CN107991657B - 一种用于双波束天馈的波束对准系统 - Google Patents

一种用于双波束天馈的波束对准系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于双波束天馈的波束对准系统，包括：3mm频段频谱仪（1）、3mm频段波导传输线Ⅰ（2）、待测双波束天馈系统（3）、喇叭发射天线（4）、3mm频段波导传输线Ⅱ（6）和3mm频段信号发生器（7），还包括：固定喇叭天线的工装可调结构（5）和二维转台（8）。固定喇叭天线的工装可调结构（5）固定和作为水平滑轨作用。3mm频段信号发生器（7）通过3mm频段波导传输线Ⅱ（6）将3mm信号输入喇叭发射天线（4）。待测双波束天馈系统（3）将接收信号通过3mm频段波导传输线Ⅰ（2）传输至3mm频段频谱仪（1），最后给出天馈系统的波束真实指向。本发明设备简单，操作简便、波束对准精度高等优点。

Description

一种用于双波束天馈的波束对准系统
技术领域
本发明涉及一种天线波束对准系统，特别是一种用于双波束天馈的波束对准系统。
背景技术
以往天线波束对准系统，多采用近场扫描或远场测量方式，近场扫描采用密集采集数据，再远场变换的方法，找出天线的方向峰值点，为了保证精度，需要耗费大量的时间采集近场数据；远场测量采用传统天线方向图的测量方式，需要较大的暗室。上述方式测量系统复杂，测试时间长，占用场地空间大，测试费用昂贵。对于双波束对准系统的校正，上述方式显得过于耗时、笨重、费用昂贵、对于经费不足的单位，由于没有相应的扫描设备，使得波束对准测量很难进行。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于双波束天馈的波束对准系统，解决传统系统造成的测量系统复杂，占用空间面积大，测试时间长的问题。
一种用于双波束天馈的波束对准系统，包括：3mm频段频谱仪、3mm频段波导传输线Ⅰ、待测双波束天馈系统、喇叭发射天线、3mm频段波导传输线Ⅱ和3mm频段信号发生器，还包括：固定喇叭天线的工装可调结构和二维转台。其中，所述的待测双波束天馈系统，包括：天线A和天线B。
天线A和天线B间隔固定距离，固定于雷达系统的结构工装上，共同组成待测双波束天馈系统，最后通过螺钉固定于二维转台上，喇叭发射天线由螺钉固定于固定喇叭天线的工装可调结构上，3mm频段信号发生器输出端通过3mm频段波导传输线Ⅱ连接于喇叭发射天线输入端，待测双波束天馈系统输出端通过3mm频段波导传输线Ⅰ与3mm频段频谱仪相连。3mm频段频谱仪、3mm频段波导传输线Ⅰ、待测双波束天馈系统、喇叭发射天线、3mm频段波导传输线Ⅱ、3mm频段信号发生器、固定喇叭天线的工装可调结构、二维转台均放置于暗室中。
工作过程中，首先将固定喇叭天线的工装可调结构固定，通过3mm频段波导传输线Ⅱ将3mm频段信号发生器与喇叭发射天线连接，并移动固定喇叭天线的工装可调结构，将喇叭发射天线调整到预定位置。然后通过激光笔将天线A的机械轴对准喇叭发射天线的机械轴，记录下此时的天线机械轴位置（
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 519630DEST_PATH_IMAGE004
），
Figure 878805DEST_PATH_IMAGE006
表示方位向角度，
Figure 434901DEST_PATH_IMAGE008
表示俯仰向角度。调整二维转台俯仰角度，每次步进
Figure 131724DEST_PATH_IMAGE010
，接着进行方位向扫描（
Figure 621349DEST_PATH_IMAGE012
～
Figure 84298DEST_PATH_IMAGE014
）；每到一个预定角度时，3mm频段频谱仪记录下此时的测量功率值，顺次扫描完整个二维空间；根据记录的测量功率值找出最大值，即为所求的天线A电轴方位、俯仰位置（
Figure 63493DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 979103DEST_PATH_IMAGE018
