專利名稱：天線控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于遠程設置天線的傾角的天線控制系統(tǒng)。尤其是在權利要求1的前序中定義的種類的系統(tǒng)。
背景技術：
今天，移動電話系統(tǒng)通常是蜂窩系統(tǒng)，其中，系統(tǒng)中的每個小區(qū)具有至少一個對應的關聯基站，其具有至少一個天線，用來向/從例如系統(tǒng)的用戶終端發(fā)送和接收信號。
基站天線被設計成使得從這種天線輻射的波束的傾斜角通常相對于水平面以一個角度向下偏轉以便定義特定小區(qū)大小。然而，由于例如地理拓撲和/或存在建筑物，系統(tǒng)中的小區(qū)大小可能變化，并且基站天線的安裝高度也可能變化。因此，必須根據天線所在的特定小區(qū)的大小以及天線的安裝位置，將系統(tǒng)中不同天線的偏轉角(在下文中被稱為下傾角)設置成不同的角度。
因為不同的系統(tǒng)使用不同的頻率范圍，所以小區(qū)大小并且因此還有下傾角也隨著蜂窩移動電話系統(tǒng)種類的改變而改變，并且根據所使用的特定頻率范圍，必須改變小區(qū)大小以提供充足的通信容量。
基站天線通常提供有多個安排在垂直行上的輻射元，并且為了改變下傾角，輻射元之間的相角差被施加到饋送到輻射元的公共信號上，其中，任何兩個輻射元之間的相角差是相同的。這導致來自多個輻射元的合成波束將總是具有基本上直線形式的波前。還可以例如通過移相器，通過調整輻射元之間的相角差來進一步調整傾角。
今天，移相器的調整通常需要人工直接對天線或在天線上進行，通常通過操縱諸如旋鈕或桿的操作元件。操縱旋鈕或桿可以因此致動相移裝置以便相對改變饋送到輻射元的信號之間的相角差并且因此改變下傾角。然而，還存在可以從遠程位置控制下傾角的系統(tǒng)，例如通過從中央操作和維護中心向與操作元件致動裝置相關的控制電子設備發(fā)送命令，使得控制邏輯可以將例如SET TILT＝15°的命令轉變?yōu)椴僮髟聞悠鞯南鄬σ苿?，以?zhí)行操作元件的相應移動，因此引起相移元件實現相移以導致所希望的下傾角。
之前在文檔EP1356539(Kathrein Werke KG)中已知一個這種系統(tǒng)。EP1356539公開了一種天線控制設備以及相關天線。所述控制設備具有控制電子設備和電動機。所述天線控制設備被安排成它可以在基站天線保護罩的外面被改型并嚙合操作元件，所述操作元件可以通過操作孔穿出天線內部，或通過該操作孔引入保護罩內部。可替換地，所述控制設備可以作為優(yōu)選完整單元安裝在天線保護罩的下面。對控制設備進行改型的可能性是期望的，因為它使得可以在僅具有手動下傾可能性的現有基站修改現有天線，以便使能那些天線的遠程下傾控制。
然而，現有遠程傾斜系統(tǒng)的一個問題是，用于遠程傾斜系統(tǒng)的移相器相當復雜，并且使用需要較大轉矩來操縱操作元件的機械解決方案。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是，提供一種解決上述問題的用于遠程設置天線傾角的天線控制系統(tǒng)。
所述目的可以通過根據權利要求1的特征部分的天線控制系統(tǒng)來實現。
根據本發(fā)明的用于遠程設置天線傾角的天線控制系統(tǒng)的特征在于，垂直行上的不同天線元通過固定傳輸線耦合到公共信號的中心饋送點，并且通過具有介電體部分的線性可移動滑動部件來實現公共信號的相位調整，所述介電體部分影響沿所述固定傳輸線的信號速度。此外，電動機被用于線性移位具有所述介電體部分的所述可移動滑動部件。這具有獲得不需要復雜機械結構的解決方案的優(yōu)點，因此，需要相對較低的電動機轉矩來移動滑動部件，因此使能使用低功率電動機，并因此使用低功率電動機驅動電路。此外，使用這種移相器具有基本降低了由于例如變化天氣條件的機械故障風險的優(yōu)點。
電動機及其相關控制電子設備可以構成一個完整單元或完整模塊。這具有所述模塊可以作為改進型設備安裝到天線的優(yōu)勢?？商鎿Q地，所述單元或模塊可以被安排成安裝到天線的環(huán)境保護裝置(保護罩)內。
電動機及其相關控制電子設備可以容納在單獨外殼內，所述單獨外殼被安排成在天線的環(huán)境保護裝置(保護罩)之外固定到天線。所述外殼可以被安排使得它可以作為改進型設備安裝到天線，優(yōu)選地無需打開天線的環(huán)境保護裝置。這具有模塊可以作為具有獨立于天線保護罩的自己的保護罩的單獨單元的改進型設備安裝到天線的優(yōu)勢。
所述通信系統(tǒng)可以是下列組中的任何一種GSM系統(tǒng)、UMTS系統(tǒng)、AMPS系統(tǒng)、TDMA和/或CDMA和/或FDMA系統(tǒng)。
