CN107271796B - 倒卡天线的空域稳定功能测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倒卡天线的空域稳定功能测试系统及测试方法，主要解决现有方法测试周期长和费用高的问题。其利用六自由度平台、惯导、天线安装平台、镜子、激光笔和幕布组成测试系统，用激光笔模拟被测倒卡天线馈源，用激光束模拟天线微波波束，镜子粘在被测天线主反射面上，激光束在镜子上反射，投影到幕布上，并在其上标定不同俯仰角的扫描轨迹曲线；利用六自由度平台模拟飞机姿态，并通过惯导把测得的六自由度平台模拟姿态信息传输给被测天线，天线做出动态补偿，实现空域稳定，比对被测倒卡天线主反射面反射的激光在幕布上的光点与标定的轨迹曲线是否全部重合，若重合，则合格，反之，不合格，完成倒卡天线空域稳定功能测试。

Description

倒卡天线的空域稳定功能测试系统及测试方法

技术领域

本发明属于测量技术领域，特别涉及一种空域稳定功能测试方法，可用于倒卡天线和有空域稳定要求的扫描天线的测试。

背景技术

倒卡天线包含馈源、主反射面、副反射面和驱动单元，副反射面为抛物线曲面，馈源位于抛物线曲面焦点位置，主反射面为平板，馈源朝副反射面发射微波，经过一次反射，反射波为平行波照到主反射面上，主反射面依靠驱动单元驱动，二次反射微波发射出去，完成空域扫描。由于倒卡天线特有结构，天线微波波束扫描角度与天线主反射面转动角度有倍数关系，天线装机后，当飞机飞行时作出横滚、爬升、俯冲等动作时，天线扫描空域将发生变化。倒卡天线空域稳定功能是该天线重要技术指标，关系着天线波束扫描空域是否始终保持不变，若天线波束扫描空域发生变化，扫描层之间就有间隙或重叠，将影响雷达系统性能。

现有倒卡天线空域稳定功能的测试方法为：将倒卡天线实物安装在飞机机头位置，天线0度指向与飞机航向平行，飞机上的惯导系统提供飞机姿态信息给倒卡天线，信号处理和图像处理模块对其回波进行处理，完成倒卡天线空域稳定功能测试，这种测试方法存在一些缺点：

1.需要飞机作为测试安装平台，而且天线安装位置特殊，协调不易；

2.受空域、试验场所、天气条件、关联设备等限制；

3.测试周期长，费用高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的倒卡天线空域稳定功能的测试系统及测试方法，以解决上述现有倒卡天线空域稳定功能测试方法存在的缺点，减小测试周期，降低测试费用。

为实现上述目的，本发明的倒卡天线空域稳定功能测试系统，其特征在于包括六自由度平台、惯导、天线安装平台、镜子、激光笔和幕布，该天线安装平台、惯导和激光笔安装在六自由度平台的上端面，且激光笔位于天线安装平台的正前方，被测试的倒卡天线安装在天线安装平台上；该镜子粘贴在被测倒卡天线的主反射面上；该幕布放置在激光笔的后方。

上述系统，其特征在于惯导的横滚轴和天线安装平台的安装面法向均与六自由度平台的水平x坐标轴或水平y坐标轴平行，且惯导与被测试倒卡天线串口连接，并将所测六自由度平台的俯仰和横滚数据信息传输给被测试倒卡天线。

上述系统，其特征在于被测倒卡天线主反射面的俯仰旋转轴线与六自由度平台中心轴线垂直相交。

上述系统，其特征在于镜子采用能有效反射激光的平面镜，且面积不大于被测倒卡天线的主反射面。

上述系统，其特征在于激光笔的中心与被测倒卡天线主反射面的中心点位于同一水平线上，且激光笔中心轴垂直于天线安装平台的天线安装面。

上述系统，其特征在于幕布与天线安装平台的天线安装平面平行，且幕布能够接收所有反射的激光束光点。

为实现上述目的，本发明测试倒卡天线空域稳定功能的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)利用激光笔模拟倒卡天线馈源，用激光束模拟天线微波波束，用镜子模拟被测倒卡天线的主反射面，将激光束在镜子上反射，投影到幕布上；

2)在幕布上标定静态时被测倒卡天线主反射面俯仰角在1度间隔的反射激光扫描轨迹，得到多条轨迹曲线，并在每条轨迹曲线上标记出对应的俯仰角度；

3)在被测倒卡天线俯仰角运动范围内，设定一整数俯仰角度，控制被测倒卡天线在系统设定的方位范围内开始扫描，并启动六自由度平台模拟飞机姿态，被测倒卡天线根据惯导测得的六自由度平台模拟的飞机姿态信息在扫描的过程中做出相应的动态补偿，实现空域稳定；

