一種利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行方位角測(cè)量的天線姿態(tài)傳感器，在基站天線位置設(shè)置用于產(chǎn)生和波束及差波束兩種形式波束的和差波束天線作為接收天線，對(duì)人造衛(wèi)星的信號(hào)同時(shí)或先后進(jìn)行接收，比較不同波束的輸出信號(hào)強(qiáng)度變化，在差波束的輸出信號(hào)強(qiáng)度與和波束的輸出信號(hào)強(qiáng)度的差別達(dá)到最大時(shí)，差波束的接收凹點(diǎn)所面對(duì)的方向就是衛(wèi)星的方位角，即天線的方位角；本實(shí)用新型專利技術(shù)利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)測(cè)量方位角，利用陀螺儀持續(xù)跟蹤測(cè)量天線方位角變化，利用三軸重力加速度傳感器測(cè)量天線俯仰角，并利用蓄電池和外接電源為傳感器供電，可精確測(cè)量基站天線姿態(tài)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，便于生產(chǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)屬于天線
，特別涉及一種利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行方位角測(cè)量的天線姿態(tài)傳感器。
技術(shù)介紹
移動(dòng)通信基站的天線通常安裝在架高鐵塔上。這些天線是高增益的扇區(qū)天線，安裝時(shí)需要精確調(diào)校。在實(shí)際使用過(guò)程中，季節(jié)性的大風(fēng)將不可避免地導(dǎo)致部分天線出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象，進(jìn)而影響移動(dòng)通信小區(qū)的信號(hào)覆蓋，產(chǎn)生用戶投訴。現(xiàn)在普遍采用的方法是人工定期爬塔作業(yè)，利用人工的方式進(jìn)行天線姿態(tài)測(cè)量。目前技術(shù)下，測(cè)量天線方向角大多采用的是磁傳感器。天線塔架和抱桿均為鋼鐵材料制成，會(huì)不同程度的影響天線周邊地磁場(chǎng)的分布，導(dǎo)致磁傳感器在應(yīng)用中不可避免的會(huì)受到干擾，而無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量天線方向角。還有一類方向角測(cè)量方案采用雙GPS或者雙北斗接收機(jī)。這類方案利用多個(gè)全球定位衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)兩個(gè)接收機(jī)的相位差，來(lái)確定天線的方向角。這類方案不受天線塔架的磁場(chǎng)影響，可以達(dá)到較高的精度。但是由于需要兩個(gè)特制的GPS、北斗接收機(jī)，設(shè)備耗電量較大并且成本很高。雙GPS、北斗方案的測(cè)量精度由兩個(gè)接收機(jī)之間的距離決定，所以設(shè)備尺寸較大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本技術(shù)的目的在于提供一種利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行方位角測(cè)量的天線姿態(tài)傳感器，利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)測(cè)量方位角，利用陀螺儀持續(xù)跟蹤測(cè)量天線方位角變化，利用三軸重力加速度傳感器測(cè)量天線俯仰角，并利用蓄電池和外接電源為傳感器供電，可精確測(cè)量基站天線姿態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)采用的技術(shù)方案是：一種利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行方位角測(cè)量的天線姿態(tài)傳感器，在基站天線位置設(shè)置用于產(chǎn)生和波束及差波束兩種形式波束的和差波束天線作為接收天線，對(duì)人造衛(wèi)星的信號(hào)同時(shí)或先后進(jìn)行接收，比較不同波束的輸出信號(hào)強(qiáng)度變化，在差波束的輸出信號(hào)強(qiáng)度與和波束的輸出信號(hào)強(qiáng)度的差別達(dá)到最大時(shí)，差波束的接收凹點(diǎn)所面對(duì)的方向就是衛(wèi)星的方位角，即天線的方位角。此時(shí)，天線姿態(tài)傳感器與衛(wèi)星方向一致，衛(wèi)星的方向角就是天線姿態(tài)傳感器的方向角。由于利用和差波束天線單元或天線陣列與人造衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行方位角測(cè)量時(shí)，在測(cè)量中不具有實(shí)時(shí)性，因此利用陀螺儀持續(xù)測(cè)量天線方位角的變化值，實(shí)時(shí)給出天線方位角的變化情況。