CN104965129A - 单探头近场天线测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了单探头近场天线测试系统，包括水平驱动机构底座，设置在水平驱动机构底座上的水平驱动机构导轨和水平驱动轴，水平驱动轴与水平驱动电机联动，升降驱动机构立柱设置在水平驱动机构导轨上，升降驱动机构立柱还与水平驱动轴联动，升降驱动机构立柱侧壁设置有升降驱动机构导轨和升降驱动轴，升降驱动轴与升降驱动电机联动，伸缩驱动机构底座设置在升降驱动机构导轨上，升降驱动轴与伸缩驱动机构底座联动，伸缩驱动机构底座上安装有伸缩杆，伸缩杆与伸缩驱动电机联动，伸缩杆远离伸缩驱动电机的一端上安装有俯仰机构座，俯仰机构座上安装有俯仰机构旋转轴，俯仰机构旋转轴与俯仰驱动电机联动。

Description

单探头近场天线测试系统

技术领域

    本发明涉及天线测量，具体是单探头近场天线测试系统。

背景技术

天线测量是天线研究、制造过程中一项重要而繁杂的工作。在对高精度、高性能雷达天线的研制过程中，对天线测量的依赖性更大。随着空间技术的迅速发展，通信设备的不断更新，对于雷达天线的要求愈来愈高，常规远场测量天线的方法已经无法满足和适应雷达天线新技术发展的要求，这就迫使人们研究新的天线测量方法。

为满足对新型雷达天线的测量，国外从50年代开始，广泛开展了对雷达显现近场测试技术的研究。所谓近场测量是指用一个特性已知的测量探头，在离开被测天线3~10个波长的某一平面上进行扫描，记录下测量探头接收到的幅度和相位随位置不同的关系，由这些测量数据，通过近场到远场的变换，来确定被测天线的远场特性。近场测量不需要庞大的室外远场天线测试场，一次测量可实时获得全空间的幅度、相位和极化等信息，推算的远场精度相当或高于直接通过远场测量的精度。这对于天线设计者来说，既省时又省力，大大提高了效率，缩短了研制周期，可以为新型雷达天线的研制提供快速、准确的手段。世界各国的研究部门，尤其是一些著名的电子、宇航、通信公司，相继建立了大小不同，型式各异的天线平面近场测量系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单探头近场天线测试系统，可以以单探头的方式实现整个曲面天线的经常测试。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：单探头近场天线测试系统，包括水平驱动机构底座，设置在水平驱动机构底座上的水平驱动机构导轨和水平驱动轴，水平驱动轴与水平驱动电机联动，还包括升降驱动机构立柱，升降驱动机构立柱设置在水平驱动机构导轨上，升降驱动机构立柱还与水平驱动轴联动，升降驱动机构立柱侧壁设置有升降驱动机构导轨和升降驱动轴，升降驱动轴与升降驱动电机联动，还包括伸缩驱动机构底座，伸缩驱动机构底座设置在升降驱动机构导轨上，升降驱动轴与伸缩驱动机构底座联动，伸缩驱动机构底座上安装有伸缩杆，伸缩杆与伸缩驱动电机联动，伸缩杆远离伸缩驱动电机的一端上安装有俯仰机构座，俯仰机构座上安装有俯仰机构旋转轴，俯仰机构旋转轴与俯仰驱动电机联动，俯仰机构旋转轴远离俯仰驱动电机的一端安装有单探头承载件，单探头承载件上安装有单探头。

上述结构的工作原理为：本发明包括4大驱动结构，包括水平驱动伺服结构、升降驱动伺服结构、伸缩驱动伺服结构、俯仰驱动伺服结构。

水平驱动机构底座、水平驱动轴、水平驱动机构导轨、水平驱动电机构成水平驱动伺服结构，通过水平驱动电机驱动水平驱动轴，从而带动升降驱动机构立柱在水平面内进行直线平移动作。