4)实时观察被测倒卡天线实现空域稳定后的反射激光束在幕布上的光点，不同俯仰角的光点对应步骤2)标记的不同轨迹曲线，判断空域稳定后的反射激光束在幕布上的所有光点是否与步骤2)标记的轨迹全部重合：若重合，则被测倒卡天线的空域稳定功能合格，否则，不合格。

本发明具有如下优点:

本发明所述的测试系统利用常规设备即可完成，无需专门定制；组成系统的各部件之间的固定关系易于保证；测试场所无特殊要求，普通场地就可以搭建。

本发明所述的测试方法保留要验证的核心部分，通过激光替代，使微波传播回路显现，操作方便，结果直观，不需要特别的专业知识就可以操作，整个试验费用低，周期短。

附图说明

图1是本发明的系统布局示意图。

图2是本发明的测试流程图。

具体实施方式

参照图1，本发明的测试系统包括六自由度平台1、惯导2、天线安装平台3、平面镜4、激光笔5和幕布6。其中天线安装平台3、惯导2和激光笔5均安装在六自由度平台1上端面的不同位置，且惯导2的横滚轴和天线安装平台3的安装面法向均与六自由度平台1的水平x坐标轴或水平y坐标轴平行，惯导2与被测倒卡天线串口连接，并将所测六自由度平台1的俯仰和横滚数据信息传输给被测倒卡天线；激光笔5位于天线安装平台3的正前方，激光笔5的中心与被测倒卡天线主反射面7的中心点在同一水平线上，且激光笔5的中心轴垂直于天线安装平台3的天线安装面；被测倒卡天线安装到天线安装平台3的天线安装面上，其主反射面7的俯仰旋转轴线与六自由度平台1中心轴线垂直相交；把平面镜4与被测倒卡天线主反射板粘贴在一起，平面镜4能有效反射激光，且面积不大于被测倒卡天线的主反射面；幕布6支撑于激光笔的后面，与天线安装平台3的天线安装平面平行，且能够接收所有反射的激光束光点。

参照图2，本发明利用上述的测试系统对被测倒卡天线的空域稳定功能进行测试的方法包括如下步骤：

步骤1.利用激光笔模拟被测倒卡天线馈源，用激光束模拟天线微波波束，用镜子模拟被测倒卡天线的主反射面，将激光束在镜子上的反射投影到幕布上；

步骤2.在幕布6上标定静态时被测倒卡天线主反射面俯仰角在1度间隔的反射激光扫描轨迹，得到多条轨迹曲线，并在每条轨迹曲线上标记出对应的俯仰角度。

本步骤的具体实现如下：

2.1)将被测倒卡天线俯仰角保持在0度，使方位角在最大边界，标记激光反射到幕布上的一个点；随后，将方位角每减小1度，在幕布上标记一个点，直至方位角旋转到反方向最大边界，再将这些标记点用逐个连接，得到一条曲线，此曲线就是被测倒卡天线微波波束的俯仰角0度扫描轨迹；

2.2)将被测倒卡天线俯仰角保持在1度，使方位角在最大边界，标记激光反射到幕布上的一个点；随后，将方位角每减小1度，在幕布上标记一个点，直至方位角旋转到反方向最大边界，再将这些标记点逐个连接，得到俯仰角1度的扫描轨迹；

2.3)依次类推，每次使俯仰角步进1度并保持按照上述过程得到第三条，第四条……直到达到需要的条数为止，并标记相应俯仰角度数。

步骤3.在被测倒卡天线俯仰角运动范围内，设定一整数俯仰角度，控制被测倒卡天线在系统设定的方位范围内开始扫描。

步骤4.启动六自由度平台1模拟飞机姿态，被测倒卡天线根据惯导测得的六自由度平台模拟的飞机姿态信息在扫描的过程中做出相应的动态补偿，实现空域稳定；

例如，当六自由度平台上端面上仰，被测倒卡天线主反射面做出与其反方向运动，即下俯运动，上仰角度越大，补偿角度也大，动作越明显，使得反射激光在幕布上的光点始终沿确定轨迹运行。