）。接着通过固定喇叭天线的工装可调结构平移喇叭发射天线，平移距离为d，达到天线B的对应位置。调节二维转台，通过激光笔将天线B的机械轴与喇叭发射天线的机械轴对准，记录下此时的位置（
Figure 482807DEST_PATH_IMAGE020
，
Figure 803192DEST_PATH_IMAGE022
）。调整二维转台俯仰角度，每次步进
Figure 77922DEST_PATH_IMAGE010
，接着进行方位向扫描（
Figure 871042DEST_PATH_IMAGE012
～
Figure 79300DEST_PATH_IMAGE014
）；每到一个预定角度时，3mm频段频谱仪记录下此时的测量功率值，顺次扫描完整个二维空间；根据记录的测量功率值找出最大值，即为所求的天线B电轴方位、俯仰位置（
Figure 375896DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 90036DEST_PATH_IMAGE026
）。
以天线A为基准，根据测试数据将天线B波束与天线A波束保持平行所需的调整角度值：（
Figure 980238DEST_PATH_IMAGE028
）
Figure 802308DEST_PATH_IMAGE030
（
Figure 956340DEST_PATH_IMAGE032
），（
Figure 713818DEST_PATH_IMAGE034
）
Figure 28999DEST_PATH_IMAGE030
（
Figure 412617DEST_PATH_IMAGE036
）。其中，
Figure 434538DEST_PATH_IMAGE028
、
Figure 487551DEST_PATH_IMAGE034
为机械安装过程中造成的机械轴偏差；
Figure 214330DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 502835DEST_PATH_IMAGE036
为两被测天线的电轴偏差。
根据预定加工厚度已知的钢质垫片，得到每个垫片产生的调节角度变化量，以天线电轴所在的方向为基准，根据（
Figure 897039DEST_PATH_IMAGE028
）
Figure 169888DEST_PATH_IMAGE030
（
Figure 646612DEST_PATH_IMAGE032
）；（
Figure 476159DEST_PATH_IMAGE034
）
Figure 721940DEST_PATH_IMAGE030
（
Figure 978740DEST_PATH_IMAGE036
）确定俯仰、水平调整对应的垫片数量，在天线B安装位置加入对应垫片后重复测量天线最大值方向，并重复校准，最后保证两个天线最大值角度差在预定范围内。
本系统提出的对准方式解决了以往测量系统复杂，测试时间长等缺点，同时具有设备简单，操作简便、波束对准精度高等优点。通过本系统可以保证将两被测天线的机械轴误差和电轴误差同时校准，最终保证两天线波束的对准。
附图说明
图1 一种用于双波束天馈的波束对准系统的组成示意图。
1.3mm频段频谱仪 2.3mm频段波导传输线Ⅰ 3.待测双波束天馈系统 4.喇叭发射天线
5.固定喇叭天线的工装可调结构 6.3mm频段波导传输线Ⅱ 7.3mm频段信号发生器
8.二维转台 9.暗室 3-1.天线A 3-2.天线B。
具体实施方式
一种用于双波束天馈的波束对准系统，包括：3mm频段频谱仪1、3mm频段波导传输线Ⅰ2、待测双波束天馈系统3、喇叭发射天线4、3mm频段波导传输线Ⅱ6和3mm频段信号发生器7，还包括：固定喇叭天线的工装可调结构5和二维转台8。其中，所述的待测双波束天馈系统3，包括：天线A3-1和天线B3-2。