本發(fā)明的這些和其它特征將從下面的詳細說明變得明顯。
下面將參考說明示范實施例的附圖更加全面地解釋本發(fā)明。


圖1示出了實施本發(fā)明的蜂窩通信系統(tǒng)的一部分；圖2示出了天線保護罩的底部以及包括控制電子設備的外殼；圖3更加詳細地示出了圖2的外殼的內容；圖4a和4b示出了適合用于本發(fā)明的相移裝置。
具體實施例方式
圖1示出了實施本發(fā)明的蜂窩通信系統(tǒng)的一部分。該圖示出了具有兩個諸如塔11、12的天線框架結構的基站10。三個天線13、14和15被安裝到塔11上，而只有一個天線16被安裝到塔12上。每個天線13-16以主波瓣發(fā)射信號，其中僅示出了天線16的主波瓣17。在圖中，主波瓣17指向稍微向下。通過使用相移裝置，主波瓣17可以并且當然以與天線13-15的主波瓣相似的方式，獨立于其它主波瓣相對于水平面A以某個角度范圍向上或向下傾斜。這由上和下主波瓣17’和17”來指示。角度范圍可以例如從0°到90°。然而，其它角度范圍當然同樣可以被使用。
經由諸如連接天線和基站10的同軸電纜18和19的供電電纜來驅動天線，并且，所述電纜用于向天線提供發(fā)射信號，并且向基站提供由天線接收的信號。
在使用天線波束傾斜的遠程設置的系統(tǒng)中，可以例如從操作和維護中心(OMC)9設置傾角，所述操作和維護中心例如通過諸如因特網或局域網的以太網5與多個基站(以10’和10”指示)連接?？商鎿Q地，OMC 9可以通過例如調制解調器連接與基站連接。當執(zhí)行通信系統(tǒng)的自動監(jiān)控的OMC操作員或OMC計算機確定應該改變天線16的傾角時，生成諸如SET TILT＝22°的命令。如果所述命令由操作員生成，則命令會通過例如鍵盤生成?？商鎿Q地，所述命令可以由監(jiān)控計算機自動生成。生成的命令被發(fā)送到諸如基站中的主控制單元(MCU)8的控制單元。可替換地，MCU 8可以被安裝到每個塔。如果使用位于基站的單個MCU 8，該MCU可以被多個塔共享。設置傾斜命令可以通過以太網、例如通過TCP/IP協(xié)議被發(fā)送到MCU。
在MCU 8中，設置傾斜命令被轉換成適合位于靠近天線的控制電子設備使用的格式，并且例如作為疊加在饋線信號上的信號并且最好通過AISG協(xié)議被發(fā)送到控制電子設備，AISG協(xié)議在此通過引用而并入。如果信號疊加在饋線信號上，這可以通過使用靠近基站的CILOC 7(Current Injector Layer One Converter，電流注入器第一層轉換器)和靠近天線的第二CILOC 6來實現?？商鎿Q地，可以通過從MCU 8到控制電子設備的直接鏈路，將到天線單元的命令信號發(fā)送到控制電子設備?？刂菩盘栠€可以通過無線接口發(fā)送到控制電子設備。
將參考圖2和圖3更加詳細地描述控制電子設備的操作。圖2示出了天線16的保護罩的底部以及包括控制電子設備和諸如步進電動機的電動機的外殼20。外殼的底部包括用于連接來自圖1最右上的CILOC 6的電纜的連接器21。如果塔上安裝有諸如天線13-15的超過一個的天線，則所述外殼可以包括用于向其它天線的控制電子設備提供信號的第二連接器22。
圖3更加詳細地示出了外殼20的內容。從CILOC 6接收的信號被用于經由DC模塊32向控制電子設備和電動機供電。此外，諸如在AISG標準中使用的RS485電路30的接收電路監(jiān)視接收到的信號并且尋找天線的地址。如果接收電路30確定接收到的信號打算送給特定天線，則命令被轉換成CPU可讀格式并且通過連接33發(fā)送到CPU31。CPU將接收到的命令(例如，SET TILT＝22°命令)轉換為步進電動機驅動器34的驅動信號，驅動器34致動步進電動機35的兩個襯里36、37，其再致動例如相移裝置的操作元件38以便施加相對相移，使得任何兩個輻射元之間的相角差相同。
為了將命令信號轉變?yōu)轵寗有盘枺炀€類型和/或包括波瓣傾斜與操作元件的單位移動長度或步進電動機的步進的關系的表格可以存儲在存儲器中，所述存儲器在CPU中或與CPU連接。該存儲器中的數據還可以被例如從OMC發(fā)送到控制電子設備的其它數據所替代。
操作元件可以延伸穿過天線外殼16中的操作孔39，并且被提供有齒，以便直接或通過齒輪耦合(未示出)與步進電動機35的軸41的螺紋部分40嚙合。
如上所述，同一個塔上可以提供若干天線，并且每個天線可以提供有圖2-3所公開的控制設備，以便允許單獨設置每個天線。然而，還可能有多個天線，例如三個天線，每個覆蓋120°扇區(qū)，或六個天線，每個覆蓋60°扇區(qū)，其使用同樣的命令來控制。一種控制設備隨后被用來通過控制多個步進電動機來控制這些天線，例如通過使得步進電動機驅動器能夠向多個步進電動機提供驅動信號。
