CN103036629B - 一种微波暗室性能测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供微波暗室性能测量系统，包括测试台架和控制设备，测试台架包括用于升降和旋转发射天线的发射天线台架，以及用于在三维空间内移动和旋转接收天线的接收天线台架；控制设备包括处理器、激光测距传感器、控制测试台架中各运动部件运动的步进电机、信号源和信号接收装置。采用本系统可以灵活地运用于微波暗室沿不同扫描轨迹进行测量，采用计算机自动控制、自动测量并自动存储测量数据，实现微波暗室静区反射率电平、交叉极化特性、多路径损耗均匀性、场均匀性性能指标的自动测量，提高了测量效率，测量准确度高。
Description
技术领域
本发明属于电磁兼容性领域，具体涉及一种微波暗室性能测量系统，用于测量微波暗室静区反射率电平、交叉极化特性、多路径损耗均匀性、场均匀性等性能指标。
背景技术
微波暗室是开展天线测量、电磁兼容测量、雷达测量的重要实验场地。微波暗室性能的好坏，直接影响各种测量的准确度，无法对设备性能进行正确评价。理想的微波暗室，静区内的电磁波反射能量为零，实际上由于暗室内吸波材料和墙壁的反射，发射天线的副瓣辐射总会有一部分会反射进入测试静区，影响测试的准确度。因此，准确测量微波暗室静区内的各项性能指标，对评价微波暗室的使用范围和对暗室内设备测量不准确度的影响程度，具有非常重要的意义。
暗室测量需要采集大量的数据，并且对数据的空间位置、场强幅值要求极高，特别是当频率高达40GHz时，由于波长只有7.5mm，对系统的采样密度和稳定性要求更高。传统的人工进行各个行程线测量时，不仅工作量极大，耗时长，测量重复性和准确度也无法保证，带金属的测试台架尽管强度满足要求，但对暗室内电磁波散射较大，影响测试准确度；测试台架上加装吸波材料一是影响测试天线的运动，另外由于长时间的扫描测量运动会产生热量，会有安全隐患（国内曾有几家微波暗室在测试时引起火灾）。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种微波暗室性能测量系统，能够实现对微波暗室静区性能的准确、快速测量。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：
一种微波暗室性能测量系统，其特征在于：它包括测试台架和控制设备，其中所述的测试台架包括用于升降和旋转发射天线的发射天线台架，以及用于在三维空间内移动和旋转接收天线的接收天线台架；发射天线台架位于微波暗室的发射区域，接收天线台架位于微波暗室静区位置；
所述的控制设备包括处理器、激光测距传感器、控制测试台架中各运动部件运动的步进电机、信号源和信号接收装置；激光测距传感器设置在控制测试台架上用于获得发射天线和接收天线的具体位置信息，并传输给处理器；处理器通过步进电机驱动器驱动各步进电机、驱动信号源控制发射天线发射信号、通过信号接收装置接收接收天线的信号、并对发射和接收的数据进行分析处理。
按上述方案，所述的发射天线台架包括竖直的发射天线升降直轨，发射天线升降直轨的顶部设有发射天线旋转台，发射天线设置在发射天线旋转台的旋转面上；接收天线台架包括水平的接收天线平移直轨和竖直的接收天线升降直轨，接收天线升降直轨的顶部设有接收天线旋转台，接收天线设置在接收天线旋转台的旋转面上；竖直的接收天线升降直轨整体在接收天线平移直轨上运动；
所述的运动部件包括发射天线升降直轨、接收天线平移直轨、接收天线升降直轨、发射天线旋转台和接收天线旋转台；
所述的激光测距传感器设置在各直轨两端。
按上述方案，所述的接收天线平移直轨包括至少2根相互平行的运动直轨，记为y方向运动直轨，在y方向运动直轨上架设有与其垂直的至少2根相互平行的运动直轨，记为x方向运动直轨，在x方向运动直轨上架设有运动平台，运动平台可沿x方向运动直轨运动，且运动平台可随x方向运动直轨沿y方向运动直轨运动，x方向运动直轨和y方向运动直轨均设在水平面上，所述的接收天线升降直轨底端与运动平台固定连接。
按上述方案，所述的测试台架采用MC尼龙材料制成。