天线A3-1和天线B3-2间隔固定距离，固定于雷达系统的结构工装上，共同组成待测双波束天馈系统3，最后通过螺钉固定于二维转台8上，喇叭发射天线4由螺钉固定于固定喇叭天线的工装可调结构5上，3mm频段信号发生器7输出端通过3mm频段波导传输线Ⅱ6连接于喇叭发射天线4输入端，待测双波束天馈系统3输出端通过3mm频段波导传输线Ⅰ2与3mm频段频谱仪1相连。3mm频段频谱仪1、3mm频段波导传输线Ⅰ2、待测双波束天馈系统3、喇叭发射天线4、3mm频段波导传输线Ⅱ6、3mm频段信号发生器7、固定喇叭天线的工装可调结构5、二维转台8均放置于暗室9中。
工作过程中，首先将固定喇叭天线的工装可调结构5固定，通过3mm频段波导传输线Ⅱ6将3mm频段信号发生器7与喇叭发射天线4连接，并移动固定喇叭天线的工装可调结构5，将喇叭发射天线4调整到预定位置。然后通过激光笔将天线A3-1的机械轴对准喇叭发射天线4的机械轴，记录下此时的天线机械轴位置
Figure 942760DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 575998DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 676284DEST_PATH_IMAGE006
表示方位向角度，
Figure 369565DEST_PATH_IMAGE008
表示俯仰向角度。调整二维转台8俯仰角度，每次步进
Figure 516423DEST_PATH_IMAGE010
，接着进行方位向扫描
Figure 750089DEST_PATH_IMAGE012
～
Figure 908145DEST_PATH_IMAGE014
；每到一个预定角度时，3mm频段频谱仪1记录下此时的测量功率值，顺次扫描完整个二维空间；根据记录的测量功率值找出最大值，即为所求的天线A3-1电轴方位、俯仰位置
Figure 506748DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 179781DEST_PATH_IMAGE018
。接着通过固定喇叭天线的工装可调结构5平移喇叭发射天线4，平移距离为d，达到天线B3-2的对应位置。调节二维转台8，通过激光笔将天线B3-2的机械轴与喇叭发射天线4的机械轴对准，记录下此时的位置
Figure 154821DEST_PATH_IMAGE020
，
Figure 229700DEST_PATH_IMAGE022
。调整二维转台8俯仰角度，每次步进
Figure 451734DEST_PATH_IMAGE010
，接着进行方位向扫描
Figure 612064DEST_PATH_IMAGE012
～
Figure 125216DEST_PATH_IMAGE014
；每到一个预定角度时，3mm频段频谱仪1记录下此时的测量功率值，顺次扫描完整个二维空间；根据记录的测量功率值找出最大值，即为所求的天线B3-2电轴方位、俯仰位置
Figure 54601DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 260586DEST_PATH_IMAGE026
。
以天线A3-1为基准，根据测试数据将天线B3-2波束与天线A3-1波束保持平行所需的调整角度值：
Figure 721261DEST_PATH_IMAGE028
Figure 910540DEST_PATH_IMAGE030
Figure 759679DEST_PATH_IMAGE032
，
Figure 157072DEST_PATH_IMAGE034
Figure 294924DEST_PATH_IMAGE030
Figure 146949DEST_PATH_IMAGE036
。其中，
Figure 929222DEST_PATH_IMAGE028
、
Figure 411763DEST_PATH_IMAGE034
为机械安装过程中造成的机械轴偏差；
Figure 771331DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 692626DEST_PATH_IMAGE036
为两被测天线的电轴偏差。
根据预定加工厚度已知的钢质垫片，得到每个垫片产生的调节角度变化量，以天线电轴所在的方向为基准，根据
