[发明专利]一种基站天线电性能参数监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及基站天线维护技术领域，具体为一种基站天线电性能参数监测方法。

背景技术

基站天线是无线通信的必备设备，天线的作用是将馈管中携带的声音等信息的高频电流转换成为自由空间的电磁波，反之收集自由空间中的电磁波转化为馈管中的高频电磁电信息。天线是无源设备，载波通过馈线送到天线的信号有多大，天线发出去的信号强度就有多大。它的电性能参数可以反映出基站工作状态是否正常，这有助于维护人员进行检修和调整；当软件无线电平台接收基站天线发射出的信号后，要对这个信号中的相关信息进行提取与处理，最终才能得到需要的参数值。

而传统基站监测系统仅能完成物理参数的监测，传统的物理参数监测仅能完成天线机械倾角和挂高等物理参数，这些参数只能在很小的层面上反映基站天线的工作状态，对于天线的电性能状态得不到较好的监测，所以其实用价值相对来说较小。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种具有更好的扩展性和便利性，有利于帮助基站维护人员对天线设备进行维护，对网络进行优化，提高移动终端用户与基站交互数据的稳定性和可靠性的基站天线电性能参数监测方法。技术方案如下：

一种基站天线电性能参数监测方法，包括以下步骤：

步骤1：采用HackRF One硬件平台接收基站天线发射出的电磁波，并对其进行中频处理和数字化处理；

步骤2：将处理后的数据传输至Android系统终端，再进行数字滤波处理和FFT处理得到频谱分析；

步骤3：完成电性能参数的提取：所述电性能参数包括半功率波束宽度、旁瓣电平、前后辐射比、方向性系数、天线增益，提取方法如下：

半功率波束宽度：先根据半臂长确定天线类型，进而确定天线的方向图函数，再根据方向图函数计算出3dB处的角度θ'，则半功率波束宽度为：

2θ_0.5＝2(90°-θ')

旁瓣电平：由频谱分析得到最大幅值，进而得到最大主瓣幅值和最大旁瓣幅值，再分别求两幅值的模；则旁瓣电平即为旁瓣的最大模值与主瓣最大模值的比值，再求分贝值：

其中，|E_s|为旁瓣最大模值，|E_m|为主瓣最大模值；

前后辐射比：由频谱分析得到最大幅值和最小幅值，分别求两个幅值的模，再分别对两幅值求功率值，再求前后辐射方向上的功率值之比，并转换成分贝单位，即：

其中：P_F为前向功率，P_B为后向功率；

方向性系数：先根据半臂长确定天线类型，进而确定天线的方向图函数，再计算辐射电阻R_r，则方向性系数D为：

其中，，k为方向性系数常量，l为天线长度；转换为分贝单位：

D_dB＝10lg D(dB)

天线增益：天线增益为在输入功率相同的情况下，方向图中的最大辐射方向上辐射场区内某点的功率密度值与理想的无方向性天线在相同点的功率密度值之比，即：

在为无方向性天线的情况，有

其中，P_in为输入功率，r为辐射点到天线的距离，e^r为天线的辐射效率；

转换为分贝单位：

G_dB＝10lg G(dB)

或通过下式估算：

其中，θ_e和θ_h分别为天线水平面和垂直面的半功率波束宽度，单位为度。

进一步的，所述步骤2中，滤波处理采用的是Blackman-Harris window实现的FIR滤波器。

更进一步的，所述步骤2中，所述FFT处理采用蝶形算法实现。

更进一步的，所有的数字信号处理及电性能参数提取均在Android端进行，且最终频谱及电性能参数值均在Android终端上显示。

本发明的有益效果是：本发明的监测方法有利于帮助基站维护人员对天线设备进行维护，对网络进行优化，提高移动终端用户与基站交互数据的稳定性和可靠性的基站天线电性能参数监测方法。

附图说明

图1为本发明基站天线方向图的球型坐标。

图2为本发明半功率波瓣宽度参数提取软件实现流程图。

图3本发明半功率波瓣宽度参数提取软件实现流程图。