圖4a和4b示出了可以有利地用于本發(fā)明的介電相移裝置的例子。圖4a和4b中的移相器在WO02/35651中被更加詳細地解釋。在所示的實施例中，示出了用于向四個輻射元或例如排列在通常是線性行的陣列中的成對天線元的次陣列提供相移的相移裝置。每個天線元分別經由相關的饋送連接端102a、103a、104a和105a以及直線段102-105連接到中心源連接端。源連接端101可以通過連接到饋送端106a的饋送導線106與信號源連接。使用中，饋送端106a例如通過同軸電纜與例如包括在基站中的收發(fā)器電路(未示出)連接。為實現相移，使用了可移位介電體，下面將解釋。
出現在饋送端106a上的微波信號將沿中心饋送導線106傳播到位于中心的源連接端101。與端101相鄰，有上和下固定的介電元件109、110，輔助四個饋送線段102-105的阻抗匹配。介電材料的單塊襯底111被安排在外殼壁和饋送線段102、103、104、105之間，以便影響沿各線段傳輸的信號分量的傳播速度和相移。介電體111是沿兩個端位置之間的縱向A線性可移位的，其中一個端位置是在圖4a中完整畫出的位置，并且另一個端位置是由虛線111’指示的位置。
介電體111包括通過橫向體部分112連接的兩個縱向側部分，即第一體部分113和第二體部分114。
饋送連接端102a、103a、104a、105a處的信號分量之間的相角差將取決于介電體111的特定位置。當介電體111被移位某個距離時，所有四個信號分量的相移將被同樣地改變。因此，與相鄰天線元(或次陣列)相關的端子之間的相角差將總是相互相同。因此，端子103a和102a之間、端子102a和104a之間以及端子104a和105a之間的相角差將彼此相等。因此，來自耦合到這些端子的四個天線元的合成波束將總是具有基本上直線形狀的波前，并且可以通過在裝置的縱向將介電體111移位到不同位置來調整這個波前的傾斜。
如在圖4b中可以看到的，移動傳送構件120被固定到介電體111，并且延伸穿過外殼10的底壁31中的縱向槽121。構件120連接到滑動構件122，滑動構件122在底壁31的下側形成的成形槽123中被縱向引導。該滑動構件122可以構成操作元件或與操作元件連接，因此，可以通過操作所述操作元件，如所期望地調整來自天線的波束的傾斜角。
本發(fā)明因此給出了一種允許遠程控制操作元件以便控制天線下傾的解決方案，其中，獲得了不需要復雜機械結構的解決方案，因此，基本降低了電動機過載的風險，并且因此基本降低了由于例如諸如大溫度差和/或空氣濕度的變化天氣條件的機械故障的風險。本發(fā)明還具有下列優(yōu)點可以將控制電子設備和例如步進電動機的操作元件致動器裝入單獨外殼并以任何適當方式附著到天線外殼，并且因此允許將控制設備作為改進型設備安裝到現有天線，而無需除去天線保護罩。
上述說明中使用了步進電動機。當然，還可能使用其它類型的電動機或可以執(zhí)行期望的操作元件致動的其它類型的設備。
權利要求
1.一種天線控制系統(tǒng)，包括-可遠程控制的天線單元，其位于與蜂窩移動電話系統(tǒng)中的基站相鄰的框架結構處的高架位置，所述天線單元包括至少一行天線元，所述天線元位于沿所述行的預定固定位置、被饋送公共信號，用于在與所述基站相關的小區(qū)中發(fā)射和接收主波瓣中的微波信號，可以通過調整所述公共信號的相位以便實現所述公共信號在所述行的各天線元處的預定相位差，來控制所述主波瓣的大體角方向，以及-用于影響所述相位調整的機電裝置，其特征在于，所述行中的各天線元通過固定傳輸線耦合至所述公共信號的中心饋送點，通過連接到影響沿所述固定傳輸線的信號速度的介電體部分的線性可移動操作元件，來實現所述公共信號的所述相位的所述調整，以及所述機電裝置包括-用于線性移位所述可移動操作元件與所述介電體部分的操作元件致動器，以及-控制電子設備，包括-用于接收從遠程控制單元發(fā)送的命令信號的輸入部件；-用于確定任何接收到的命令信號是否打算送給所述天線單元的部件；-用于將所述打算送給所述天線單元的命令信號轉換成用于所述操作元件致動器的相應控制信號的部件；以及-用于基于所述控制信號來控制所述致動器以便移位所述線性可移動操作元件與所述介電體部分的部件，以便進行所述公共信號在每個天線元的所述相位的相應調整，從而控制所述主波瓣的大體角方向。
2.根據權利要求1所述的天線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述天線元的行是天線元的垂直行，并且所述主波瓣指向稍微向下朝向與所述基站相關的小區(qū)中的地面。
3.根據權利要求1或2所述的天線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述用于確定所述命令信號是否打算送給所述天線單元的部件包括用于讀取所述命令信號中的地址字段中的地址的部件。
