天線設(shè)備和天線設(shè)備控制方法
【專(zhuān)利摘要】提供了一種能夠即使在改變方位角的情況下仍保持高天線發(fā)送和接收水平的天線設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的天線設(shè)備(100)包括：主輻射裝置(10)，其在發(fā)送時(shí)引導(dǎo)并發(fā)出無(wú)線電波，以及在接收時(shí)引導(dǎo)無(wú)線電波；天線構(gòu)件(20)，其在發(fā)送時(shí)反射由主輻射裝置(10)發(fā)出的無(wú)線電波并且形成發(fā)送束，以及在接收時(shí)反射在主輻射裝置(10)上接收到的波；角度調(diào)節(jié)裝置(40)，其改變主輻射裝置(10)和天線構(gòu)件(20)之間的相對(duì)角度；角度計(jì)算裝置(81)，其對(duì)于在主輻射裝置(10)中發(fā)生的方位角的位移來(lái)計(jì)算將在主輻射裝置(10)和天線構(gòu)件(20)之間形成的相對(duì)角度；以及控制裝置(82)，其基于所計(jì)算的相對(duì)角度來(lái)控制角度調(diào)節(jié)裝置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
天線設(shè)備和天線設(shè)備控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及天線設(shè)備和天線設(shè)備控制方法，更具體涉及調(diào)節(jié)天線方位角的天線設(shè)備和天線設(shè)備控制方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]已知在一個(gè)無(wú)線基站和另一無(wú)線基站之間不使用通信線纜進(jìn)行無(wú)線通信的無(wú)線通信系統(tǒng)。具有方向性的相對(duì)天線被用于該通信。為了使用方向性天線執(zhí)行通信，重要的是天線總是朝向適當(dāng)方向以最大化接收水平。但是，即使當(dāng)天線建立在適當(dāng)方向上時(shí)，在安裝之后，存在由于環(huán)境影響而導(dǎo)致天線方向變化的各種因素，諸如由于大風(fēng)或日曬、地震等而造成的天線安裝基座的變形。
[0003]專(zhuān)利文獻(xiàn)1(日本未經(jīng)審查專(zhuān)利申請(qǐng)公布N0.2007-129624)公開(kāi)了檢測(cè)風(fēng)向和風(fēng)速并且控制方向的天線。專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的天線包括測(cè)量風(fēng)向和風(fēng)速的風(fēng)向和速度計(jì)算單元，以及在計(jì)算后估計(jì)由于天線位移造成的天線朝向錯(cuò)誤的位移估計(jì)單元。天線隨后被朝向目標(biāo)方向驅(qū)動(dòng)，從而基于計(jì)算結(jié)果校正錯(cuò)誤。因此，即使當(dāng)天線由于風(fēng)而發(fā)生位移時(shí)，仍有可能將天線的朝向校正到適當(dāng)方向。
[0004]引用列表
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]PTL1:日本未經(jīng)審查專(zhuān)利申請(qǐng)公布N0.2007-129624
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問(wèn)題
[0008]近年來(lái)，為了滿(mǎn)足高速、高容量通信的要求，隨著高頻設(shè)備的發(fā)展以及載波頻率增加到微波范圍，用于無(wú)線通信的信號(hào)占用較大的帶寬。進(jìn)一步，而且在P2P(點(diǎn)對(duì)點(diǎn))通信中， 進(jìn)行著使用相對(duì)天線的微波通信。當(dāng)方向性天線用于實(shí)現(xiàn)微波通信時(shí)，天線束的寬度顯著變窄。
[0009]因此，例如，在E頻帶中(2ft，80GHZ)無(wú)線通信中，束寬度大約為0.3°。如果束寬度像這樣變窄，則接收水平顯著降低，即使在通信期間只有天線的小位移，這仍可以造成線中斷。因?yàn)橹T如無(wú)線基站的通信基礎(chǔ)設(shè)施即使在糟糕環(huán)境下或者在諸如地震的災(zāi)難事件中仍需要保持通信，所以方向性天線的方向控制是待解決的問(wèn)題。
[0010]用于天文觀察等的大型天線被假定為專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的天線。專(zhuān)利文獻(xiàn)1中描述的檢測(cè)風(fēng)向和風(fēng)速并且控制天線方向的系統(tǒng)不適用于使用具有非常窄的束寬度的微波的無(wú)線通信，這種無(wú)線通信需要天線角度的精細(xì)調(diào)節(jié)。
[0011]本發(fā)明的示例目標(biāo)在于提供一種天線設(shè)備和天線設(shè)備控制方法，其能夠高度準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)天線位置并且即使在天線方位角改變的類(lèi)似大風(fēng)或?yàn)?zāi)難的環(huán)境下仍保持高發(fā)送和接收水平。
[0012]問(wèn)題的解決方案
