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    • 专利摘要:
    本实用新型公开了一种分布式天线测试伺服系统及平台，属于天线测试伺服技术领域，系统设于天线测试场地，包括顺次连接通信控制单元、第一通信单元、主控单元、光耦隔离单元，光耦隔离单元与天线转台驱动电机的电源电路连接。本实用新型通信控制单元与主控单元经第一通信单元连接，主控单元即可实现远程控制信息的接收，此基础上，主控单元通过光耦隔离单元控制天线转台驱动电机的工作状态，即使天线转台开始转动或者停止转动，进而实现远程天线性能测试，整个过程无需人工职守在天线测试场地，测试效率高。
    公开号:CN214337919U
    申请号:CN202120797361.9U
    申请日:2021-04-19
    公开日:2021-10-01
    发明作者:曾超；万磊；罗正华；李德松；杨帆；付贵源；胡杰龙
    申请人:Chengdu University；
    IPC主号:H04B17-00
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及天线测试伺服技术领域，尤其涉及一种分布式天线测试伺服系统及平台。
    [n0002] 随着5G、电磁波定位及微型探测雷达等领域的快速发展，天线的需求量也变得更多，天线从研发到投入市场需要严格的性能测试，因此如何小成本大批量地测试天线是决定企业竞争力的关键之一。天线测试即将天线放置于无电磁干扰的环境中，天线转台接收控制平台发出的指令进而使天线高精度旋转，进而对天线每个方向发出的信号进行测试，以获取天线的性能指标。
    [n0003] 就我国而言，天线测试一般采取两种方案，一是将天线放在微波暗室中测试，而微波暗室只有顶尖的理工科高校和研究所才有，且测试成本高；二是将天线运到无电磁干扰荒野中进行天线测试，测试效果没有微波暗室测试效果好，但是成本较低，总之，上述两种方法均无法实现远程高精度控制多台天线转台的工作状态，测试效率低，且需要人工职守。
    [n0004] 本实用新型的目的在于克服现有技术法实现远程高精度控制天线转台的工作状态，测试效率低，需要人工职守的问题，提供了一种分布式天线测试伺服系统及平台。
    [n0005] 本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种分布式天线测试伺服系统，所述系统设于天线测试场地，包括顺次连接通信控制单元、第一通信单元、主控单元、光耦隔离单元，光耦隔离单元与天线转台驱动电机的电源电路连接。
    [n0006] 作为一选项，所述通信控制单元为单片机、FPGA中任意一种，主控单元为单片机、FPGA中任意一种。
    [n0007] 作为一选项，所述第一通信单元为以太网通信模块、物联网通信模块、WIFI通信模块、RS485通信模块、RS232通信模块、蓝牙通信模块中的任意一种。
    [n0008] 作为一选项，所述系统还包括通信接口，所述通信接口与第一通信单元双向连接。
    [n0009] 作为一选项，所述光耦隔离单元包括多个高速光耦隔离电路，高速光耦隔离电路输入端与主控单元连接，高速光耦隔离电路输出端连接有开关，开关串联于天线转台驱动电机的电源电路中。
    [n0010] 作为一选项，所述系统还包括第二通信单元，第二通信单元与主控单元连接。
    [n0011] 作为一选项，所述光耦隔离单元还包括多个低速光耦隔离电路，低速光耦隔离电路一端与主控单元连接，另一端与第二通信单元连接。
    [n0012] 作为一选项，所述系统还包括电源电路单元，电源电路单元包括多个电压转换电路，用于为通信控制单元、第一通信单元、主控单元、光耦隔离单元提供工作电压。
    [n0013] 作为一选项，所述电源电路单元还包括电源隔离电路，两个电压转换电路经电源隔离电路进行连接。
    [n0014] 本实用新型还包括一种分布式天线测试平台，所述平台包括如上任意一项所述伺服系统，以及远程控制端，远程控制端与伺服系统通信连接。
    [n0015] 需要进一步说明的是，上述各选项对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。
    [n0016] 与现有技术相比，本实用新型有益效果是：
    [n0017] (1)在一示例中，通信控制单元与主控单元经第一通信单元连接，主控单元即可实现远程控制信息的接收，此基础上，主控单元通过光耦隔离单元控制天线转台驱动电机的工作状态，即使天线转台开始转动或者停止转动，进而实现远程天线性能测试，整个过程无需人工职守在天线测试场地，测试效率高。
    [n0018] (2)在一示例中，光耦隔离单元还包括多个低速光耦隔离电路，以此同时控制多个天线转台驱动电机的工作状态，进一步提高了测试效率。
    [n0019] (3)在一示例中，两个电压转换电路经电源隔离电路进行连接，以防止电源间的串扰。
    [n0020] 下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
    [n0021] 图1为本实用新型一示例中的系统框图；
    [n0022] 图2为本实用新型一示例中的FPGA电路原理图；
    [n0023] 图3为本实用新型一示例中的第一通信单元电路原理图；