4.根據權利要求1到3的任何一個所述的天線控制系統(tǒng)，其特征在于，基站控制單元位于所述基站和/或所述框架結構，所述基站控制單元從位于所述基站遠端的操作控制中心接收命令信號并且向至少一個天線單元發(fā)送所述命令信號。
5.根據權利要求4所述的天線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述基站控制單元經由直接鏈路或疊加在所述天線饋線上，向所述天線單元發(fā)送所述命令信號。
6.根據權利要求4或5所述的天線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述位于遠端的控制中心經由以太網或撥號連接，向所述基站發(fā)送所述命令信號。
7.根據前面任何一個權利要求所述的天線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電子設備還包括輸出部件，并且在所述輸入部件和輸出部件之間存在連接，以便將所述命令信號傳遞到位于所述框架結構的另外的天線單元。
8.根據前面任何一個權利要求所述的天線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述操作元件致動器及其相關控制電子設備容納在單獨外殼中，所述單獨外殼被安排成在天線保護罩之外固定到天線。
9.根據權利要求1到7任何一個所述的天線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電子設備和所述電動機被安排成安裝在所述天線的環(huán)境保護裝置(保護罩)內。
10.根據前面任何一個權利要求所述的天線控制系統(tǒng)，其特征在于，通過連接到所述操作元件致動器的驅動軸并與所述線性可移動滑動部件上的齒相互嚙合的帶齒小齒輪，來實現所述線性可移動操作元件的移動。
11.根據前面任何一個權利要求所述的天線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電子設備還包括用于確定所述線性可移動操作元件的精確位置，并且從而確定所述主波瓣的精確角方向的部件。
12.根據權利要求11所述的天線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述用于確定所述線性可移動操作元件的精確位置的部件包括位于所述帶齒小齒輪上的霍爾元件，從而可以確定小齒輪的轉數，并且從而確定所述操作元件的線性位移。
13.根據前面任何一個權利要求所述的天線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電子設備被用來通過控制至少兩個操作元件致動器來控制至少兩個天線單元。
14.根據前面任何一個權利要求所述的天線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電子設備還包括存儲器，被安排用來存儲天線類型和/或包括波瓣傾斜與所述可移動操作元件的單位移動長度的關系的表格。
15.根據前面任何一個權利要求所述的天線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述介電體構成相移裝置的一部分，所述相移裝置配置有從源連接端延伸到饋送連接端的至少四個線段，-至少第一線段和第二線段通常在沿所述主方向的第一方向上延伸，-至少第三線段和第四線段通常在與所述第一個方向相反的第二方向上延伸，其中，-所述介電體具有位于與所述第一和第三線段相鄰并且具有第一有效介電值的第一體部分，和位于與所述第二和第四線段相鄰并且具有與所述第一有效介電值不同的第二有效介電值的第二體部分，以及-所述介電體在兩個端位置之間線性可移位，同時保持所述第一和第二體部分接近各相反延伸的線段對。
16.根據前面任何一個權利要求所述的天線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述操作元件致動器是諸如步進電動機的電動機。
全文摘要
一種天線控制系統(tǒng)，其中，垂直行上的各天線元通過固定傳輸線耦合至公共信號的中心饋送點。通過具有影響沿所述固定傳輸線的信號速度的介電體部分的線性可移動滑動部件來實現所述公共信號的相位調整。此外，電動機被用于線性位移具有所述介電體部分的所述可移動滑動部件。
文檔編號H01Q3/32GK101057367SQ200580038428
公開日2007年10月17日 申請日期2005年11月25日 優(yōu)先權日2004年11月26日
發(fā)明者佩爾-安諾斯·阿維德松, 奧洛夫·愛科爾維科, 托貝喬恩·林德, 托德·利爾杰維科 申請人:動力波技術瑞典股份公司