CN107544554B - 一种复合天线电轴重合简易调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合天线电轴重合简易调整方法，为复合天线的多个分区设置与其各自对应的电轴调节器来进行相位调节，使经过所述电轴调节器后的天线电轴被调整，以使调整后的天线电轴与机械轴重合。本发明通过增加及调换不同相位的电轴调节器，对单脉冲天线可以实现电轴的调节，直至实现电轴与机械轴的完全重合。通过波导宽边增加金属调节块，实现信号传输路径长度变化，进行实现信号相位调节，同时电轴调节器进行宽移相结构设计，实现阻抗匹配。本发明具有结构简单、容易实施、调节范围大、集成度高等优点，适合于任意型号复合天线的电轴调节。

Description

一种复合天线电轴重合简易调整方法

技术领域

本发明直接应用于复合天线装配和调试技术领域，尤其适合于多模复合或多频段复合天线调试。

背景技术

复合天线的测量精度直接影响目标指示的准确性，既而直接影响火控系统的打击命中率。在测量出天线的机械轴后，需要通过电轴的修正来调整电轴与机械轴重合，而且天线和天线之间的电轴也需要通过调整来相互重合，从而提高天线的指示精度。天线的电轴是指与夭线法线相平行的天线波束指向，即天线的零指向。

复合天线具有尺寸精度高、口径变大、波导板厚度变薄、波导缝隙数量增加、缝隙宽度变窄等特点，影响天线辐射单元的辐射同相性，进而影响天线的电零位偏移，不易调节。

复合天线的电轴调整无论是文献上还是专利检索上都属空白。

检索文献2012年2月第一期《现代导航》中讲述，调整电零位有借助光轴为中介或以电视为中心将电轴调整到与光轴重合，从而达到调整电轴的目的。以光轴为中介是基于精密测量雷达自身的高准确度伺服角度编码器，采用伺服编码器较差法来进行校准。利用雷达自身较高准确度的伺服角度传感器进行校准，在架设好被校雷达及其光电标准后，分别测量出电轴瞄准电标和光轴瞄准光标时伺服系统编码器的读数，再通过比较各自相应的差值即可。但这种方法需要架设光轴系统比较复杂，还需要通过计算判定才能进行修正。这种方法存在结构复杂、调整时间长等弊端。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明在提高复合天线指示精度的前提下，提供一种复合天线电轴重合简易调整方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种复合天线电轴重合简易调整方法，为复合天线的多个分区设置与其各自对应的电轴调节器来进行相位调节，使经过所述电轴调节器后的天线电轴被调整，以使调整后的天线电轴与机械轴重合。

