CN107390038A - 一种框架结构的整星天线辐射特性测试装置 - Google Patents

一种框架结构的整星天线辐射特性测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种框架结构的整星天线辐射特性测试装置，通过内置构件，用以实现被测模型星体在滚动方向的转动，配合二维测试转台，最终实现模拟星体三维转动，所述内置构件包括卫星连接框架、转动轴、主承力支架和横向承力支架，其中，卫星连接框架提供模拟星体和转动轴的连接接口，实现转动轴与模拟星体的互联；转动轴为模拟星体提供沿对地面轴向360度的转动；横向承力支架用来固定转动轴，并提供与转动轴和主承力支架的连接接口，实现转动轴与主承力支架的互联；主承力支架提供转动轴支架和地面测试转台的连接接口，实现模拟星体与测试转台的互联。本发明可实现在二维转台上实现卫星任意姿态下的天线辐射特性测试。

Description

一种框架结构的整星天线辐射特性测试装置
技术领域
本发明涉及一种整星天线辐射特性测试装置的设计，更具体地说，设计一种满足在二维测试转台上实现整星任意姿态下，天线辐射特性的测试装置。
背景技术
随着卫星技术的发展和应用范围的不断扩大，星上载荷数量越来越多，种类不断增加，整星布局也越来越拥挤，这给星上天线性能带来严重影响。
卫星设计师在进行卫星布局时会综合考虑星上各有效载荷，包括天线的视场需求。这主要从光学视场上无遮挡进行考虑，对于光学载荷是适用的，但对于天线来说就存在一定的局限性。由于电磁波不同于光波，在有效视场外依然有能量存在，因此对于天线的视场需要从光学和电磁学两方面共同考核。
天线整星状态的视场分析可以利用专用的电磁仿真软件进行分析，但对于整星状态这种电大尺寸的仿真，计算量巨大，需要性能强大的计算机，计算周期也长，大多数情况下仿真模型均有不同程度的简化，影响最终结果的准确性。因此目前整星天线性能分析还是遵循实测为主，软件仿真为辅的设计思路。
传统的整星天线辐射特性测试需要制作一个模拟的星体。考虑到卫星天线主要安装在卫星对地面板上，因此多数模拟星体只要制作一个对地面即可。对于同时具有对地面天线和背地面天线的卫星以及那些具有不同安装角度天线的卫星则需要制作一个完整的模拟星体了。
对于整星的天线辐射特性测试，理想的状态是在一个三维转台上进行。可以调整俯仰、方位和滚动，以此测量整星不同姿态状态下的天线辐射特性。采用这样的方式测试虽然可以得到需要的结果，但对于测试用户来说存在以下问题：
1)具备三维转台的测试场地很少，被测单位需要长时间等待，测试费用高；
2)被测产品需要根据转台的接口形式进行专门的设计。
一般的天线测试场地都具备二维测试转台，如果配合使用一种装置，使得二维转台实现三维转台相同的功能，则可以充分发挥天线测试场地的能力。既能满足用户的测试需求，又能大大降低测试成本。
发明内容
针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种框架结构的整星天线辐射特性测试装置，在二维转台上实现卫星任意姿态下的天线辐射特性测试。
根据常用的二维天线测试转台具备方位和俯仰两个方向的转动能力的特点，本发明设计的一种通用的辅助测试装置，实现卫星在转台上的滚动轴上的转动。该装置不能破坏被测卫星的整体边界条件，对测试结果产生过大影响。同时与二维转台配合后还能很好的实现卫星姿态的任意调整。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种框架结构的整星天线辐射特性测试装置，通过内置构件，用以实现被测模型星体在滚动方向的转动，配合二维测试转台，最终实现模拟星体三维转动，所述内置构件包括卫星连接框架、转动轴、主承力支架和横向承力支架，其中，卫星连接框架提供模拟星体和转动轴的连接接口，实现转动轴与模拟星体的互联；转动轴为模拟星体提供沿对地面轴向360度的转动；横向承力支架用来固定转动轴，并提供与转动轴和主承力支架的连接接口，实现转动轴与主承力支架的互联；主承力支架提供转动轴支架和地面测试转台的连接接口，实现模拟星体与测试转台的互联。
所述转动轴具有1度的转动步进精度和锁定能力。
模拟星体采用拼接方式组装时，通过卫星连接框架接口实现模拟星体的组装。
所述横向承力支架由对称的两部分组成，通过紧固螺栓锁紧。
所述转动轴支架具有两个机械接口，当需要配合不同的测试转台使用时，搭配不同的主承力支架即可。
测试装置在模拟星体内的安装方式是根据与被测天线的相对位置关系确定，选择原则是测试装置转动轴的轴线应和被测天线的机械安装面法线方向一致。
主承力支架与测试转台之间的接口不一致时通过转接法兰进行连接。
模拟星体按照1：1的关系重构实际卫星的外部轮廓，并提供给天线与真实卫星相同的安装接口。
所有构件采用模块化设计，便于拆散后进行运输，在测试场地进行重新组装。。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1)测试装置采用模块化设计，整体结构简单，便于装置的拆卸与组装；