[0013]根據(jù)本發(fā)明示例方面的一種天線設(shè)備包括:主輻射裝置，其用于在發(fā)送時(shí)引導(dǎo)并發(fā)出無(wú)線電波，以及在接收時(shí)引導(dǎo)無(wú)線電波;天線構(gòu)件，其用于在發(fā)送時(shí)反射由所述主輻射裝置發(fā)出的無(wú)線電波并且形成發(fā)送束，以及在接收時(shí)反射在所述主輻射裝置上接收到的波;角度調(diào)節(jié)裝置，其用于改變所述主輻射裝置和所述天線構(gòu)件之間的相對(duì)角度;角度計(jì)算裝置，其用于對(duì)于在所述主輻射裝置中發(fā)生的方位角的位移來(lái)計(jì)算在所述主輻射裝置和所述天線構(gòu)件之間將形成的所述相對(duì)角度；以及控制裝置，其用于基于所計(jì)算的相對(duì)角度來(lái)控制所述角度調(diào)節(jié)裝置。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的示例方面的一種天線設(shè)備的控制方法是一種天線設(shè)備的控制方法， 所述天線設(shè)備包括:主輻射裝置，其用于在發(fā)送時(shí)引導(dǎo)并發(fā)出無(wú)線電波，以及在接收時(shí)引導(dǎo)無(wú)線電波;天線構(gòu)件，其用于在發(fā)送時(shí)反射由所述主輻射裝置發(fā)出的無(wú)線電波并且形成發(fā)送束，以及在接收時(shí)反射在所述主輻射裝置上接收到的波;角度調(diào)節(jié)裝置，其用于改變所述主輻射裝置和所述天線構(gòu)件之間的相對(duì)角度；角度計(jì)算裝置，其用于對(duì)于在所述主輻射裝置中發(fā)生的方位角的位移來(lái)計(jì)算在所述主輻射裝置和所述天線構(gòu)件之間將形成的所述相對(duì)角度；以及控制裝置，其用于基于所計(jì)算的相對(duì)角度來(lái)控制所述角度調(diào)節(jié)裝置，所述方法包括:對(duì)于在所述主輻射裝置中發(fā)生的方位角的位移來(lái)計(jì)算在所述主輻射裝置和所述天線構(gòu)件之間將形成的所述相對(duì)角度；以及基于所計(jì)算的相對(duì)角度來(lái)控制所述角度調(diào)節(jié)裝置。
[0015]發(fā)明的有益效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，能夠提供一種天線設(shè)備和天線設(shè)備控制方法，其能夠高度準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)天線位置且即使在天線方位角變化的類(lèi)似大風(fēng)或?yàn)?zāi)難的環(huán)境下仍保持高發(fā)送和接收水平?！靖綀D說(shuō)明】
[0017]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施例的天線設(shè)備的橫截面視圖。
[0018]圖2是示出角度調(diào)節(jié)裝置的天線設(shè)備的分解透視圖。
[0019]圖3A是天線設(shè)備的功能框圖。
[0020]圖3B是在使用加速度檢測(cè)裝置情況下的天線設(shè)備的功能框圖。
[0021]圖4是示出待校正的發(fā)送束的方位角與用來(lái)相對(duì)于主輻射裝置旋轉(zhuǎn)天線構(gòu)件的角度(相對(duì)角度)之間的關(guān)系的視圖。
[0022]圖5是示出天線設(shè)備的操作的流程圖。[〇〇23]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施例的天線設(shè)備的功能框圖。[〇〇24]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施例的天線設(shè)備的操作的流程圖。
[0025]圖8是示出角度調(diào)節(jié)裝置的可替換示例的視圖。
[0026]圖9是示出角度調(diào)節(jié)裝置的可替換示例的視圖。
[0027]圖10是示出角度調(diào)節(jié)裝置的可替換示例的視圖?！揪唧w實(shí)施方式】[〇〇28][第一示例實(shí)施例][〇〇29]下文結(jié)合附圖來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施例的天線設(shè)備100的結(jié)構(gòu)。[〇〇3〇]如圖1和2中所示，天線設(shè)備100安裝在桿50上，桿的基端50a固定安裝在地面上。具體地說(shuō)，外殼30的后側(cè)30b固定安裝在桿50的中間。例如，外殼30是剛性的且抗變形的矩形盒子。發(fā)送和接收無(wú)線電波的發(fā)送和接收電路60被封裝并固定在外殼30中。例如，外殼30是室外設(shè)備的一部分。天線構(gòu)件20的后側(cè)20b通過(guò)未示出的耦合裝置45耦合到外殼30a的前側(cè) 30a〇
[0031]天線構(gòu)件20由此以繞著作為旋轉(zhuǎn)中心的耦合裝置在仰俯和橫擺方向上的特定角度范圍中自由旋轉(zhuǎn)的方式耦合到外殼30。例如，天線構(gòu)件20是拋物線形天線的反射器構(gòu)件。 例如，普通萬(wàn)向節(jié)可用于耦合裝置45。[〇〇32]主輻射裝置10的基端通過(guò)引導(dǎo)無(wú)線電波的波導(dǎo)管70耦合到發(fā)送和接收電路60,使得其主體l〇a置于天線構(gòu)件20的前側(cè)20a之前。波導(dǎo)管70通過(guò)外殼30的前側(cè)中的孔洞30c耦合到發(fā)送和接收電路60。在這個(gè)示例中，主輻射裝置10可以被視為固定到外殼30上。[〇〇33]主輻射裝置10和天線構(gòu)件20彼此不耦合。具體地說(shuō)，天線構(gòu)件20可以在俯仰和橫擺方向上的特定角度范圍中相對(duì)于主輻射裝置10自由旋轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)天線構(gòu)件20的方位角的角度調(diào)節(jié)裝置40安裝在天線構(gòu)件20的后側(cè)和外殼30的前側(cè)之間。