优选地，所述电轴调节器与复合天线集成为一体；所述电轴调节器具有与天线网络相同的波导形式，并与天线波导尺寸相同。

优选地，所述电轴调节器是一种金属调节块；采用波导宽边增加所述金属调节块，对信号传输路径长度进行调整，实现相位调节。

优选地，所述金属调节块为凸字型结构，通过在其表面和/或边缘处开设孔、槽、缺口之中的任意一种或多种，对电轴调节器自身的相位进行调整。

优选地，所述电轴调节器进行10％带宽以上的电轴调节，实现阻抗匹配。

优选地，使用电轴调节器后的电轴漂移大于所要调整的角度，以实现电轴调节，并实现对电零位的调节。

优选地，所述复合天线是平板缝隙天线形式的导引头天线。

优选地，在复合天线的多个分区设置的电轴调节器之后，进一步通过设置天线和差网络，得到和路、方位差路、俯仰差路。

优选地，所述复合天线电轴重合简易调整方法，包含以下的调整过程：

S1、对当前设置有电轴调节器的复合天线进行测试，包含对电轴调节器的相位测试、衰减测试，以及天线方向图测试；

S2、根据测试结果，判断天线电轴与机械轴是否重合；

判断两者不重合时，换用具有不同相位的其他电轴调节器，重新对复合天线进行相位调节，返回到步骤S1；

判断两者重合时，结束调整过程。

优选地，用于天线方向图测试的天线测试系统，包含：

相对地布置在微波暗室内的待测复合天线与发射天线；

对待测复合天线进行转动的转台；

在电轴点位置测试中，对发射天线和待测复合天线进行同步数据采集的矢量网络分析仪；

与转台的控制器和所述矢量网络分析仪分别信号连接的控制计算机。

与现有技术相比，本发明在复合天线中使用电轴调节器实现双频段复合天线电轴重合调节，并通过对电轴调节器的设计，使双模复合天线电轴调试精度达到0.01°，并通过宽移相结构设计，实现良好的阻抗匹配性能。本发明具有结构简单、容易实施、调节范围大、集成度高等优点，适合于任意型号复合天线的电轴调节。

为了对四个分区增加相位调节措施来实现对电轴的调节，本发明在四个分区分别增加一个电轴调节器。电轴调节器采用波导宽边增加金属调节块的方式来实现相位调节。由仿真结果可知，通过增加电轴调节器，对单脉冲天线可以实现电轴的调节，最终实现电轴与机械轴的完全重合。通过波导宽边增加金属调节块，实现信号传输路径长度变化，进行实现信号相位调节，同时电轴调节器进行宽移相结构设计，实现阻抗匹配。

附图说明

图1是波导和差网络的电原理图；

图2是相位差曲线示意图；

图3是电轴漂移曲线示意图；

图4是电轴调节原理图；

图5是电轴调节器的内部模型示意图；

图6是电轴调节器的仿真结果示意图；

图7是电轴调节器的结构示意图；

图8是天线测试系统组成示意图。

具体实施方式

导引头天线主要采用平板缝隙天线形式，由波导裂缝辐射阵面、功率分配网络、波导和差网络和传输波导等组成。天线的波导裂缝辐射阵面由数根平行排列的辐射波导组成，在辐射波导上开有按天线口面幅度分布要求而设计的并联裂缝。

利用H面T形接头和E面T形接头的端口传输特性将馈入四根馈电波导的电磁波进行和差从而形成和差通道。这样就构成了波导和差网络，再利用传输波导将波导和差网络输出的信号由指定的天线输出位置输出到混频器。由这四个部分构成了天线系统。图1为波导和差网络的电原理图。

天线设计时保证1分区与3分区结构完全一致，2分区与4分区结构完全一致，如图1所示，差1通道为(1+2)-(3+4)，差2通道为(1+4)-(2+3)，则天线的电零位在四个分区的正前方(即天线的法线方向)。因此，理论上，天线设计的差方向图零位均为0度。

例如针对加工公差(±0.004mm)和焊接后公差(+0.005mm)，最大公差小于0.01mm，按0.01mm公差进行计算，因该公差会对天线产品四个分区的产生相位差，影响天线辐射单元的辐射同相性，进而影响天线的电零位漂移。示例地，图2为因公差产生的相位差曲线，可见，相位差别最大为0.9度；图3为相差1度的差方向图，零点漂移为0.07度。

根据原理分析可以得知，由于加工和焊接不可避免的带来一定的误差，而造成电轴与机械轴不重合，而对四个分区增加相位调节措施就可以实现对电轴的调节。为此，本发明对四个分区分别增加一个电轴调节器(或称电轴零位调节器)，天线电轴调节的原理如图4所示，在电轴调节器之后通过天线和差网络得到和路、方位差路、俯仰差路。

如图5、图7所示，电轴调节器是一种金属调节块，整体为近似凸字型的结构，表面或边缘等可以开设若干孔、槽、缺口等(图中作为示例，不是对其开设位置、形状、数量等的限制)。电轴调节器与天线采用集成一体化设计，选用天线网络相同的波导形式，并与天线波导尺寸相同。采用波导宽边增加金属调节块，实现相位调节，仿真结果如图6所示，由仿真结果可知，通过增加电轴调节器，对单脉冲天线可以实现电轴的调节，最终实现电轴与机械轴的完全重合。