Figure 516357DEST_PATH_IMAGE028
Figure 169798DEST_PATH_IMAGE030
Figure 16663DEST_PATH_IMAGE032
；
Figure 210490DEST_PATH_IMAGE034
Figure 91990DEST_PATH_IMAGE030
Figure 978650DEST_PATH_IMAGE036
确定俯仰、水平调整对应的垫片数量，在天线B3-2安装位置加入对应垫片后重复测量天线最大值方向，并重复校准，最后保证两个天线最大值角度差在预定范围内。
通过以上，可以保证将两被测天线的机械轴误差和电轴误差同时校准，最终保证两天线波束的对准。

Claims (1)

1.一种用于双波束天馈的波束对准系统，包括：3mm频段频谱仪(1)、3mm频段波导传输线Ⅰ(2)、待测双波束天馈系统(3)、喇叭发射天线(4)、3mm频段波导传输线Ⅱ(6)和3mm频段信号发生器(7)，其特征在于还包括：固定喇叭天线的工装可调结构(5)和二维转台(8)；其中，所述的待测双波束天馈系统(3)，包括：天线A(3-1)和天线B(3-2)；
天线A(3-1)和天线B(3-2)间隔固定距离，固定于雷达系统的结构工装上，共同组成待测双波束天馈系统(3)，最后通过螺钉固定于二维转台(8)上，喇叭发射天线(4)由螺钉固定于固定喇叭天线的工装可调结构(5)上，3mm频段信号发生器(7)输出端通过3mm频段波导传输线Ⅱ(6)连接于喇叭发射天线(4)输入端，待测双波束天馈系统(3)输出端通过3mm频段波导传输线Ⅰ(2)与3mm频段频谱仪(1)相连；3mm频段频谱仪(1)、3mm频段波导传输线Ⅰ(2)、待测双波束天馈系统(3)、喇叭发射天线(4)、3mm频段波导传输线Ⅱ(6)、3mm频段信号发生器(7)、固定喇叭天线的工装可调结构(5)、二维转台(8)均放置于暗室(9)中；
工作过程中，首先将固定喇叭天线的工装可调结构(5)固定，通过3mm频段波导传输线Ⅱ(6)将3mm频段信号发生器(7)与喇叭发射天线(4)连接，并移动固定喇叭天线的工装可调结构(5)，将喇叭发射天线(4)调整到预定位置；然后通过激光笔将天线A(3-1)的机械轴对准喇叭发射天线(4)的机械轴，记录下此时的天线机械轴位置(φ1，θ1)，φ表示方位向角度，θ表示俯仰向角度；调整二维转台(8)俯仰角度，每次步进Δθ，接着在-φ0～φ0范围内进行方位向扫描；每到一个预定角度时，3mm频段频谱仪(1)记录下此时的测量功率值，顺次扫描完整个二维空间；根据记录的测量功率值找出最大值，即为所求的天线A(3-1)电轴方位、俯仰位置(φ1'，θ1')；接着通过固定喇叭天线的工装可调结构(5)平移喇叭发射天线(4)，平移距离为d，达到天线B(3-2)的对应位置；调节二维转台(8)，通过激光笔将天线B(3-2)的机械轴与喇叭发射天线(4)的机械轴对准，记录下此时的位置(φ2，θ2)；调整二维转台(8)俯仰角度，每次步进Δθ，接着在-φ0～φ0范围内进行方位向扫描；每到一个预定角度时，3mm频段频谱仪(1)记录下此时的测量功率值，顺次扫描完整个二维空间；根据记录的测量功率值找出最大值，即为所求的天线B(3-2)电轴方位、俯仰位置(φ2'，θ2')；
以天线A(3-1)为基准，根据测试数据确定将天线B(3-2)波束与天线A(3-1)波束保持平行所需的调整角度值：(φ1-φ2)±(φ1'-φ2')，(θ1-θ2)±(θ1'-θ2')；其中，φ1-φ2、θ1-θ2为机械安装过程中造成的机械轴偏差；φ1'-φ2'、θ1'-θ2'为两被测天线的电轴偏差；
根据预定加工厚度已知的钢质垫片，得到每个垫片产生的调节角度变化量，以天线电轴所在的方向为基准，根据(φ1-φ2)±(φ1'-φ2')；(θ1-θ2)±(θ1'-θ2')确定俯仰、水平调整对应的垫片数量，在天线B(3-2)安装位置加入对应垫片后重复测量天线最大值方向，并重复校准，最后保证两个天线最大值角度差在预定范围内。
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