[〇〇34]參看圖1和2,角度調(diào)節(jié)裝置40的板40e的后側(cè)40f固定到外殼30的前側(cè)30a。角度調(diào)節(jié)裝置40在板40e的前側(cè)40g的四個(gè)角上具有多個(gè)致動(dòng)器40a、40b、40c和40d。板40e在中心具有孔洞40h，外殼30的前側(cè)30a具有孔洞30c。角度調(diào)節(jié)裝置40安裝在外殼30上，使得耦合到主輻射裝置10的波導(dǎo)管70被插入穿過(guò)孔洞40h和30c，盡管在圖2中沒(méi)有示出。[〇〇35] 致動(dòng)器40a、40b、40c和40d的基端分別耦合到板40e的前側(cè)40g的四個(gè)角，且前端分別耦合到天線構(gòu)件20的后側(cè)20b。壓電元件可以用于致動(dòng)器40a、40b、40c和40d。每個(gè)致動(dòng)器 40a、40b、40c和40d可以被視為處于不延伸和收縮的狀態(tài)的剛性體。[〇〇36]因此，通過(guò)這樣的耦合，天線構(gòu)件20可以被視為，以致動(dòng)器40a、40b、40c和40d不延伸和收縮的狀態(tài)固定于外殼30。因?yàn)橹鬏椛溲b置10還以這種狀態(tài)固定到外殼30,所以主輻射裝置10相對(duì)于天線構(gòu)件20不移動(dòng)。[〇〇37]當(dāng)致動(dòng)器40a、40b、40c和40d被互相獨(dú)立驅(qū)動(dòng)時(shí)，天線構(gòu)件20圍繞作為旋轉(zhuǎn)中心的耦合裝置45在致動(dòng)器40a、40b、40c和40d的沖程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)的特定角度范圍中旋轉(zhuǎn)，且天線構(gòu)件20對(duì)于主輻射裝置10的相對(duì)角度由此而改變。[〇〇38]通過(guò)上面的結(jié)構(gòu)，在發(fā)送時(shí)，主輻射裝置10從其前端發(fā)出從發(fā)送和接收電路60引導(dǎo)的無(wú)線電波，以在天線構(gòu)件20的前側(cè)20a上反射無(wú)線電波。天線構(gòu)件20在天線構(gòu)件20的前偵00a上反射無(wú)線電波，形成發(fā)送束并且將其作為發(fā)送波來(lái)發(fā)送。在接收時(shí)，天線構(gòu)件20在前側(cè)20a上反射無(wú)線電波以將無(wú)線電波集中到主輻射裝置10的前端。主輻射裝置10將無(wú)線電波從前端引導(dǎo)到發(fā)送和接收電路60,以作為接收波。此外，盡管未示出，放置了向天線設(shè)備100供應(yīng)電力的電源設(shè)備。[〇〇39]下文結(jié)合附圖來(lái)描述天線設(shè)備100的功能配置。
[0040]圖3A是天線設(shè)備10的功能框圖。已經(jīng)在主輻射裝置10中發(fā)生的方位角的位移被輸入到角度計(jì)算裝置81。方位角的位移可以由操作員來(lái)輸入或者可以基于使用檢測(cè)裝置檢測(cè)到的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算。對(duì)于已經(jīng)在主輻射裝置10中發(fā)生的方位角的位移，角度計(jì)算裝置81計(jì)算待校正的由天線構(gòu)件20形成的發(fā)送束的方位角0以及天線構(gòu)件20相對(duì)于主輻射裝置10的相對(duì)角度。該計(jì)算也可以用于計(jì)算待校正以保持接收波的接收水平的方位角9和天線構(gòu)件20 相對(duì)于主輻射裝置10的相對(duì)角度01。
[0041]待校正的方位角0是基于輸入的方位角的位移而計(jì)算的。因?yàn)樘炀€設(shè)備100具有天線構(gòu)件20相對(duì)主輻射裝置10成一角度的結(jié)構(gòu)，所計(jì)算的待校正的方位角0不能被直接應(yīng)用為天線構(gòu)件20的旋轉(zhuǎn)角度。
[0042]通過(guò)下面的公式(1)來(lái)計(jì)算相對(duì)角度01。
[0043] 01 = 1/2X0……(1)[〇〇44]具體地，相對(duì)角度01是待校正的發(fā)送束的方位角0的1/2。這將使天線構(gòu)件20的發(fā)出表面(前側(cè)20a)從自主輻射裝置10發(fā)出的無(wú)線電波的焦點(diǎn)偏離。例如，如圖4中所示，用于使發(fā)送束的方位角偏移0.3°的相對(duì)角度是0.15°。因此，當(dāng)天線構(gòu)件20旋轉(zhuǎn)相對(duì)角度時(shí)，發(fā)送束的方位角旋轉(zhuǎn)相對(duì)角度兩倍的角度。角度計(jì)算裝置81對(duì)每個(gè)橫擺和俯仰方向計(jì)算相對(duì)角度91。
[0045]可以檢測(cè)到在輸入的方位角的位移處發(fā)生在外殼30中的加速度，且可以基于加速度來(lái)計(jì)算方位角的位移?？梢允褂靡阎夹g(shù)來(lái)計(jì)算方位角的位移。進(jìn)一步，加速度檢測(cè)裝置 80可以作為檢測(cè)加速度的裝置被安裝。圖3B是在使用加速度檢測(cè)裝置80的情況下的天線設(shè)備10的功能框圖。盡管加速度檢測(cè)裝置80安裝在外殼30上，但是例如，其可以安裝在另一部分上，只要可以計(jì)算方位角的位移。[〇〇46]例如，加速度檢測(cè)裝置80檢測(cè)發(fā)生在外殼30中的加速度。加速度檢測(cè)裝置80安裝在外殼30外，諸如固定到外殼30的角度調(diào)節(jié)裝置40的板40e。加速度發(fā)生在外殼30中這一情況表明，例如由于諸如大風(fēng)或震動(dòng)的環(huán)境因素，桿50正在移動(dòng)的狀態(tài)一一例如震動(dòng)。
