一种定向天线装置的对接方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种定向天线装置的对接方法，属于无线通信技术领域。
【背景技术】
[0002] 由于定向天线具有在水平方向图上表现为有一定角度范围福射，在垂直方向图上 表现为有一定宽度的波束的特点，实现定向天线装置的准确对接，特别是远距离设备间的 对接一直较为困难。
【发明内容】
[0003] 发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种定向天线装置的对接方 法，通过测定关键值环境建模和将算法抽象公式化，实现定向天线装置安装对接量化和精 准化。
[0004] 技术方案：一种定向天线装置的对接方法，包括下述步骤：
[0005] (1)测定两定向天线装置的经炜度信息，确认定向天线对接部署的空间方向。
[0006] (2)测定两定向天线装置间的距离D。
[0007] (3)计算两定向天线装置间的地球曲率巾，具体计算公式为：
[0009] 其中，JT为圆周率，D为两定向天线装置间的距离，AD为D的误差修正值，R为地 球半径。
[0010] (4)测定两定向天线装置的海拔高度Hl和H2,计算定向天线装置Hl端和H2端的 天线俯仰角，这有助于在有限高要求的特定环境下（如机场周围建筑物等）达到快速、最优 安装部署和对接。
[0011] 计算Hl端天线俯仰角a i，具体计算公式为：
[0013] 其中，AHl为Hl的误差修正值，A H2为H2的误差修正值，R为地球半径，巾为地 球曲率。
[0014] 计算H2端天线俯仰角a 2，具体计算公式为：
[0016] 其中，A Hl为Hl的误差修正值，A H2为H2的误差修正值，巾为地球曲率，R为地 球半径。
[0017]或者，测定两定向天线装置一端的海拔高度Hl和对应的天线俯仰角a，计算定向 天线装置另一端安装的有效海拔高度H2和对应的天线俯仰角，这有助于在需要控制天线 俯仰角来避免多电磁波在同一三维空间内的干扰的情况下（如人口密集存在多电磁波设 备共存的区域）达到快速、最优安装部署和对接。
[0018] 首先计算有效海拔高度H2,具体计算公式为：
[0020] 其中，A Hl为Hl的误差修正值，巾为地球曲率，R为地球半径。
[0021] 得到H2后，再结合Hl利用公式3计算出H2端的天线俯仰角。
[0022] 在无线设备部署的网络规划中，设定两定向天线装置一端的海拔高度Hl和对应 的天线俯仰角a的情况下，可以确定定向装置另一端海拔高度的有效区间值[min H2, max H2]，这有助于核定网络规划的有效性，其具体计算公式为：
[0024] 其中，0为天线波束宽度，AHl为Hl的误差修正值，D为两定向天线装置间的距 离，A D为D的误差修正值。
[0025] 有益效果：本发明提出的定向天线装置的对接方法，根据定向天线装置的距离、海 拔高度或者俯仰角，将对接相关重要参数量化，有助于实现定向天线装置的准确、快速对接 和无线设备部署网络规划的有效性核定。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明的定向天线装置安装对接示意图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价 形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0028] 如图1所示，定向天线安装对接需要确定两定向天线装置间的距离D，天线的海拔 高度H1、H2,以及天线的俯仰角a。
[0029] 本发明提出的定向天线装置的对接方法，包括以下步骤：
[0030] (1)通过设备测定两定向天线装置的经炜度信息，确认定向天线对接部署的空间 方向。
[0031] (2)通过设备测定两定向天线装置间的距离D。
[0032] (3)通过相关计算公式计算获取两定向装置间的地球曲率巾，具体计算公式为：
[0034] 其中，JT为圆周率，D为两定向天线装置间的距离，AD为D的误差修正值，R为地 球半径。
[0035] (4)在有限高要求的特定环境下，测定两定向天线装置的海拔高度Hl和H2,计算 出定向天线装置Hl端的天线俯仰角a i，具体计算公式为：
[0037] 其中，AHl为Hl的误差修正值，AH2为H2的误差修正值，R为地球半径，巾为 地球曲率。再采用同样的算法计算出定向天线装置H2端的天线俯仰角a2，具体计算公式 为：
[0039] 其中，AHl为Hl的误差修正值，AH2为H2的误差修正值，巾为地球曲率，R为地 球半径。
[0040] 在需要控制天线俯仰角来避免多电磁波干扰的情况下，测定两定向天线装置一端 的海拔高度Hl和对应的天线俯仰角a，计算出定向天线装置另一端安装的有效海拔高度 H2,具体计算公式为：
[0042] 其中，AHl为Hl的误差修正值，巾为地球曲率，R为地球半径。得到H2后，结合 Hl计算出H2端的天线俯仰角。
[0043] 在无线设备部署的网络规划中，设定两定向天线装置一端的海拔高度Hl和对应 的天线俯仰角a，确定定向装置另一端海拔高度的有效区间值[min H2, max H2]可以核定 网规的有效性，具体计算公式为：
[0045] 其中，0为天线波束宽度，D为两定向天线装置间的距离，AD为D的误差修正值， AHl为Hl的误差修正值。