因此，進(jìn)一步地，本技術(shù)傳感器還包括用于持續(xù)跟蹤測(cè)量天線方位角變化的陀螺儀和用于測(cè)量天線俯仰角的三軸重力加速度傳感器，以持續(xù)測(cè)量天線方位角、俯仰角以及二者的變化。進(jìn)一步地，本技術(shù)傳感器還包括具有無(wú)線通信功能的單片機(jī)，所述和差波束天線3、陀螺儀和三軸重力加速度傳感器的輸出數(shù)據(jù)均連接單片機(jī)，由單片機(jī)通過(guò)無(wú)線方式向外發(fā)送。所述的和差波束天線3、陀螺儀、三軸重力加速度傳感器和單片機(jī)均可布置在PCB板2上，PCB板2位于帶有上蓋1的底座4上，整個(gè)傳感器安裝在基站天線5的上表面，與基站天線5不完全重疊。所述和差波束天線3為天線單元或天線陣列，天線單元具有作為輻射器部分的狹長(zhǎng)型方環(huán)，狹長(zhǎng)型方環(huán)在空間上位于基站天線5的上方，與基站天線5在垂直方向上不重疊，所述底座4底部設(shè)置有兩個(gè)L型筋定位機(jī)構(gòu)；天線陣列由兩個(gè)鏡像對(duì)稱的天線單元構(gòu)成。本技術(shù)天線姿態(tài)傳感器設(shè)置有用于供電的蓄電池，蓄電池和外接電源配合實(shí)現(xiàn)持續(xù)供電。蓄電池可設(shè)置于底座4中。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果是：采用本技術(shù)后，傳感器的角度測(cè)試精度可以達(dá)到采用雙GPS、北斗方案的水平，但是功耗顯著降低。采用本技術(shù)傳感器的成本也顯著降低。其中無(wú)線傳感器還具備如下優(yōu)點(diǎn)：1.由于基站天線姿態(tài)傳感器可以采用太陽(yáng)能供電和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，不必鋪設(shè)供電電纜和數(shù)據(jù)線，安裝方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。2.采用利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行方位角測(cè)量的方法，不受鐵塔和抱桿對(duì)于磁場(chǎng)干擾的影響，測(cè)量精確，數(shù)據(jù)真實(shí)可信。3.本技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，生產(chǎn)容易，符合實(shí)際需要。附圖說(shuō)明圖1是本技術(shù)傳感器的結(jié)構(gòu)分解圖。圖2是本技術(shù)傳感器的剖視圖。圖3是本技術(shù)傳感器一個(gè)實(shí)施例的主視圖。圖4是本技術(shù)傳感器一個(gè)實(shí)施例的右視圖。圖5是本技術(shù)傳感器一個(gè)實(shí)施例的仰視圖。圖6是圖3沿A-A截面的剖視圖。其中，圖3-圖6中虛線所示為基站天線。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本技術(shù)的實(shí)施方式。為了使本技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本技術(shù)，并不用于限定本技術(shù)。如圖1和圖2所示，一種利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行方位角測(cè)量的基站天線姿態(tài)傳感器，包括上蓋1、PCB板2、和差波束天線3以及底座4。人造衛(wèi)星和太陽(yáng)類似，具有空間位置持續(xù)移動(dòng)并且軌道精確已知的特點(diǎn)。通過(guò)設(shè)計(jì)具有高度方向角度選擇性的天線，就可以檢測(cè)到任意一顆人造衛(wèi)星通過(guò)天線特定方向的事件。由于人造衛(wèi)星的俯仰角和方位角已知，所以可以 計(jì)算出天線的方位角。而天線與設(shè)備的相對(duì)位置關(guān)系已知，就可以進(jìn)一步計(jì)算出設(shè)備的方位角。本技術(shù)利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行方位角測(cè)量，設(shè)置產(chǎn)生和波束及差波束兩種形式波束的和差波束天線3作為接收天線，對(duì)人造衛(wèi)星的信號(hào)同時(shí)或先后進(jìn)行接收，比較不同波束的輸出信號(hào)強(qiáng)度變化，在差波束的輸出信號(hào)強(qiáng)度與和波束的輸出信號(hào)強(qiáng)度的差別達(dá)到最大時(shí)，差波束的接收凹點(diǎn)所面對(duì)的方向就是衛(wèi)星的方位角。此時(shí)，天線姿態(tài)傳感器與衛(wèi)星方向一致，衛(wèi)星的方向角就是天線姿態(tài)傳感器的方向角。本技術(shù)傳感器安裝在基站天線5頂面，包括設(shè)置在基站天線5上表面的底座4，底座4中安裝PCB板2，PCB板2上安裝有陀螺儀、三軸重力加速度傳感器、具有無(wú)線通信功能的單片機(jī)以及所述測(cè)量方向角的和差波束天線3。所述和差波束天線3、陀螺儀和三軸重力加速度傳感器的輸出數(shù)據(jù)均連接單片機(jī)。其中，底座4內(nèi)有為PCB板2供電的蓄電池。