[0047]對(duì)于加速度的檢測(cè)，可以使用安裝在加速度檢測(cè)裝置80上的加速度傳感器。例如， 用于移動(dòng)電話的加速度傳感器、傾斜傳感器等可以用于加速度傳感器。任何傳感器可以用于加速度傳感器，只要其能夠檢測(cè)位移、橫擺角度、俯仰等。進(jìn)一步，除了檢測(cè)加速度，可以直接檢測(cè)外殼30的傾斜度。此外，可以通過(guò)利用視頻攝像機(jī)成像或者通過(guò)使用光學(xué)測(cè)量來(lái)檢測(cè)外殼30的傾斜度。[〇〇48]在檢測(cè)到加速度的狀態(tài)中，天線構(gòu)件20所形成的發(fā)送束的方向改變。然后，角度計(jì)算裝置81使用已知技術(shù)基于已經(jīng)檢測(cè)到且由加速度檢測(cè)裝置80輸出的輸入加速度數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算待校正的方位角9(方位角的位移)。在此之后，角度計(jì)算裝置81基于方位角的位移來(lái)計(jì)算在主輻射裝置10和天線構(gòu)件20之間將形成的相對(duì)角度。[〇〇49]控制裝置82接收已經(jīng)計(jì)算出來(lái)且由角度計(jì)算裝置81輸出的相對(duì)角度數(shù)據(jù)，基于相對(duì)角度數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)角度調(diào)節(jié)裝置40的致動(dòng)器40a、40b、40c和40d，由此改變天線構(gòu)件20的方向。具體地，控制裝置82控制角度調(diào)節(jié)裝置40,以在待校正的發(fā)送束的方位角的方向上，或者在待校正以便不導(dǎo)致接收波的接收水平降低的方位角的方向上，改變天線構(gòu)件20對(duì)于主輻射裝置10的相對(duì)角度。
[0050]此時(shí)，因?yàn)橹鬏椛溲b置10固定且耦合到天線設(shè)備100中的外殼30,以所計(jì)算的相對(duì)角度旋轉(zhuǎn)天線構(gòu)件20,以便使其具有相對(duì)角度?？刂蒲b置82對(duì)于偏移發(fā)送束的角度，也就是相對(duì)角度的值有限制，由此，防止當(dāng)輸入的方位角的位移超過(guò)限制時(shí)、當(dāng)加速度檢測(cè)裝置80 不正確地檢測(cè)到加速度時(shí)等情況下的通信中斷。
[0051]控制裝置82在每個(gè)橫擺和俯仰方向上進(jìn)行角度調(diào)節(jié)。例如，為了在俯仰方向上將發(fā)送束的方位角減小控制裝置82控制延伸安裝在其上的致動(dòng)器40a和40d并由此將天線構(gòu)件20向下旋轉(zhuǎn)如上所述的相對(duì)角度01。
[0052]控制裝置82由此控制角度調(diào)節(jié)裝置40以在發(fā)送時(shí)將發(fā)送束的方向保持在特定范圍內(nèi)，以及保持由發(fā)送和接收電路60發(fā)送的發(fā)送波的水平。進(jìn)一步，控制裝置82控制角度調(diào)節(jié)裝置40以在接收時(shí)將接收波的接收水平保持在特定范圍內(nèi)?？刂蒲b置82以相同方式執(zhí)行天線構(gòu)件20的橫擺角度控制。例如，控制裝置82安裝在加速度檢測(cè)裝置80上。[〇〇53]下面結(jié)合圖5來(lái)描述天線設(shè)備100的操作。[〇〇54]由于諸如天線構(gòu)件20上的大風(fēng)或從桿50的基端50a傳送的地面的震動(dòng)的環(huán)境因素，加速度發(fā)生在外殼30中以使得外殼30傾斜。加速度檢測(cè)裝置80檢測(cè)到加速度(S100)。加速度檢測(cè)裝置80向角度計(jì)算裝置81輸入檢測(cè)到的加速度數(shù)據(jù)。基于輸入的加速度數(shù)據(jù)，角度計(jì)算裝置81計(jì)算天線構(gòu)件20對(duì)于主輻射裝置10的相對(duì)角度，以便保持由天線構(gòu)件20所形成的發(fā)送束的方向或者保持接收波的接收水平(S110)。[〇〇55]角度計(jì)算裝置81向控制裝置82輸入計(jì)算的相對(duì)角度數(shù)據(jù)。控制裝置82基于輸入的相對(duì)角度數(shù)據(jù)來(lái)控制角度調(diào)節(jié)裝置40(S120)。通過(guò)上面的處理，天線設(shè)備100在發(fā)送和接收時(shí)調(diào)節(jié)天線構(gòu)件20的方位角。[〇〇56]上述處理用于天線構(gòu)件20的一個(gè)軸的方向控制。因此，對(duì)于另一軸的方向控制可以執(zhí)行相同的處理。對(duì)于多個(gè)軸的方向控制，上述處理可以順序執(zhí)行或者并行執(zhí)行。[〇〇57]如上所述，天線設(shè)備100可以高準(zhǔn)確度地調(diào)節(jié)天線構(gòu)件20的位置并且保持高發(fā)送和接收水平，即使在天線的方位角改變的諸如大風(fēng)或?yàn)?zāi)難的環(huán)境下也不中斷通信。因?yàn)樘炀€設(shè)備100使用壓電元件來(lái)進(jìn)行天線構(gòu)件20的角度調(diào)節(jié)，天線構(gòu)件20的定位可以在無(wú)限分解下完成。[〇〇58]進(jìn)一步，由于天線設(shè)備100使用壓電元件，能夠降低驅(qū)動(dòng)期間的功耗。天線設(shè)備100 可以由此通過(guò)使用從現(xiàn)有電源設(shè)備的供電而操作。而且，因?yàn)樘炀€設(shè)備100使用壓電元件， 對(duì)于外殼30的傾斜角度，能夠立即校正天線構(gòu)件20的角度。此外，因?yàn)閴弘娫挥袔讉€(gè)機(jī)械零件，天線設(shè)備1〇〇以免維護(hù)的操作為特征。[〇〇59]進(jìn)一步，因?yàn)樘炀€設(shè)備100在上述結(jié)構(gòu)中基于外殼30的加速度來(lái)調(diào)節(jié)天線構(gòu)件20 的角度，不需要檢測(cè)從相對(duì)天線接收到的接收波的水平的機(jī)制，這允許設(shè)備結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化。進(jìn)一步，天線設(shè)備100可以使用現(xiàn)有加速度傳感器來(lái)檢測(cè)加速度，這允許設(shè)備以低成本構(gòu)筑。 而且，如果主輻射裝置10、天線構(gòu)件20、角度調(diào)節(jié)裝置40和加速度檢測(cè)裝置80被集成為一個(gè)天線單元，該天線單元可以安裝在另一現(xiàn)有外殼上，這使得該天線單元能夠被替換。