步骤5.根据反射激光束在幕布6上的光点位置判断空域稳定功能的合格性。

实时观察被测倒卡天线实现空域稳定后的反射激光束在幕布6上的光点，由于不同俯仰角的光点对应标记的不同轨迹曲线，故可通过被测倒卡天线在空域稳定状态下反射激光束在幕布6上的光点所形成的运动轨迹与已标记的所有轨迹重合与否来判断空域稳定功能是否合格。例如0度俯仰角的光点应该落在标记的俯仰角0度扫描轨迹曲线上，其他俯仰角的光点落在对应俯仰角的扫描轨迹曲线，如果全部落在对应的标记扫描轨迹曲线上，则判被测倒卡天线的空域稳定功能合格，但如果没有全部落在对应的标记扫描轨迹曲线上，则判被测倒卡天线的空域稳定功能不合格，

本发明中未详细阐述的部分属于本领域内的公知技术。以上测试系统和测试方法仅用于说明本发明的技术方案而非限制在具体的实施范围内，对于本领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在权利要求限定和确定的本发明的精神范围之内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明的构思创造均在保护之列。

Claims (8)

1.一种倒卡天线空域稳定功能的测试系统，其特征在于，包括六自由度平台(1)、惯导(2)、天线安装平台(3)、镜子(4)、激光笔(5)和幕布(6)，该天线安装平台(3)、惯导(2)和激光笔(5)安装在六自由度平台(1)的上端面，且激光笔(5)位于天线安装平台(3)的正前方，被测试的倒卡天线安装在天线安装平台(3)上；该镜子(4)粘贴在被测倒卡天线的主反射面(7)上；该幕布(6)放置在激光笔(5)的后方。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，惯导(2)的横滚轴和天线安装平台(3)的安装面法向均与六自由度平台(1)的水平x坐标轴或水平y坐标轴平行，且惯导(2)与被测试倒卡天线串口连接，并将所测六自由度平台(1)的俯仰和横滚数据信息传输给被测试倒卡天线。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，被测倒卡天线主反射面(7)的俯仰旋转轴线与六自由度平台(1)中心轴线垂直相交。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，镜子(4)采用能有效反射激光的平面镜，且面积不大于被测倒卡天线的主反射面。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，激光笔(5)的中心与被测倒卡天线主反射面(7)的中心点位于同一水平线上，且激光笔(5)中心轴垂直于天线安装平台(3)的天线安装面。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，幕布(6)与天线安装平台(3)的天线安装平面平行，且幕布(6)面积能够接收所有反射的激光束光点。

7.一种利用权利要求1所述的测试系统测试倒卡天线空域稳定功能的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)利用激光笔模拟被测倒卡天线馈源，用激光束模拟天线微波波束，用镜子模拟被测倒卡天线的主反射面，将激光束在镜子上的反射，投影到幕布上；

2)在幕布上标定静态时被测倒卡天线主反射面俯仰角在1度间隔的反射激光扫描轨迹，得到多条轨迹曲线，并在每条轨迹曲线上标记出对应的俯仰角度；

3)在被测倒卡天线俯仰角运动范围内，设定一整数俯仰角度，控制被测倒卡天线在系统设定的方位范围内开始扫描，并启动六自由度平台(1)模拟飞机姿态，被测倒卡天线根据惯导测得的六自由度平台模拟的飞机姿态信息在扫描的过程中做出相应的动态补偿，实现空域稳定；

4)实时观察被测倒卡天线实现空域稳定后的反射激光束在幕布(6)上的光点，不同俯仰角的光点对应步骤2)标记的不同轨迹曲线，判断空域稳定后的反射激光束在幕布(6)上的所有光点是否与步骤2)标记的所有轨迹重合：若全部重合，则被测倒卡天线的空域稳定功能合格，否则，不合格。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述步骤2)的实现步骤如下：

2.1)将被测倒卡天线俯仰角保持在0度，使方位角在最大边界，标记激光反射到幕布上的一个点；随后，将方位角每减小1度，在幕布上标记一个点，直至方位角旋转到反方向最大边界，再将这些标记点用逐个连接，得到一条曲线，此曲线就是被测倒卡天线微波波束的俯仰角0度扫描轨迹；

2.2)将被测倒卡天线俯仰角保持在1度，使方位角在最大边界，标记激光反射到幕布上的一个点；随后，将方位角每减小1度，在幕布上标记一个点，直至方位角旋转到反方向最大边界，再将这些标记点逐个连接，得到俯仰角1度扫描轨迹；

2.3)依次类推，每次使俯仰角步进1度并保持按照上述过程得到第三条，第四条……直到达到需要的条数为止，并标记相应俯仰角度数。

Images