當(dāng)要將本技術(shù)安置于基站天線5時(shí)，如圖3、圖4、圖5和圖6所示，底座4底部設(shè)置有兩個(gè)L型筋定位機(jī)構(gòu)，底座4的底部要放置于基站天線5的上方；且底座4底部的兩個(gè)L型筋的左側(cè)壁要靠住基站天線5的右側(cè)壁，從而能夠保證設(shè)置于PCB板2上。和差波束天線3的狹長(zhǎng)型方環(huán)輻射器在空間上位于基站天線5的上方，與基站天線5在垂直方向上不重疊。基站天線5處于靜止?fàn)顟B(tài)，利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行方位角測(cè)量的傳感器可以準(zhǔn)確測(cè)量到基站天線5的方位角。基站天線5發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行方位角測(cè)量的傳感器不能實(shí)時(shí)測(cè)量到基站天線5的方位角，需要利用陀螺儀測(cè)量基站天線5轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，結(jié)合基站天線5轉(zhuǎn)動(dòng)錢的方位角絕對(duì)值，給出轉(zhuǎn)動(dòng)后基站天線5的方位角。利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行方位角測(cè)量的傳感器可以對(duì)陀螺儀測(cè)量并計(jì)算出基站天線5的方位角進(jìn)行精確修正。本技術(shù)基站天線姿態(tài)傳感器的原理是：利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)對(duì)基站天線5進(jìn)行方位角測(cè)量，當(dāng)基 站天線5發(fā)生姿態(tài)變化時(shí)，通過(guò)陀螺儀、重力加速度傳感器對(duì)姿態(tài)變化進(jìn)行跟蹤測(cè)量。雖然本技術(shù)是通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離本技術(shù)范圍的情況下，還可以對(duì)本技術(shù)進(jìn)行各種變換及等同替代。另外，針對(duì)特定情形或材料，可以對(duì)本技術(shù)做各種修改，而不脫離本技術(shù)的范圍。因此，本技術(shù)不局限于所公開(kāi)的具體實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)包括落入本技術(shù)權(quán)利本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行方位角測(cè)量的天線姿態(tài)傳感器，其特征在于，在基站天線位置設(shè)置用于產(chǎn)生和波束及差波束兩種形式波束的和差波束天線(3)作為接收天線，對(duì)人造衛(wèi)星的信號(hào)同時(shí)或先后進(jìn)行接收，比較不同波束的輸出信號(hào)強(qiáng)度變化，在差波束的輸出信號(hào)強(qiáng)度與和波束的輸出信號(hào)強(qiáng)度的差別達(dá)到最大時(shí)，差波束的接收凹點(diǎn)所面對(duì)的方向就是衛(wèi)星的方位角，即天線的方位角。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行方位角測(cè)量的天線姿態(tài)傳感器，其特征在于，在基站天線位置設(shè)置用于產(chǎn)生和波束及差波束兩種形式波束的和差波束天線(3)作為接收天線，對(duì)人造衛(wèi)星的信號(hào)同時(shí)或先后進(jìn)行接收，比較不同波束的輸出信號(hào)強(qiáng)度變化，在差波束的輸出信號(hào)強(qiáng)度與和波束的輸出信號(hào)強(qiáng)度的差別達(dá)到最大時(shí)，差波束的接收凹點(diǎn)所面對(duì)的方向就是衛(wèi)星的方位角，即天線的方位角。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行方位角測(cè)量的天線姿態(tài)傳感器，其特征在于，所述和差波束天線(3)布置在PCB板(2)上，PCB板(2)位于帶有上蓋(1)的底座(4)上，整個(gè)傳感器安裝在基站天線(5)的上表面，與基站天線(5)不完全重疊。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述利用和差波束天線與人造衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行方位角測(cè)量的天線姿態(tài)傳感器，其特征在于，所述和差波束天線(3)為天線單元或天線陣列，天線單元具有作為輻射器部分的狹長(zhǎng)型方環(huán)，狹長(zhǎng)型方環(huán)在空間上位于基站天線(5)的上方，與基站天線(5)在垂直方向上不重疊，所述底座(4)底部設(shè)置有兩個(gè)L型...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張志軍，曹曉京，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：常州安塔歌電子科技有限公司，
類型：新型
國(guó)別省市：江蘇;32
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