[0060][第二示例實(shí)施例]
[0061]下文結(jié)合附圖來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施例的天線設(shè)備100。
[0062]根據(jù)這個(gè)示例實(shí)施例的天線設(shè)備200具有與根據(jù)第一示例實(shí)施例的天線設(shè)備的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，且相同附圖標(biāo)記被用于描述相同元件，并且忽略對(duì)冗余部分的描述。[〇〇63]在第一示例實(shí)施例中，角度計(jì)算裝置81基于加速度檢測(cè)裝置80所檢測(cè)到的加速度來(lái)計(jì)算外殼30的傾斜角度并且使用該傾斜角度來(lái)計(jì)算相對(duì)角度。但是，在放置天線設(shè)備100 的實(shí)際環(huán)境中，檢測(cè)到的加速度包含噪聲。如較早前所述，因?yàn)榻嵌扔?jì)算裝置81通過(guò)執(zhí)行加速度的集成來(lái)計(jì)算傾斜角度，如果重復(fù)地執(zhí)行噪聲水平加速度的集成，會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，即在計(jì)算結(jié)果中累積了錯(cuò)誤。[〇〇64]圖6是天線設(shè)備200的功能框圖。在天線設(shè)備200中，角度計(jì)算裝置85不同于天線設(shè)備100的角度計(jì)算裝置81。
[0065]下面描述角度計(jì)算裝置85。[〇〇66]角度計(jì)算裝置85接收已經(jīng)由加速度檢測(cè)裝置80檢測(cè)到并輸出的加速度數(shù)據(jù)。基于加速度數(shù)據(jù)，角度計(jì)算裝置85計(jì)算待校正的由天線構(gòu)件20形成的發(fā)送束的方位角并且計(jì)算相對(duì)角度。在這個(gè)過(guò)程中，角度計(jì)算裝置85通過(guò)執(zhí)行加速度數(shù)據(jù)的集成來(lái)計(jì)算外殼30的傾斜角度，并且使用該傾斜角度來(lái)計(jì)算相對(duì)角度。
[0067]當(dāng)執(zhí)行集成時(shí)，作為針對(duì)噪聲的測(cè)量，當(dāng)加速度數(shù)據(jù)等于或大于預(yù)定的閾值a時(shí)， 角度計(jì)算裝置85輸出方位角的計(jì)算結(jié)果，而當(dāng)加速度數(shù)據(jù)小于閾值a時(shí)不輸出方位角的計(jì)算結(jié)果。具體地，角度計(jì)算裝置85對(duì)于加速度檢測(cè)裝置80的加速度傳感器的輸出數(shù)據(jù)在計(jì)算結(jié)果的輸出中設(shè)置死區(qū)。
[0068]角度計(jì)算裝置85進(jìn)一步在特定時(shí)間段內(nèi)采樣由加速度檢測(cè)裝置80輸出的加速度數(shù)據(jù)。當(dāng)多個(gè)采樣的加速度數(shù)據(jù)值的波動(dòng)在閾值b之內(nèi)時(shí)，角度計(jì)算裝置85獲取作為加速度傳感器輸出零點(diǎn)的偏移值的波動(dòng)數(shù)據(jù)值并且偏移加速度檢測(cè)裝置80的輸出值。具體地，角度計(jì)算裝置85在特定時(shí)間段內(nèi)采樣檢測(cè)到的加速度，計(jì)算外殼30的傾斜角度的偏移值，并且偏移傾斜角度。[〇〇69]下為結(jié)合圖7來(lái)描述天線設(shè)備200的操作。[〇〇7〇]角度計(jì)算裝置85獲取由加速度檢測(cè)裝置80輸出的加速度數(shù)據(jù)(S200)。角度計(jì)算裝置85判斷關(guān)于加速度數(shù)據(jù)是否大于指定閾值a的死區(qū)(S210)。當(dāng)判斷的結(jié)果為“是”(S210為 “是”)，角度計(jì)算裝置85判斷特定時(shí)間段期間加速度數(shù)據(jù)的多個(gè)采樣值的波動(dòng)是否大于指定閾值b(S220)。[〇〇71]當(dāng)判斷結(jié)果小于閾值b時(shí)(S220為“是”)，角度計(jì)算裝置85計(jì)算用來(lái)旋轉(zhuǎn)天線構(gòu)件 20的天線構(gòu)件20對(duì)于主輻射裝置10的相對(duì)角度(S230)。角度計(jì)算裝置85向控制裝置82輸出相對(duì)角度數(shù)據(jù)，基于相對(duì)角度數(shù)據(jù)，控制裝置82控制角度調(diào)節(jié)裝置40旋轉(zhuǎn)天線構(gòu)件20以便將發(fā)送束的方向保持在特定范圍內(nèi)(S240)。當(dāng)加速度檢測(cè)裝置80不輸出加速度數(shù)據(jù)時(shí) (S250為“否”)，角度計(jì)算裝置85結(jié)束處理。[〇〇72]當(dāng)步驟S210的判斷結(jié)果為“否”(S210為“否”)，即在加速度數(shù)據(jù)的輸出結(jié)果等于或小于閾值a時(shí)，角度計(jì)算裝置85不計(jì)算相對(duì)角度(S260)，進(jìn)入待機(jī)模式以等待加速度數(shù)據(jù)的輸入，然后返回步驟S200。