通过对天线的选用不同相位的电轴调节器进行调试与测试，实现对天线电轴进行调整，直至与天线机械轴重合。

采用波导宽边增加金属调节块，实现信号传输路径长度变化，进行实现信号相位调节，同时电轴调节器进行10％带宽以上的电轴调节设计，实现阻抗匹配。

使用电轴调节器后，进行了电性能测试：

1.相位测试

对电轴调节器实物采用仪器进行测试，相位与衰减测试结果如表1和表2所示。

表1 电轴调节器相位测试

表2 电轴调节器衰减测试

2.天线方向图测试

使用天线测试系统，如图8所示，其包含微波暗室、扫描架、测试仪器仪表、测试工装等设备。测试仪器仪表主要是标准仪表，用于测试复合天线的各种技术参数。

待测天线与发射天线相对，设置在微波暗室内。为复合天线测试提供屏蔽测试环境，使微波信号的辐射与接收只在微波暗室中进行，防止外界辐射信号对天线测试系统的干扰。

Orbit转台连接有相应的转台控制器，使用该转台对待测天线进行转动，通过矢量网络分析仪从发射天线和待测天线进行同步数据采集，进而实现天线电轴点位置测试。通过更换电轴调节器，直到测试结果表示，天线电轴与机械轴实现对准。转台控制器及矢量网络分析仪分别与控制计算机信号连接，接收控制指令执行相应操作，反馈操作状态及测试结果等。

使用电轴调节器后对天线进行测试，天线电轴经过增加电轴调节器，电轴漂移大于所要调整的角度，实现了电轴调节，而且信号衰减不大。测试结果表明，电轴调节器可以实现电零位的调节，达到了理想的效果。这种方法可以运用到未来任意型号复合天线的电轴调节。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种复合天线电轴重合简易调整方法，其特征在于，

为复合天线的多个分区设置与其各自对应的电轴调节器来进行相位调节，使经过所述电轴调节器后的天线电轴被调整，以使调整后的天线电轴与机械轴重合；

所述电轴调节器与复合天线集成为一体；所述电轴调节器是一种凸字型结构的金属调节块；采用波导宽边增加所述金属调节块，对信号传输路径长度进行调整，实现相位调节；其中，通过在所述金属调节块的表面和/或边缘处开设孔、槽、缺口之中的任意一种或多种，对电轴调节器自身的相位进行调整；

所述方法包含以下的调整过程：

S1、对当前设置有电轴调节器的复合天线进行测试，包含对电轴调节器的相位测试、衰减测试，以及天线方向图测试；

S2、根据测试结果，判断天线电轴与机械轴是否重合；

判断两者不重合时，换用具有不同相位的其他电轴调节器，重新对复合天线进行相位调节，返回到步骤S1；

判断两者重合时，结束调整过程；

使用电轴调节器后的电轴漂移大于所要调整的角度，以实现电轴调节，并实现对电零位的调节；在复合天线的多个分区设置电轴调节器之后，进一步通过设置天线和差网络，得到和路、方位差路、俯仰差路。

2.如权利要求1所述复合天线电轴重合简易调整方法，其特征在于，

所述电轴调节器具有与天线网络相同的波导形式，并与天线波导尺寸相同。

3.如权利要求1所述复合天线电轴重合简易调整方法，其特征在于，

所述电轴调节器进行10%带宽以上的电轴调节，实现阻抗匹配。

4.如权利要求1所述复合天线电轴重合简易调整方法，其特征在于，

所述复合天线是平板缝隙天线形式的导引头天线。

5.如权利要求1所述复合天线电轴重合简易调整方法，其特征在于，

用于天线方向图测试的天线测试系统，包含：

相对地布置在微波暗室内的待测复合天线与发射天线；

对待测复合天线进行转动的转台；

在电轴点位置测试中，对发射天线和待测复合天线进行同步数据采集的矢量网络分析仪；

与转台的控制器和所述矢量网络分析仪分别信号连接的控制计算机。

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