升降驱动机构立柱、升降驱动机构导轨、升降驱动轴、升降驱动电机构成升降驱动伺服结构，通过升降驱动电机驱动升降驱动轴，从而驱动伸缩驱动机构底座垂直上下升降运动。

伸缩驱动机构底座、伸缩杆、伸缩驱动电机构成伸缩驱动伺服结构，通过伸缩驱动电机驱动伸缩杆进行伸缩动作，从而驱动俯仰驱动伺服结构在水平面内进行前进或后退动作。

俯仰机构座、俯仰机构旋转轴、俯仰驱动电机构成俯仰驱动伺服结构，通过俯仰驱动电机驱动俯仰机构旋转轴旋转，从而带动单探头承载件和单探头进行俯仰动作。

通过上述水平驱动伺服结构、升降驱动伺服结构、伸缩驱动伺服结构、俯仰驱动伺服结构的一起联合动作，从而使得单探头与目标天线之间保持定量的距离和定量的角度，从而探测目标天线的近场情况。系统中，主体由X、Y、Z轴3个直线轴与一个上下俯仰轴构成4个自由度，可以控制使探头始终与天线阵面保持固定的距离和角度。在测试曲面天线时，例如测试球面天线时，所述水平驱动伺服结构沿球面阵阵面法相方向移动，同时，转台按照相应设定的方向和速度转动，使探头始终保持与阵面垂直，并能完成整个阵面的扫描工作，测试柱面阵或其它曲面阵列天线同理。在测试平面天线时，所述水平驱动伺服结构沿平面阵阵面方向移动，同时，转台静止，使探头始终保持与阵面垂直，并能完成整个阵面的扫描工作。

优选的，还包括转台，转台上设置有曲面雷达，单探头始终指向曲面雷达。

优选的，所述升降驱动机构立柱为直角三角形的锲形块，升降驱动机构导轨的轴线和升降驱动轴的轴线均垂直于水平面。

优选的，升降驱动机构立柱与水平驱动轴形成丝杆配合结构。

优选的，伸缩杆的轴线平行于水平面。

本发明的优点在于：直线轴重复定位精度±0.05mm；俯仰轴角度重复定位精度±0.01°；直线轴移动速度≤0.2m/s；俯仰轴旋转速度≤50°/s；俯仰轴末端负载≤10KG；转台：角度重复定位精度±0.01°；旋转角度±180°；旋转速度≤30°/s；额定载重≤500kg；控制系统：增量式位置控制（非轨迹控制）；本系统将平面近场测量和曲面近场测量两种方案合为一体，可以对平面阵天线、球面阵天线、柱面阵天线甚至其它曲面天线进行近场测试，并且只用一个探头就可以完成测试，减少了造价，方便因需使用，提高了测量效率，使近场测量的应用更为科学化。

附图说明

图1为本发明的立体示意图。

图2为曲面天线设置在转台的示意图。

图中的附图标记分别表示为：1、水平驱动机构底座；11、水平驱动机构导轨；12、水平驱动轴；13、水平驱动电机；2、升降驱动机构立柱；21、升降驱动机构导轨；22、升降驱动轴；23、升降驱动电机；3、伸缩驱动机构底座；31、伸缩杆；32、伸缩驱动电机；4、俯仰机构座；41、俯仰机构旋转轴；42、俯仰驱动电机；43、单探头承载件；5、单探头；6、转台；7、曲面雷达。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1、图2所示。

单探头近场天线测试系统，包括水平驱动机构底座1，设置在水平驱动机构底座1上的水平驱动机构导轨11和水平驱动轴12，水平驱动轴12与水平驱动电机13联动，还包括升降驱动机构立柱2，升降驱动机构立柱2设置在水平驱动机构导轨11上，升降驱动机构立柱2还与水平驱动轴12联动，升降驱动机构立柱2侧壁设置有升降驱动机构导轨21和升降驱动轴22，升降驱动轴22与升降驱动电机23联动，还包括伸缩驱动机构底座3，伸缩驱动机构底座3设置在升降驱动机构导轨上，升降驱动轴22与伸缩驱动机构底座3联动，伸缩驱动机构底座3上安装有伸缩杆31，伸缩杆31与伸缩驱动电机32联动，伸缩杆31远离伸缩驱动电机32的一端上安装有俯仰机构座4，俯仰机构座4上安装有俯仰机构旋转轴41，俯仰机构旋转轴41与俯仰驱动电机42联动，俯仰机构旋转轴41远离俯仰驱动电机的一端安装有单探头承载件43，单探头承载件上安装有单探头5。

上述结构的工作原理为：本发明包括4大驱动结构，包括水平驱动伺服结构、升降驱动伺服结构、伸缩驱动伺服结构、俯仰驱动伺服结构。

水平驱动机构底座1、水平驱动轴12、水平驱动机构导轨11、水平驱动电机13构成水平驱动伺服结构，通过水平驱动电机13驱动水平驱动轴12，从而带动升降驱动机构立柱2在水平面内进行直线平移动作。