[0073]當(dāng)步驟S220的判斷結(jié)果是小于閾值b時(shí)(S220為“否”)，即當(dāng)加速度數(shù)據(jù)的輸出值的波動(dòng)等于或小于閾值b時(shí)，角度計(jì)算裝置85偏移加速度檢測(cè)裝置80的加速度數(shù)據(jù)的輸出值的零點(diǎn)(S270)并且然后前進(jìn)到步驟S260。
[0074]當(dāng)加速度檢測(cè)裝置80輸出加速度數(shù)據(jù)(S250為“是”)時(shí)，角度計(jì)算裝置85前進(jìn)到步驟S200。上述處理用于天線構(gòu)件20的一個(gè)軸的方向控制。因此，對(duì)于另一軸的方向控制可以執(zhí)行相同處理。對(duì)于多個(gè)軸的方向控制，上述處理可以順序執(zhí)行或并行執(zhí)行。[〇〇75]如上所述，天線設(shè)備200可以去除加速度檢測(cè)裝置80輸出的加速度數(shù)據(jù)的噪聲并且高度準(zhǔn)確地控制天線構(gòu)件20的方位角且保持高發(fā)送和接收水平，即使在諸如大風(fēng)或?yàn)?zāi)難以震動(dòng)天線構(gòu)件的環(huán)境下也不中斷通信。進(jìn)一步，天線設(shè)備200在特定時(shí)間段內(nèi)采樣加速度檢測(cè)裝置80輸出的加速度數(shù)據(jù)并且可以由此偏移加速度數(shù)據(jù)的零點(diǎn)。[〇〇76][其他示例實(shí)施例]
[0077]僅僅通過(guò)說(shuō)明的方式來(lái)描述上述示例實(shí)施例，如下所述的可替換示例也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0078]在根據(jù)第一示例實(shí)施例的天線設(shè)備100中，通過(guò)由角度調(diào)節(jié)裝置40旋轉(zhuǎn)天線構(gòu)件 20來(lái)調(diào)節(jié)天線構(gòu)件20對(duì)于主輻射裝置10的相對(duì)角度?？商鎿Q地，天線構(gòu)件20可以固定于外殼30,且可以通過(guò)由角度調(diào)節(jié)裝置40相對(duì)于外殼30旋轉(zhuǎn)主輻射裝置10來(lái)調(diào)節(jié)主輻射裝置10 對(duì)于天線構(gòu)件20的相對(duì)角度。在此情況下，柔性波導(dǎo)管可用于耦合發(fā)送和接收電路60與主輻射裝置10的波導(dǎo)管70。[〇〇79]在此情況下，因?yàn)橄啾忍炀€構(gòu)件20,主輻射裝置10更輕且更少受到風(fēng)力影響，天線設(shè)備100可以以更少的功率來(lái)驅(qū)動(dòng)角度調(diào)節(jié)裝置40。
[0080]在天線設(shè)備100中，角度調(diào)節(jié)裝置40使用四個(gè)致動(dòng)器40a到40d。各種模式，不限于這些致動(dòng)器40a到40d的數(shù)量或放置，可以用于天線構(gòu)件的角度調(diào)節(jié)。例如，可以通過(guò)如圖8 中所示的三個(gè)致動(dòng)器401、40j和40k來(lái)執(zhí)行天線構(gòu)件20在橫擺和俯仰方向上的方位角控制。 可替換地，如圖9中所示，在板40a的相對(duì)邊的位置的附近，可以將致動(dòng)器40m和40n放置在彼此相對(duì)布置的一對(duì)安裝位置中的一個(gè)上，并且可以將可旋轉(zhuǎn)耦合裝置45d和45e放置在所述一對(duì)安裝位置中的另一個(gè)位置。
[0081]在此情況下，致動(dòng)器的數(shù)量可以減少，且天線設(shè)備100可以以更少的功率來(lái)驅(qū)動(dòng)角度調(diào)節(jié)裝置40。[〇〇82]在第一示例實(shí)施例中，角度調(diào)節(jié)裝置40的致動(dòng)器40a到40d靠近天線構(gòu)件20的中心安裝。如果如圖10中所示致動(dòng)器的安裝位置更接近于天線構(gòu)件20的邊緣，則致動(dòng)器可以以更少的驅(qū)動(dòng)功率來(lái)旋轉(zhuǎn)天線構(gòu)件20。[〇〇83]在此情況下，天線設(shè)備100可以以更少的功率來(lái)驅(qū)動(dòng)角度調(diào)節(jié)裝置40。[〇〇84]在以上的示例實(shí)施例中，萬(wàn)向節(jié)作為示例被用于天線構(gòu)件20和外殼30之間的耦合裝置45。除了萬(wàn)向節(jié)，可以將諸如金屬板的彈性體用于耦合裝置45。進(jìn)一步，靠近天線單元 20的安裝位置的零件可以被形成為彈性的。[〇〇85]在此情況下，通過(guò)將諸如金屬板的彈性體用于耦合裝置45,能夠防止天線構(gòu)件20 的旋轉(zhuǎn)機(jī)制由于可移動(dòng)零件的腐蝕而被卡住，這增強(qiáng)了天線設(shè)備100的免維護(hù)操作。
[0086]在第二示例實(shí)施例中，天線設(shè)備200通過(guò)采樣來(lái)檢測(cè)加速度數(shù)據(jù)的波動(dòng)并且偏移加速度數(shù)據(jù)的零點(diǎn)?？梢酝ㄟ^(guò)改變采樣技術(shù)來(lái)檢測(cè)外殼30的傾斜度隨著時(shí)間的變化。具體地，由地面下陷等所導(dǎo)致的桿50的傾斜度可以被檢測(cè)到。[〇〇87]在此情況下，天線設(shè)備200可以檢測(cè)到外殼30的傾斜度隨著時(shí)間的變化。[〇〇88]可以通過(guò)將管理端連接到天線設(shè)備100或天線設(shè)備200所連接到的網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)視天線設(shè)備100或200的監(jiān)視系統(tǒng)。管理端可以檢測(cè)到災(zāi)難以幫助恢復(fù)，或者其可以去除對(duì)天線設(shè)備100或天線設(shè)備200的控制。