    [n0024] 图4为本实用新型一示例中的通信接口电路原理图；
    [n0025] 图5为本实用新型一示例中的高速光耦隔离电路原理图；
    [n0026] 图6为本实用新型一示例中的第二接线端子示意图；
    [n0027] 图7为本实用新型一示例中的高速光耦隔离电路与继电器连接示意图；
    [n0028] 图8为本实用新型一示例中的低速光耦隔离电路原理图；
    [n0029] 图9为本实用新型一示例中的第三接线端子示意图；
    [n0030] 图10为本实用新型一示例中的第一电压转换电路原理图；
    [n0031] 图11为本实用新型一示例中的电源隔离电路原理图。
    [n0032] 下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
    [n0033] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
    [n0034] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
    [n0035] 此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
    [n0036] 如图1所示，在实施例1中，一种分布式天线测试伺服系统，系统设于天线测试场地，包括顺次连接通信控制单元、第一通信单元、主控单元、光耦隔离单元，光耦隔离单元与天线转台驱动电机的电源电路连接。具体地，光耦隔离单元具体可作为天线转台驱动电机的驱动电路，光耦隔离单元经一开关与天线转台驱动电机的电源电路连接。本实用新型通信控制单元与主控单元经第一通信单元通信连接，以使主控单元接收远程控制指令(信息)，主控单元根据该控制指令控制光耦隔离单元的输出电平，进而控制天线转台驱动电机的电源电路的通断，以此控制天线转台驱动电机的工作状态(开始旋转或者停止旋转)，进而实现远程天线性能测试，整个过程无需人工职守在天线测试场地，测试效率高。需要说明的是，主控单元接收远程发送的控制指令进而控制光耦隔离单元工作等属于现有技术，不在本申请请求保护的范围之内。
    [n0037] 在一示例中，通信控制单元为ARM单片机STM32F407ZGT6，如图2所示，主控单元为EP4CE10E22C8N型FPGA，两种控制器数据处理能力强，且集成电路接口数量多，能够进一步扩展系统功能。具体地，单片机STM32F407ZGT6的PD接口、PE接口经FSMC方式与EP4CE10E22C8N型FPGA的I/O接口连接，实现数据的高速传输，利于对信号进行实时处理；单片机STM32F407ZGT6的PF接口作为I/O口与EP4CE10E22C8N型FPGA的I/O接口连接，用于产生高/低电平。
    [n0038] 在一示例中，第一通信单元为以太网通信模块W5500，数据传输速度快且数据传输容量大，抗干扰能力强，适用于本申请荒野测试环境的数据传输。具体地，如图3所示，以太网通信模块W5500第32引脚、第33引脚、第34引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚、第43引脚、第44引脚、第45引脚与单片机STM32F407ZGT6的第73引脚、第74引脚、第75引脚、第76引脚、第69引脚、第70引脚、第46引脚、第45引脚、第44引脚一一对应连接，实现SPI通信，数据传输速率快。
    [n0039] 在一示例中，系统还包括通信接口，通信接口与第一通信单元双向连接，以将伺服子系统接入以太网网络，进而实现ARM单片机与FPGA的双向通信。具体地，如图4所示，通信接口具体为RJ45接口，RJ45接口的第1引脚与W5500芯片的第2引脚连接，RJ45接口的第2引脚与W5500芯片的第1引脚连接；RJ45接口的第11引脚、第10引脚分别与以太网模块W5500芯片的第25引脚、第27引脚与连接；RJ45接口的第3引脚、第6引脚分别连接一电容输出差分对信号至以太网通信模块W5500的第5和第6引脚，以此将以太网通信模块接入以太网通信网络中。更为具体地，RJ45接口的外围连接有上拉和下拉电阻，以调节信号输出引脚的高低电平。
    [n0040] 在一示例中，光耦隔离单元包括多个高速光耦隔离电路，高速光耦隔离电路输入端与主控单元连接，高速光耦隔离电路输出端连接有开关，开关串联于天线转台驱动电机的电源电路中，由于光耦是单向传输的，所以可以实现信号的单向传输，使输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定。具体地，光耦隔离单元包括6个采用光电晶体管光耦合器EL357N构成的高速光耦隔离电路；如图2(b)、5、6所示，光电晶体管光耦合器EL357N第1引脚经第一接线端子SW4与FPGA的I/O端连接，其第2引脚接地，第3引脚与接线端子连接，第4引脚与5V电源连接，以此隔离FPGA与电机驱动电路。更为具体地，如图7所示，光电晶体管光耦合器EL357N第3引脚经第二接线端子SW5与继电器线圈连接，继电器线圈另一端经上拉电阻接5V电源，继电器的触点串接于天线转台驱动电机的电源电路中。
    [n0041] 在一示例中，系统还包括第二通信单元，第二通信单元与主控单元连接，以与外部系统进行通信，实现数据分享。本实施例中，第二通信单元具体为RS485通信模块。