升降驱动机构立柱2、升降驱动机构导轨21、升降驱动轴22、升降驱动电机23构成升降驱动伺服结构，通过升降驱动电机23驱动升降驱动轴22，从而驱动伸缩驱动机构底座3垂直上下升降运动。

伸缩驱动机构底座3、伸缩杆31、伸缩驱动电机32构成伸缩驱动伺服结构，通过伸缩驱动电机32驱动伸缩杆31进行伸缩动作，从而驱动俯仰驱动伺服结构在水平面内进行前进或后退动作。

俯仰机构座4、俯仰机构旋转轴41、俯仰驱动电机42构成俯仰驱动伺服结构，通过俯仰驱动电机42驱动俯仰机构旋转轴41旋转，从而带动单探头承载件43和单探头5进行俯仰动作。

通过上述水平驱动伺服结构、升降驱动伺服结构、伸缩驱动伺服结构、俯仰驱动伺服结构的一起联合动作，从而使得单探头5与目标天线之间保持定量的距离和定量的角度，从而探测目标天线的近场情况。系统中，主体由X、Y、Z轴3个直线轴与一个上下俯仰轴构成4个自由度，可以控制使探头始终与天线阵面保持固定的距离和角度。在测试曲面天线时，例如测试球面天线时，所述水平驱动伺服结构沿球面阵阵面法相方向移动，同时，转台按照相应设定的方向和速度转动，使探头始终保持与阵面垂直，并能完成整个阵面的扫描工作，测试柱面阵或其它曲面阵列天线同理。在测试平面天线时，所述水平驱动伺服结构沿平面阵阵面方向移动，同时，转台静止，使探头始终保持与阵面垂直，并能完成整个阵面的扫描工作。

优选的，还包括转台6，转台上设置有曲面雷达7，单探头5始终指向曲面雷达7。

优选的，所述升降驱动机构立柱2为直角三角形的锲形块，升降驱动机构导轨的轴线和升降驱动轴的轴线均垂直于水平面。

优选的，升降驱动机构立柱与水平驱动轴形成丝杆配合结构。

优选的，伸缩杆的轴线平行于水平面。

如上所述，则能很好的实现本发明。

Claims (5)

1.单探头近场天线测试系统，其特征在于：包括水平驱动机构底座（1），设置在水平驱动机构底座（1）上的水平驱动机构导轨（11）和水平驱动轴（12），水平驱动轴（12）与水平驱动电机（13）联动，还包括升降驱动机构立柱（2），升降驱动机构立柱（2）设置在水平驱动机构导轨（11）上，升降驱动机构立柱（2）还与水平驱动轴（12）联动，升降驱动机构立柱（2）侧壁设置有升降驱动机构导轨（21）和升降驱动轴（22），升降驱动轴（22）与升降驱动电机（23）联动，还包括伸缩驱动机构底座（3），伸缩驱动机构底座（3）设置在升降驱动机构导轨上，升降驱动轴（22）与伸缩驱动机构底座（3）联动，伸缩驱动机构底座（3）上安装有伸缩杆（31），伸缩杆（31）与伸缩驱动电机（32）联动，伸缩杆（31）远离伸缩驱动电机（32）的一端上安装有俯仰机构座（4），俯仰机构座（4）上安装有俯仰机构旋转轴（41），俯仰机构旋转轴（41）与俯仰驱动电机（42）联动，俯仰机构旋转轴（41）远离俯仰驱动电机的一端安装有单探头承载件（43），单探头承载件上安装有单探头（5）。

2.根据权利要求1所述的单探头近场天线测试系统，其特征在于：还包括转台（6），转台上设置有曲面雷达（7），单探头（5）始终指向曲面雷达（7）。

3.根据权利要求1所述的单探头近场天线测试系统，其特征在于：所述升降驱动机构立柱（2）为直角三角形的锲形块，升降驱动机构导轨的轴线和升降驱动轴的轴线均垂直于水平面。

4.根据权利要求1所述的单探头近场天线测试系统，其特征在于：升降驱动机构立柱与水平驱动轴形成丝杆配合结构。

5.根据权利要求1所述的单探头近场天线测试系统，其特征在于：伸缩杆的轴线平行于水平面。