[0089]各種類(lèi)型的電機(jī)可以用于角度調(diào)節(jié)裝置，只要監(jiān)視器可以旋轉(zhuǎn)天線構(gòu)件20。例如， 可以使用各種類(lèi)型的直線電機(jī)或超聲波電機(jī)。在使用直線電機(jī)的情況下，電機(jī)旋轉(zhuǎn)的軌跡優(yōu)選是圓弧。
[0090]在控制裝置82中，角度計(jì)算裝置85和加速度檢測(cè)裝置80和85可以是由各種邏輯元件組成的專(zhuān)用硬件。可替換地，可以通過(guò)將給定程序合并到具有CPU(中央處理設(shè)備)、存儲(chǔ)器(存儲(chǔ)設(shè)備)等的計(jì)算機(jī)中來(lái)實(shí)現(xiàn)控制裝置82的功能單元的功能。通過(guò)諸如互聯(lián)網(wǎng)的通信裝置或諸如CD-ROM或存儲(chǔ)卡的非易失性記錄介質(zhì)將天線朝向調(diào)節(jié)程序安裝到具有CPU和存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器中且使得該CPU等以所安裝的程序來(lái)操作，可以實(shí)現(xiàn)上述功能單元。通過(guò)直接將存儲(chǔ)卡、CD-ROM等插入到計(jì)算機(jī)中或外部連接讀取諸如存儲(chǔ)介質(zhì)的設(shè)備，可以將程序安裝到計(jì)算機(jī)。進(jìn)一步，通過(guò)將有線或無(wú)線通信線路連接到計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行通信，可以來(lái)提供和安裝程序。
[0091]應(yīng)該注意到，本發(fā)明不限于上述的示例實(shí)施例，并且可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)以許多方式變化。
[0092]例如，上面公開(kāi)的整體或部分示例實(shí)施例可以被描述為，但不限于，下面的附錄。
[0093](附錄 1)[〇〇94] 一種天線設(shè)備，包括:
[0095]主輻射裝置，其通過(guò)引導(dǎo)無(wú)線電波的波導(dǎo)管耦合到發(fā)送和接收無(wú)線電波的發(fā)送和接收電路，用于在發(fā)送時(shí)引導(dǎo)并發(fā)送來(lái)自發(fā)送和接收電路的無(wú)線電波，以及在接收時(shí)將無(wú)線電波引導(dǎo)到發(fā)送和接收電路；
[0096]天線構(gòu)件，其耦合到包含所述發(fā)送和接收電路的外殼，用于在發(fā)送時(shí)反射由所述主輻射裝置發(fā)出的無(wú)線電波并且形成發(fā)送束，以及在接收時(shí)反射在所述主輻射裝置上接收到的波；[〇〇97]角度調(diào)節(jié)裝置，其安裝在所述外殼上，用于改變所述主輻射裝置和所述天線構(gòu)件之間的相對(duì)角度；[〇〇98]角度計(jì)算裝置，其用于對(duì)于在所述主輻射裝置中發(fā)生的方位角的位移來(lái)計(jì)算將在所述主輻射裝置和所述天線構(gòu)件之間形成的所述相對(duì)角度；以及[〇〇99]控制裝置，其用于基于所計(jì)算的相對(duì)角度來(lái)控制所述角度調(diào)節(jié)裝置。
[0100](附錄 2)
[0101]根據(jù)附錄1的天線設(shè)備，其中，所述角度調(diào)節(jié)裝置包括在靠近所述天線構(gòu)件的中心的位置處彼此相對(duì)放置的多個(gè)致動(dòng)器。
[0102](附錄 3)
[0103]根據(jù)附錄1的天線設(shè)備，其中，所述角度調(diào)節(jié)裝置包括在靠近所述天線構(gòu)件的邊緣的位置處彼此相對(duì)放置的多個(gè)致動(dòng)器。
[0104](附錄 4)
[0105]根據(jù)附錄1到3中的任意一項(xiàng)的天線設(shè)備，包括:
[0106]耦合構(gòu)件，其用于將所述天線構(gòu)件可旋轉(zhuǎn)地耦合到所述外殼，其中，所述耦合構(gòu)件由彈性體制成。[〇1〇7](附錄 5)
[0108]—種監(jiān)視設(shè)備，其通過(guò)與網(wǎng)絡(luò)相連接的終端來(lái)監(jiān)視或控制被連接到所述網(wǎng)絡(luò)的根據(jù)附錄1到4中任意一項(xiàng)所述的天線設(shè)備。
[0109]盡管已經(jīng)結(jié)合示例實(shí)施例特別示出和描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，其中可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變，而不背離如權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
[0110]本申請(qǐng)基于2014年2月17日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)N0.2014-27795，并且要求其優(yōu)先權(quán)的利益，其整體公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)援引并入本文。
[0111]附圖標(biāo)記列表
[0112]10主輻射裝置
[0113]l〇a主體
[0114]20天線構(gòu)件
[0115]20a前側(cè)
[0116]20b后側(cè)
[0117]30外殼
[0118]30a前側(cè)
[0119]30b后側(cè)
