步进精度0.25°，也没有达到AISG协议规定的0.1°步进标准。
在通信天线里采用电位器测量位移问题，除了于电位器的选择和传动机构的连接以及固定的机械结构设计，还有电位器输出电位差的测量。在大城市室外电磁环境中，存在各种各样的电磁波，空间电磁感应使长达几十米的传输导线上干扰电压有几十毫伏时，如何排除干扰，检测出几毫伏数量级的直流电压变化，这是控制器的实现技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本实现电调天线闭环控制，以提高天线控制性能的通信天线电下倾角度的检测装置。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种采用上述检测装置，实现电调天线闭环控制的通信天线电下倾角的检测方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案一种通信天线电下倾角度的检测装置，它包括电机驱动装置、移相器和电位器，所述的电位器的动端与移相器的可位移部分机械联接，所述的电机驱动装置带动移相器、电位器同步运动。
所述的电位器为旋转电位器，所述的电机驱动装置为含有减速器的驱动电机，所述的驱动电机转轴上的齿轮经过中间齿轮与装在的所述的移相器转轴上的齿轮耦合，所述的驱动电机转轴上的齿轮同时与装在旋转电位器转轴上的齿轮啮合。
上述的移相器全程运动时间为1-2分钟；所述的电位器无论是多圈的还是单圈的，相应控制行程至少为电位器全行程的三分之二。
所述的电位器为直线电位器，所述的电机驱动装置为减速直流电机，所述的减速直流电机安装在支架上，所述的减速直流电机的转轴上装有丝杠，所述的丝杠与作直线运动的滑块螺纹连接；所述的支架上设有一个挡圈，所述的挡圈位于丝杠的末端；所述的滑块与一端连接有移相器的推杆的另一端连接；所述的滑块下端同时可拨动直线电位器。
一种采用上述的检测装置的通信天线电下倾角度的检测方法，它包括如下步骤(1)移动通信基站天线里安装电位器、移相器和电机驱动装置，并按照上述检测装置连接；(2)测定电位器动端全程移动时和另一个固定端之间的电阻值从R1到R2变化，同时，测定与电位器同步运动的移相器全程移动时天线的电下倾角从0°到N°变化，并计算出下倾角每变化1°时对应的电阻改变量为(R2-R1)/N；(3)给予电位器固定端加一个固定不变电压，电流流过电位器和放置在控制器内的接地电阻，在动端检测一个随电位器动端位置变化而变化的电压；该电压经10位模拟数字转换器(A/D)变为数字后经过控制器计算程序处理，还原为与电阻变化成线性比例的量，同时也是与移相器的角度变化成线性比例的量，通过乘以一个比例系数就可计算出天线的下倾角度。
所述的电位器的输出端电位差采用位于基站机房内的遥控器实时检测。
本发明的有益效果实现本发明的关键技术是采用电位器作为移相器位移的位置检测器，实现对天线下倾角度的全闭环控制，提升整体控制质量和性能。
本发明由于采用电位器实现天线电下倾角度控制的全闭环，省略了开环或半闭环控制方式所必须的电机全程往返运动的自检校正过程。
由于在移动通信基站天线中使用线性电位器可判断连接电缆和电机的机械故障。
本发明采用电位器检测位置，结构简单，步进精度可达到AISG协议规定的0.1°步进标准。
本发明配置远程遥控器，允许在不停机情况下通过简单的操作就可以改变天线的电下倾角度。这种方式不仅免除操作人员爬天线塔的劳累，在城市里还避免爬楼的麻烦。
本发明设计还可以考虑方便使用者，提供完善、友好的界面。操作人员在中心控制室可以从电子地图上鼠标点击方式选择基站，方便、简捷进行各天线下倾角度查询或改变天线的下倾角度。信息的输出形式直观醒目，地图上可以看到天线覆盖区域。天线发生控制故障时，有自动提示。
图1为本发明采用旋转电位器时的结构图；图2为本发明采用直线电位器，推杆的端部连接移相器时的结构图。
图中，1为电机驱动装置，2是移相器，3是电位器，11、12、13、14为齿轮，22为支架，23为丝杠，24为滑块，25为挡圈，27为推杆。
具体实施例方式
如图1所示，一种通信天线电下倾角度的检测装置，使用旋转电位器的方案，所述的电机驱动装置1为含有减速器的驱动电机，所述的电位器3为旋转电位器，所述的驱动电机转轴上的齿轮12经过中间齿轮13与装在的所述的移相器2转轴上的齿轮14耦合，所述的驱动电机转轴上的齿轮12同时与装在旋转电位器转轴上的齿轮11啮合。
含减速器的驱动电机带动齿轮12转动；齿轮12经过中间齿轮13耦合，带动齿轮14；而齿轮14带动移相器2转动。齿轮12同时通过齿轮11带动电位器3转动。设计传动系统时注意使移相器全程运动时间为1-2分钟；电位器无论是多圈的还是单圈的，相应控制行程至少为电位器全行程的三分之二。
如图2所示，一种通信天线电下倾角度的检测装置，使用直线电位器的方案，所述的电机驱动装置1为减速直流电机，所述的电位器3为直线电位器，所述的减速直流电机安装在支架22上，所述的减速直流电机的转轴上装有丝杠23，所述的丝杠23与作直线运动的滑块24螺纹连接；所述的支架22上设有一个挡圈25，所述的挡圈25位于丝杠23的末端；所述的滑块24与一端连接有移相器2的推杆27的另一端连接；所述的滑块24下端同时可拨动直线电位器3。