[0046] 为了进一步说明本发明，给出了具体的实施细节，同时附加信号场强的测量进一 步佐证对接的有效性和准确性。在本实施例中，测试设备安装点选择在两地大型高楼的楼 顶天线塔上，无线收发设备的收发天线口径0为0.3米，增益为G t= Gr= 35dB，半功率角 为3. 5,收发馈缆损耗为ILt= IL R= 0. 8dB，发射机输出功率为Pt = 30dBm，两地的收发 设备的距离D为20. 53Km，收发设备的距离误差为AD = 3M，载波频率为Fe= 45. 125GHz。 本实施例中测量点所处位置非赤道和两极地区，依据国际权威机构统计，赤道地区半径为 6378. 137km，两极地区半径为6356. 752km，全球其他地区平均半径为6371. 012km，故两点 距离所处的地球半径R为6371. 012km。为了测量的有效性，本实施例采集多组数据进行测 试描述。
[0047] 已知发送端设备安装天塔的天线1的海拔高度Hl分别为320M，325M，330M，天 线1的高度误差为AH 1= 0.05M，接收端设备安装天塔的天线2的海拔高度H2分别为 350M，355M，360M，天线2的高度误差为AH2= 0.08M，在收发天线不同的高度组合下，通过 公式2和公式3计算出收发天线的俯仰角，记录如表1所示。
[0048] 表1 Hl和H2不同组合下收发天线的俯仰角
[0049]
[0050] 为了佐证对接计算数据的有效性和准确性，在上述不同高度下，对天线进行相应 的俯仰角调整完成对接，并在接收端测量接收到的发送端传输的无线信号的场强，记录如 表2所示。
[0051] 表2Hl和H2不同组合下接收端接收到的无线信号的场强
[0052]
[0053] 基于上述外场环境，已知发送端设备安装天塔的天线1的海拔高度Hl分别为 320M，325M，330M，天线1的高度误差为A H1= 0? 05M，天线2的高度误差为A H 2= 0? 08M， 改变发送端的天线俯仰角a i，在不同的高度和俯仰角组合下，通过公式4计算出接收端天 线2的最佳高度H2，再通过公式3计算出接收端天线2的最佳俯仰角a 2，记录如表3所示。
[0054] 表3Hl和a:不同组合下接收端天线的海拔高度和俯仰角
[0055]
[0056] 为了佐证对接计算数据的有效性和准确性，在上述不同发射天线高度和俯仰角 下，调整接收天线的最佳高度和俯仰角完成对接，并在接收端测量接收到的发送端传输的 无线信号的场强，记录如表4所示。
[0057] 表4Hl和a不同组合下接收端接收到的无线信号的场强
[0058]
[0059] 以上测试都是在天气气象良好，收发设备间采用高空传输且无其他物体阻挡的情 况下进行的，依据无线传输衰减公式，得到接收端接收到的信号的理论场强为：
[0060] RSSI = Pt+GT+GR-ILT-ILR-92. 4-20Ig (Fc)-20Ig(D)
[0061] ^ -53. 31dB
[0062] 通过表2和表4可以看出，在不同的天线高度和俯仰角下，采用本发明的方法进行 天线对接，接收端接收到的信号场强能够维持在一定的范围内；通过测量场强与理论场强 的对比可知，采用本发明的方法对接后的接收信号场强很趋近于理论场强大小，即通过本 发明方法对接得十分精准。
【主权项】
1. 一种定向天线装置的对接方法，其特征在于，包括下述步骤： (1)测定两定向天线装置的经炜度信息，确认定向天线对接部署的空间方向； ⑵测定两定向天线装置间的距离； (3) 计算两定向天线装置间的地球曲率； (4) 测定两定向天线装置的海拔高度，计算定向天线装置的天线俯仰角；或者测定两 定向天线装置一端的海拔高度和对应的天线俯仰角，计算定向天线装置另一端安装的有效 海拔高度和对应的天线俯仰角。2. 如权利要求1所述的定向天线装置的对接方法，其特征在于，所述步骤3中两定向天 线装置间的地球曲率Φ的具体计算公式为：其中，η为圆周率，D为两定向天线装置间的距离，Λ D为D的误差修正值，R为地球半 径。3. 如权利要求1所述的定向天线装置的对接方法，其特征在于，所述步骤4中根据两定 向天线装置的海拔高度Hl和Η2,确定定向天线装置Hl端天线俯仰角α ^勺具体计算公式 为：其中，Λ Hl为Hl的误差修正值，Λ Η2为Η2的误差修正值，R为地球半径，Φ为地球曲 率。4. 如权利要求1所述的定向天线装置的对接方法，其特征在于，所述步骤4中根据两定 向天线装置一端的海拔高度Hl和对应的天线俯仰角α，确定定向天线装置另一端的海拔 高度Η2的具体计算公式为：其中，Λ Hl为Hl的误差修正值，Φ为地球曲率，R为地球半径。5. 如权利要求1所述的定向天线装置的对接方法，其特征在于，设定两定向天线装置 一端的海拔高度Hl和对应的天线俯仰角α，能够确定定向装置另一端海拔高度的有效区 间值[min H2, max H2]，其具体计算公式为：其中，Θ为天线波束宽度，D为两定向天线装置间的距离，AD为D的误差修正值，ΛΗ1 为Hl的误差修正值。
【专利摘要】本发明公开了一种定向天线装置的对接方法，包括下述步骤：（1）测定两定向天线装置的经纬度信息，确认定向天线对接部署的空间方向；（2）测定两定向天线装置间的距离；（3）计算两定向装置间的地球曲率；（4）测定两定向天线装置的海拔高度，计算定向天线装置的天线俯仰角；或者测定两定向天线装置一端的海拔高度和天线俯仰角，计算定向天线装置另一端设备安装的有效海拔高度和对应天线俯仰角。本发明根据定向天线装置的距离、海拔高度或者俯仰角，将对接相关重要参数量化，有助于实现定向天线装置的准确、快速对接和无线设备部署网络规划的有效性核定。
【IPC分类】H01Q3/08, H01Q3/00
【公开号】CN105161850
【申请号】CN201510349304
【发明人】曹俊生, 俞抒鹏, 张军, 洪伟, 江华
【申请人】江苏中兴微通信息科技有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年6月23日