[0120]30c孔洞[〇121]40角度調(diào)節(jié)裝置
[0122]40角度調(diào)節(jié)裝置
[0123]40a，b，c，d，i,j，k，m，n 致動(dòng)器
[0124]40e板
[0125]40f后側(cè)
[0126]40g前側(cè)
[0127]40h孔洞
[0128]45耦合裝置
[0129]45d，e耦合裝置
[0130]50桿
[0131]50a基端
[0132]60發(fā)送和接收電路
[0133]70波導(dǎo)管
[0134]80加速度檢測(cè)裝置
[0135]81角度計(jì)算裝置
[0136]82控制裝置
[0137]85角度計(jì)算裝置
[0138]1〇〇天線設(shè)備
[0139]200天線設(shè)備
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種天線設(shè)備，包括:主輻射裝置，其用于在發(fā)送時(shí)引導(dǎo)并發(fā)出無(wú)線電波，以及在接收時(shí)引導(dǎo)無(wú)線電波；天線構(gòu)件，其用于在發(fā)送時(shí)反射由所述主輻射裝置發(fā)出的無(wú)線電波并且形成發(fā)送束， 以及在接收時(shí)反射在所述主輻射裝置上接收到的波；角度調(diào)節(jié)裝置，其用于改變所述主輻射裝置和所述天線構(gòu)件之間的相對(duì)角度；角度計(jì)算裝置，其用于對(duì)于在所述主輻射裝置中發(fā)生的方位角的位移來(lái)計(jì)算將在所述 主輻射裝置和所述天線構(gòu)件之間形成的所述相對(duì)角度；以及控制裝置，其用于基于所計(jì)算的相對(duì)角度來(lái)控制所述角度調(diào)節(jié)裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線設(shè)備，進(jìn)一步包括:加速度檢測(cè)裝置，其用于檢測(cè)在上面安裝有所述角度調(diào)節(jié)裝置的外殼中發(fā)生的加速 度，其中，所述角度計(jì)算裝置基于所檢測(cè)到的加速度來(lái)計(jì)算所述方位角的位移。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線設(shè)備，其中，所述加速度檢測(cè)裝置被安裝在所述外殼上。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的天線設(shè)備，其中，所述角度調(diào)節(jié)裝置旋轉(zhuǎn)所述天線構(gòu)件，以改變與所述主輻射裝置的所述相對(duì)角度。5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的天線設(shè)備，其中，所述角度調(diào)節(jié)裝置旋轉(zhuǎn)所述主輻射裝置，以改變與所述天線構(gòu)件的所述相對(duì)角度。6.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4或5所述的天線設(shè)備，其中，當(dāng)所檢測(cè)到的加速度等于或大于指定閾值時(shí)，所述角度計(jì)算裝置計(jì)算所述相對(duì)角度。7.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4、5或6所述的天線設(shè)備，其中，所述天線計(jì)算裝置在特定時(shí)間段內(nèi)對(duì)所檢測(cè)到的加速度進(jìn)行采樣，并且計(jì)算所述外殼 的傾斜角度的零點(diǎn)的偏移值。8.—種天線設(shè)備的控制方法，所述天線設(shè)備包括:主輻射裝置，其用于在發(fā)送時(shí)引導(dǎo)并發(fā)出無(wú)線電波，以及在接收時(shí)引導(dǎo)無(wú)線電波；天線構(gòu)件，其用于在發(fā)送時(shí)反射由所述主輻射裝置發(fā)出的無(wú)線電波并且形成發(fā)送束， 以及在接收時(shí)反射在所述主輻射裝置上接收到的波；角度調(diào)節(jié)裝置，其用于改變所述主輻射裝置和所述天線構(gòu)件之間的相對(duì)角度；角度計(jì)算裝置，其用于對(duì)于在所述主輻射裝置中發(fā)生的方位角的位移來(lái)計(jì)算將在所述 主輻射裝置和所述天線構(gòu)件之間形成的所述相對(duì)角度；以及控制裝置，其用于基于所計(jì)算的相對(duì)角度來(lái)控制所述角度調(diào)節(jié)裝置，所述方法包括:對(duì)于在所述主輻射裝置中發(fā)生的方位角的位移，來(lái)計(jì)算將在所述主輻射裝置和所述天 線構(gòu)件之間形成的所述相對(duì)角度；以及基于所計(jì)算的相對(duì)角度來(lái)控制所述角度調(diào)節(jié)裝置。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的天線設(shè)備的控制方法，所述天線設(shè)備進(jìn)一步包括:加速度檢測(cè)裝置，其用于檢測(cè)在上面安裝有所述角度調(diào)節(jié)裝置的外殼中發(fā)生的加速 度，所述方法包括:基于所檢測(cè)到的加速度來(lái)計(jì)算所述方位角的位移。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線設(shè)備的控制方法，其中， 所檢測(cè)到的加速度是發(fā)生在所述外殼中的加速度。
【文檔編號(hào)】H01Q15/16GK105981222SQ201580008032
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日
【發(fā)明人】田中宣幸
【申請(qǐng)人】日本電氣株式會(huì)社