所述的减速直流电机1带动丝杠23转动，所述的丝杠23带动滑块24作直线运动；所述的挡圈25对丝杠23的末端轴向位移限制。所述的滑块24带动推杆27使移相器2运动。所述的滑块24的下端同时拨动直线电位器3的滑动全程运动时间为1-2分钟。相应控制行程至少为电位器全行程的三分之二。
一种采用上述的检测装置的通信天线电下倾角度的检测方法，移动通信基站天线里安装电位器、移相器和电机驱动装置，并按照上述检测装置连接；设电位器动端全程移动时和另一个固定端之间的电阻值从R1到R2变化，又设移相器全程移动时天线的电下倾角度从0到N度变化。那么(R2-R1)/N就是下倾角每变化1°时对应的电阻改变量，成直线比例变化。给电位器固定端加一个固定不变电压，电流流过电位器和放置在控制器内的接地电阻时，在动端可以检测一个随动端位置变化而变化的电压，因为有电流通过，所以实际输出电压和电阻值不是成直线比例的，而按照接近双曲线规律变化。这个电压经过10位模拟数字转换器(A/D)，变为数字后经过控制器计算程序处理，还原为线性变化的量；这个线性量就按比例对应电阻值，同时也按比例对应移相器的角度。只要乘一个比例系数就转化成天线的下倾角度。
闭环控制时把指令角度和现在检测角度相比较，决定驱动电机的转动方向，到达指定位置(角度)时关闭电机。
如果电位器动端移动到达设定的R1或R2数值，也即到达移相器的移相范围边界；控制器检测到角度处于上下限位值时，将单方向关闭电机，以保护机械传动部分不受损害。
如果控制器检测电位器的电阻极大，可以判定连接天线和控制器的电缆断了或没有插进插座。如果检测电位器的电阻极小，可以判定电缆线有短路现象。如果使电机转动时，检测天线角度不变化，则可以判定传动系统有故障。
权利要求
1.一种通信天线电下倾角度的检测装置，其特征在于它包括电机驱动装置(1)、移相器(2)和电位器(3)，所述的电位器(3)的动端与移相器(2)可位移部分机械联接，所述的电机驱动装置(1)带动移相器(2)、电位器(3)同步运动。
2.根据权利要求1所述的通信天线电下倾角度的检测装置，其特征在于所述的电位器(3)为旋转电位器，所述的电机驱动装置(1)为含有减速器的驱动电机，所述的驱动电机转轴上的齿轮(12)经过中间齿轮(13)与装在的所述的移相器(2)转轴上的齿轮(14)耦合，所述的驱动电机转轴上的齿轮(12)同时与装在旋转电位器(3)转轴上的齿轮(11)啮合。
3.根据权利要求2所述的通信天线电下倾角度的检测装置，其特征在于所述的移相器(2)全程运动时间为1-2分钟；所述的电位器(3)无论是多圈的还是单圈的，相应控制行程至少为电位器(3)全行程的三分之二。
4.根据权利要求1所述的通信天线电下倾角度的检测装置，其特征在于所述的电位器(3)为直线电位器，所述的电机驱动装置(1)为减速直流电机，所述的减速直流电机安装在支架(22)上，所述的减速直流电机的转轴上装有丝杠(23)，所述的丝杠(23)与作直线运动的滑块(24)螺纹连接；所述的支架(22)上设有一个挡圈(25)，所述的挡圈(25)位于丝杠(23)的末端；所述的滑块(24)与一端连接有移相器(2)的推杆(27)的另一端连接；所述的滑块(24)下端同时可拨动直线电位器(3)；
5.一种采用权利要求1-4中任何一项的检测装置的通信天线电下倾角度的检测方法，其特征在于，它包括如下步骤(1)移动通信基站天线里安装电位器、移相器和电机驱动装置，并按照权利要求1-4中任何一项所述的检测装置连接；(2)测定电位器动端全程移动时和另一个固定端之间的电阻值从R1到R2的变化，同时，测定与电位器同步运动的移相器全程移动时天线的电下倾角从0°到N°变化，并计算出下倾角每变化1°时对应的电阻改变量为(R2-R1)/N；(3)给予电位器固定端加一个固定不变电压，电流流过电位器和放置在控制器内的接地电阻，在动端检测一个随电位器动端位置变化而变化的电压；该电压经10位模拟数字转换器(A/D)变为数字后经过控制器计算程序处理，还原为与电阻变化成线性比例的量，同时也是与移相器的角度变化成线性比例的量，通过乘以一个比例系数就可计算出天线的下倾角度。
6.根据权利要求5所述的通信天线电下倾角度的检测方法，其特征在于所述的电位器的输出端电位差采用位于基站机房内的遥控器实时检测。
全文摘要
本发明涉及一种通信天线电下倾角度的检测装置，它包括电机驱动装置(1)、移相器(2)和电位器(3)，所述的电位器(3)的动端与移相器(2)可位移部分机械联接，所述的电机驱动装置(1)带动移相器(2)、电位器(3)同步运动。本发明还涉及一种通信天线电下倾角度的检测方法。本发明的通信天线电下倾角的检测装置结构简单、成本低，实现了电调天线闭环控制。本发明实现电调天线闭环控制的通信天线电下倾角度的检测方法，方法简单，步进精度可达到AISG协议规定的0.1°步进标准。
文档编号H01Q3/30GK1734227SQ20051003664
公开日2006年2月15日 申请日期2005年8月23日 优先权日2005年8月23日
发明者陈龙潭 申请人:广州杰赛科技股份有限公司