2)使用灵活，通过增加工装支架就能方便的在不同的二维转台上使用；
3)对于天线测试场无需重新配置价格高昂的三维测试转台，对现有设备稍加改造便可使二维转台具备三维转台的测试能力；
4)通过该装置，可以大大降低整星天线辐射特性测试成本，缩短测试时间；
5)可以实现卫星在二维转台上任意切面天线辐射方向图的测试，提升测试状态的覆盖性；
6)可以提高了现有测试场地的适用性；
7)通用性强，适合目前大多数卫星平台使用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明测试装置组件示意图；
图2为典型的天线测试转台一示意图；
图3为典型的天线测试转台二示意图；
图4为最终测试状态示意图一；
图5为最终测试状态示意图二。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明所提供的一种框架结构的整星天线辐射特性测试装置，通过内置构件，在普通二维天线测试转台上实现被测物体三维转动。模拟星体和内置构件采用模块化设计，其特征在于采用将所有组件分解成若干零件，拆散后进行运输，在测试场地进行重新组装。
本发明装置的基本组成如图1所示。内置构件主要由主承力支架1、横向承力支架2、转动轴3和卫星连接框架4组成。
主承力支架1是卫星和转台的连接部件，通过横向承力支架2和转台连接法兰将待测卫星固定在天线测试转台的俯仰面转台上。
横向承力支架2用来固定转动轴3，并为卫星连接框架4架提供机械安装接口。转动轴支架3由对称的两部分组成，通过紧固螺栓锁紧。
转动轴3是测试工装的核心部件，主要提供卫星沿星体轴向(Z轴)360度转动，并具有锁定能力。
卫星连接框架4主要用于支撑卫星模拟星体，并起到连接星体和转动轴承的作用。模拟卫星星体采用拼接方式组装时，通过卫星支架接口实现模拟星体的组装。
常用的天线测试转台5如图2、图3所示，转台具有俯仰面转台51和方位面转台52，分别实现俯仰和方位两个方向的转动。其中一种转台在整星测试时需要配合左右两个机械接口，一种转台需要一个机械接口。因此为了满足不同转台的使用需求，本发明设计时在转动轴与连接支架之间增加了转动轴支架。转动轴支架具有两个机械接口。当需要配合不同的转台使用时，搭配不同的连接支架即可。
测试装置完全装配并与模拟卫星配合后的状态如图4、图5所示，根据不同的测试转台接口方式搭配不同的主承力支架1。
测试装置在模拟星体6内的安装方式是根据与被测天线的相对位置关系确定。选择原则测试装置转动轴的轴线应和被测天线的机械安装面法线方向一致。
主承力支架1与转台之间的接口不一致时可通过转接法兰进行连接。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种框架结构的整星天线辐射特性测试装置，其特征在于，通过内置构件，用以实现被测模型星体在滚动方向的转动，配合二维测试转台，最终实现模拟星体三维转动，所述内置构件包括卫星连接框架、转动轴、主承力支架和横向承力支架，其中，卫星连接框架提供模拟星体和转动轴的连接接口，实现转动轴与模拟星体的互联；转动轴为模拟星体提供沿对地面轴向360度的转动；横向承力支架用来固定转动轴，并提供与转动轴和主承力支架的连接接口，实现转动轴与主承力支架的互联；主承力支架提供转动轴支架和地面测试转台的连接接口，实现模拟星体与测试转台的互联。
2.根据权利要求1所述的框架结构的整星天线辐射特性测试装置，其特征在于，所述转动轴具有1度的转动步进精度和锁定能力。
3.根据权利要求1所述的框架结构的整星天线辐射特性测试装置，其特征在于，模拟星体采用拼接方式组装时，通过卫星连接框架接口实现模拟星体的组装。
4.根据权利要求1所述的框架结构的整星天线辐射特性测试装置，其特征在于，所述横向承力支架由对称的两部分组成，通过紧固螺栓锁紧。
5.根据权利要求1所述的框架结构的整星天线辐射特性测试装置，其特征在于，所述转动轴支架具有两个机械接口，当需要配合不同的测试转台使用时，搭配不同的主承力支架即可。
6.根据权利要求1所述的框架结构的整星天线辐射特性测试装置，其特征在于，测试装置在模拟星体内的安装方式是根据与被测天线的相对位置关系确定，选择原则是测试装置转动轴的轴线应和被测天线的机械安装面法线方向一致。
7.根据权利要求1所述的框架结构的整星天线辐射特性测试装置，其特征在于，主承力支架与测试转台之间的接口不一致时通过转接法兰进行连接。
8.根据权利要求1所述的框架结构的整星天线辐射特性测试装置，其特征在于，模拟星体按照1：1的关系重构实际卫星的外部轮廓，并提供给天线与真实卫星相同的安装接口。
9.根据权利要求1所述的框架结构的整星天线辐射特性测试装置，其特征在于，所有构件采用模块化设计，便于拆散后进行运输，在测试场地进行重新组装。
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