按上述方案，所述的发射天线旋转台绕发射天线升降直轨旋转，所述的接收天线旋转台绕接收天线升降直轨旋转。
按上述方案，所述的信号接收装置为频谱分析仪。
按上述方案，所述的y方向运动直轨和x方向运动直轨的两端各设有限位保护开关。
本发明的有益效果为：
1、采用本系统结构，发射天线和接收天线共有八个自由度运动方式，可以灵活地运用于微波暗室沿不同扫描轨迹进行测量，可以用于完整地测量微波暗室静区反射电平、交叉极化特性、多路径损耗均匀性、场均匀性等性能指标；采用计算机自动控制发射天线和接收天线的运动方式，并控制信号源和信号接收装置的工作状态，一次设定多个频率、多个不同方向的轨迹后可以自动测量并自动存储测量数据，实现微波暗室静区反射率电平、交叉极化特性、多路径损耗均匀性、场均匀性性能指标的自动测量，提高了测量效率，并减少了由于人工干预所产生的测量误差，测量准确度高。
2、测试台架采用高精度直轨技术，并采用高强度、低散射、自润滑的MC尼龙材料作为台架主体，减小了测试台架对空间微波场的影响，提高了运行稳定性和测量准确性。
3、在y方向运动直轨和x方向运动直轨的两端设置限位开关，当不同方向的运动平台在轨道上运行至两端碰到限位开关时，运动平台即断电停止运动，反向通电后才能再反向运动，以保护测试台架因意外运行超出轨道而损坏或造成人员伤害。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
图2为本发明一实施例的控制框图。
图中：1.发射天线升降直轨，2.发射天线旋转台，3.发射天线，4.y方向运动直轨，5. x方向运动直轨，6.运动平台，7.接收天线升降直轨，8.接收天线旋转台，9.接收天线，10.底脚，11.处理器，12. 步进电机驱动器，13. 信号源，14. 信号接收装置，15.电缆，16. 激光测距传感器，17. 限位保护开关。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
本微波暗室性能测量系统包括测试台架和控制设备，图1为本发明一实施例的结构示意图，图2为本发明一实施例的控制框图。
测试台架（本实施例中测试台架采用MC尼龙材料制成）包括用于升降和旋转发射天线的发射天线台架，以及用于在三维空间内移动和旋转接收天线的接收天线台架；发射天线台架位于微波暗室的发射区域，接收天线台架位于微波暗室静区位置。
控制设备包括处理器11（本实施例中为计算机）、激光测距传感器16、控制测试台架中各运动部件运动的步进电机、信号源13和信号接收装置14（本实施例中为频谱分析仪）；激光测距传感器16设置在控制测试台架上用于获得发射天线和接收天线的具体位置信息，并传输给处理器11；处理器11通过步进电机驱动器12驱动各步进电机、驱动信号源13控制发射天线发射信号、通过信号接收装置接收接收天线的信号、并对发射和接收的数据进行分析处理。控制设备中各部件通过电缆15连接，电缆15选用低损耗电缆。
本实施例中，发射天线台架包括竖直的发射天线升降直轨1，发射天线升降直轨1的顶部设有绕发射天线升降直轨1旋转的发射天线旋转台2，发射天线3设置在发射天线旋转台2的旋转面上；接收天线台架包括水平的接收天线平移直轨和竖直的接收天线升降直轨7，接收天线升降直轨7的顶部设有绕接收天线升降直轨7旋转的接收天线旋转台8，接收天线9设置在接收天线旋转台8的旋转面上；竖直的接收天线升降直轨7整体在接收天线平移直轨上运动；所述的运动部件包括发射天线升降直轨1、接收天线平移直轨、接收天线升降直轨7、发射天线旋转台2和接收天线旋转台8；所述的激光测距传感器16设置在各直轨两端。接收天线平移直轨下端接有底脚10。
接收天线平移直轨包括至少2根相互平行的运动直轨，记为y方向运动直轨4，在y方向运动直轨4上架设有与其垂直的至少2根相互平行的运动直轨，记为x方向运动直轨5，在x方向运动直轨5上架设有运动平台6，运动平台6可沿x方向运动直轨5运动，且运动平台6可随x方向运动直轨5沿y方向运动直轨运动4，x方向运动直轨5和y方向运动直轨4均设在水平面上，所述的接收天线升降直轨7底端与运动平台6固定连接。所述的y方向运动直轨4和x方向运动直轨5的两端各设有限位保护开关17。