    [n0042] 在一示例中，光耦隔离单元还包括多个低速光耦隔离电路，低速光耦隔离电路一端与主控单元连接，另一端与第二通信单元连接。具体地，光耦隔离单元包括6个采用光电晶体管光耦合器6N137S构成的低速光耦隔离电路，且两两低速光耦隔离电路相互配对，以实现双向通信，即其中一低速光耦隔离电路输入端与主控单元连接，低速光耦隔离电路输出端与第二通信单元连接；另一低速光耦隔离电路输出端与主控单元连接，低速光耦隔离电路输入端与第二通信单元连接；如图2(a)、8、9所示，光电晶体管光耦合器6N137S第2引脚经第三接线端子SW2与FPGA的I/O端连接，第6引脚与RS485总线接口连接，以此实现FPGA与第二通信单元的通信连接；同理，与上述光耦隔离电路进行配合实现双向通信的另一光耦隔离电路的第3引脚与RS485总线接口连接，第6引脚与FPGA的I/O连接。
    [n0043] 在一示例中，系统还包括电源电路单元，电源电路单元包括多个电压转换电路，用于为通信控制单元、第一通信单元、主控单元、光耦隔离单元提供工作电压。本实施例中电源电路单元包括12V转3.3V的第一电压转换电路，12V转5V的第二电压转换电路，12V转1.2V的第三电压转换电路以及12V转2.5V的第四电压转换电路，其中第一电压转换电路用于为ARM单片机STM32F407ZGT6、FPGA、第一通信单元供电，第二电压转换电路用于为光耦隔离单元供电，第三电压转换电路、第四电压转换电路也用于为FPGA供电。本实施例中电压转换电路均采用MP1584EN-LF-Z电源管理芯片，如图10所示以第一电压转换电路为例进行说明，MP1584EN-LF-Z的上拉电阻为100kΩ，下拉电阻为200kΩ；12V的电压经过电容C80和电容C81滤波输入到VIN引脚；SW引脚连接右端的BUCK降压电路，作为开关信号；当SW引脚为高电平时，电流经电感L2给电容C86和C87充电，此时输出端的电压升高；当SW引脚为低电平时，电感续流作用电流经过电感L2、负载和二极管D10，因为电流在下降，所以负载两端的电压降低。
    [n0044] 在一示例中，电源电路单元还包括电源隔离电路，两个电压转换电路经电源隔离电路进行连接。如图11所示，采用B0505S-2W构成电源隔离电路，对5V的电压的两个GND隔离，防止电源间的干扰。
    [n0045] 在一示例中，本实用新型还包括一种分布式天线测试平台，平台包括如上任一示例所述伺服系统，以及远程控制端，远程控制端与伺服系统通信连接。作为一选项，远程控制端配置有与第一通信单元相同的通信模块，进而将远程控制端接入以太网网络，进而向伺服系统发送远程控制指令。更进一步地，平台还包括云端，云端配置有与第二通信单元进行通信的通信模块，以将伺服系统的数据信息均上传至云端进行存储。
    [n0046] 以上具体实施方式是对本实用新型的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
    权利要求:
    Claims (10)
    [0001] 1.一种分布式天线测试伺服系统，其特征在于：所述系统设于天线测试场地，包括顺次连接通信控制单元、第一通信单元、主控单元、光耦隔离单元，光耦隔离单元与天线转台驱动电机的电源电路连接。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的一种分布式天线测试伺服系统，其特征在于：所述通信控制单元为单片机、FPGA中任意一种，主控单元为单片机、FPGA中任意一种。
    [0003] 3.根据权利要求1所述的一种分布式天线测试伺服系统，其特征在于：所述第一通信单元为以太网通信模块、物联网通信模块、WIFI通信模块、RS485通信模块、RS232通信模块、蓝牙通信模块中的任意一种。
    [0004] 4.根据权利要求1所述的一种分布式天线测试伺服系统，其特征在于：所述系统还包括通信接口，所述通信接口与第一通信单元双向连接。
    [0005] 5.根据权利要求1所述的一种分布式天线测试伺服系统，其特征在于：所述光耦隔离单元包括多个高速光耦隔离电路，高速光耦隔离电路输入端与主控单元连接，高速光耦隔离电路输出端连接有开关，开关串联于天线转台驱动电机的电源电路中。
    [0006] 6.根据权利要求1所述的一种分布式天线测试伺服系统，其特征在于：所述系统还包括第二通信单元，第二通信单元与主控单元连接。
    [0007] 7.根据权利要求6所述的一种分布式天线测试伺服系统，其特征在于：所述光耦隔离单元还包括多个低速光耦隔离电路，低速光耦隔离电路一端与主控单元连接，另一端与第二通信单元连接。
    [0008] 8.根据权利要求1所述的一种分布式天线测试伺服系统，其特征在于：所述系统还包括电源电路单元，电源电路单元包括多个电压转换电路，用于为通信控制单元、第一通信单元、主控单元、光耦隔离单元提供工作电压。
    [0009] 9.根据权利要求8所述的一种分布式天线测试伺服系统，其特征在于：所述电源电路单元还包括电源隔离电路，两个电压转换电路经电源隔离电路进行连接。
    [0010] 10.一种分布式天线测试平台，其特征在于：所述平台包括如权利要求1-9中任意一项所述伺服系统，以及远程控制端，远程控制端与伺服系统通信连接。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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