接收天线旋转台侧向还可以设置固定支架，接收天线固定在固定支架上，固定支架除了可随接收天线旋转台旋转外，还可以通过人工控制，改变水平方向指向角，和俯仰方向指向角，以便接收天线指向微波暗室不同的墙壁面。
本系统中发射天线台架、发射天线3和微波信号源13共同构成测量系统信号发射部分；接收天线台架、接收天线9和信号接收装置16（本实施例中即频谱分析仪）共同构测量系统信号扫描接收部分；处理器11、步进电机及其驱动和四组激光测距装置16组成测试系统的控制部分。
本系统的信号发射部分位于微波暗室的发射区域，用于产生测量所需的微波信号，由测量系统的控制部分对发射天线的高度、发射频率、发射功率、极化方式等进行控制。
所述测量系统的信号扫描接收部分位于微波暗室静区位置，用于监测微波暗室静区内不同扫描轨迹线（X、Y、Z）、不同频率、不同极化方式、不同方向的空间场强信号，由测量系统控制部分控制接收天线扫描轨迹，并采集接收天线接收的空间微波场强信号和接收天线的位置信号。
接收天线平移直轨由底脚10支撑架空，可在接收天线平移直轨下方敷设吸波材料，减小地面反射影响。
通过测量控制软件，设置所需测量的静区参数、测量频率、信号源功率、接收天线X/Y/Z三个方向的扫描轨迹、运动速度、收发天线旋转方向和旋转速度、数据存储文件夹等参数，启动测试程序，即可自动完成暗室性能测量；通过测控软件的数据处理模块，对测试数据进行处理，即可完成测试数据的分析，形成测试结果数据表格。
Claims (6)
1.一种微波暗室性能测量系统，其特征在于：它包括测试台架和控制设备，其中所述的测试台架包括用于升降和旋转发射天线的发射天线台架，以及用于在三维空间内移动和旋转接收天线的接收天线台架；发射天线台架位于微波暗室的发射区域，接收天线台架位于微波暗室静区位置；
所述的控制设备包括处理器、激光测距传感器、控制测试台架中各运动部件运动的步进电机、信号源和信号接收装置；激光测距传感器设置在控制测试台架上用于获得发射天线和接收天线的具体位置信息，并传输给处理器；处理器通过步进电机驱动器驱动各步进电机、驱动信号源控制发射天线发射信号、通过信号接收装置接收接收天线的信号、并对发射和接收的数据进行分析处理；
所述的发射天线台架包括竖直的发射天线升降直轨，发射天线升降直轨的顶部设有发射天线旋转台，发射天线设置在发射天线旋转台的旋转面上；接收天线台架包括水平的接收天线平移直轨和竖直的接收天线升降直轨，接收天线升降直轨的顶部设有接收天线旋转台，接收天线设置在接收天线旋转台的旋转面上；竖直的接收天线升降直轨整体在接收天线平移直轨上运动；
所述的运动部件包括发射天线升降直轨、接收天线平移直轨、接收天线升降直轨、发射天线旋转台和接收天线旋转台；
所述的激光测距传感器设置在各直轨两端。
2.根据权利要求1所述的微波暗室性能测量系统，其特征在于：所述的接收天线平移直轨包括至少2根相互平行的运动直轨，记为y方向运动直轨，在y方向运动直轨上架设有与其垂直的至少2根相互平行的运动直轨，记为x方向运动直轨，在x方向运动直轨上架设有运动平台，运动平台可沿x方向运动直轨运动，且运动平台可随x方向运动直轨沿y方向运动直轨运动，x方向运动直轨和y方向运动直轨均设在水平面上，所述的接收天线升降直轨底端与运动平台固定连接。
3.根据权利要求1或2所述的微波暗室性能测量系统，其特征在于：所述的测试台架采用MC尼龙材料制成。
4.根据权利要求1或2所述的微波暗室性能测量系统，其特征在于：所述的发射天线旋转台绕发射天线升降直轨旋转，所述的接收天线旋转台绕接收天线升降直轨旋转。
5.根据权利要求1或2所述的微波暗室性能测量系统，其特征在于：所述的信号接收装置为频谱分析仪。
6.根据权利要求2所述的微波暗室性能测量系统，其特征在于：所述的y方向运动直轨和x方向运动直轨的两端各设有限位保护开关。
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