CN110068738A - 一种相控阵天线测试系统及天线测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相控阵天线测试系统及天线测试方法，通过分别设置包括天线转台的天线承载台、包括直线型滑轨的喇叭承载台，并分别在天线转台上设置可夹设多种尺寸的天线夹具，以及在滑轨上设置可固定多种类喇叭的喇叭夹具，由此可在对齐模块的标定作用下通过控制器实现多种不同类型的被测天线与相应喇叭之间的自动快速对准。还能通过系统自带的信号源、频谱仪等辅助设备自动完成各类天线的测试工作。因此具有提高天线测试系统适用性及提高天线测试效率的技术效果。

Description

一种相控阵天线测试系统及天线测试方法

技术领域

本发明涉及电子电路控制技术领域，特别是涉及一种相控阵天线测试系统及天线测试方法。

背景技术

现有市面上的天线种类多种多样，针对不同的天线其所需的测试仪器及测试方式均会有所不同。而在测试过程中，不同的天线往往只能分别采用相适应的测试工具和测试平台，使用人力分别进行安装调试，由此才能采用相应的方法进行测试。

同时，由于天线在实际工作过程中还容易受天气、温度、湿度等多种不同环境因素的影响，因此目前天线在测试时通常采用在具一定尺寸大小的密闭空间(也就是暗室)内进行测试的方式。而在暗室环境下，针对天线的多种功能测试通常需要连接多个测试仪器的探头，而且还需连接多种线缆，由于在暗室条件下受空间限制，这些探头和线缆的安装和更换往往使得测试工作繁琐复杂，稍不注意还会造成探头错装或线缆绞绕，对天线测试工作造成极大影响。

可见，现有技术中存在着针对不同的天线往往只能采用人力分别安装连接相适应的测试工具和测试平台，当在暗室条件下进行调试时，多种不同测试工具和测试平台的线缆复杂，安装调试繁琐，严重影响天线测试效率的技术问题。

发明内容

本申请提供一种相控阵天线测试系统及天线测试方法，用以解决现有技术中存在着的针对不同的天线往往只能采用人力分别安装连接相适应的测试工具和测试平台，当在暗室条件下进行调试时，多种不同测试工具和测试平台的线缆复杂，安装调试繁琐，严重影响天线测试效率的技术问题。

本申请第一方面提供了一种相控阵天线测试系统，包括天线承载台及喇叭承载台，包括：

天线夹具，设置在天线承载台上，包括被测天线连接端，所述天线夹具用以夹紧固定被测天线，且通过所述被测天线连接端与所述被测天线连接；

天线转台，设置在天线承载台上且与所述天线夹具连接，可用以带动所述天线夹具在水平面上呈圆周旋转；

对齐模块，固定设置在所述天线夹具上，用以发出一与被测天线的主波束方向匹配的对准射线；

至少一类喇叭夹具，设置在所述喇叭承载台的顶部位置，所述喇叭夹具包括喇叭接入端，用以夹紧一类喇叭并使其信号接收腔口的截面与水平面垂直，其中，每类喇叭夹具用以夹紧接收一类射频信号的喇叭，且每类喇叭夹具通过所述喇叭接入端与对应夹紧的喇叭连接；

滑轨，设置在所述喇叭承载台的底部位置，与所述至少一类喇叭夹具通过轨道滑动连接，所述滑轨的轨道水平呈直线状，且与所述天线承载台和喇叭承载台中心线的连线垂直；

控制器，与所述天线转台以及所述滑轨连接，用以控制所述天线转台的圆周旋转角度以及所述喇叭夹具的滑动距离；

信号源，通过所述被测天线连接端与所述被测天线连接，用以向所述被测天线发出预设信号；

频谱仪，与所述喇叭夹具连接，用以分析通过所述喇叭接收到的与所述预设信号对应的接收信号。

可选地，所述天线测试系统还包括：

电源，与所述天线承载台连接，用以向所述被测天线及所述对齐模块供电。

可选地，在所述天线承载台及喇叭承载台底部还设置有升降装置，用以分别带动所述天线承载台及喇叭承载台的高度升降。

可选地，所述升降装置具体为膨胀螺栓。

可选地，在所述天线承载台及喇叭承载台底部还设置有滑轨装置或滑轮装置。

可选地，所述对齐模块具体为激光笔和/或红外线模块。

可选地，在所述天线夹具底部还设置有至少四个联动电机，以使所述天线夹具可相对于水平面发生-15度至15度的角度变化。

可选地，所述天线测试系统还包括：

至少一个控制盒，所述控制盒包括电源连接模块、网线连接模块、USB连接模块、控制信号连接端、射频连接端，所述电源连接模块将电源与所述天线承载台连通，用以向所述被测天线及所述对齐模块供电；所述网线连接模块将所述控制器经网络端与所述天线转台连接，还将所述信号源经网络端与所述被测天线连接端连接；所述控制信号连接端用以将所述控制器与所述天线转台连通；所述射频连接端用以将所述被测天线连接端与所述信号源连接；

其中，所述天线承载台及喇叭承载台设置在密封的暗室内，所述至少一个控制盒、所述控制器、所述信号源、以及所述频谱仪经所述至少一个控制盒设置在所述暗室外。

本申请第二方面提供了一种相控阵天线测试方法，应用于如第一方面所述所述的测试系统，包括：

通过测试系统的控制器控制喇叭夹具在滑轨上滑动第一距离，以使对齐模块发出的对准射线与喇叭夹具的所在方向为相对且匹配；

通过所述控制器控制天线转台以其转轴为中心在平行于水平面的第一平面上按照第一步长在第一角度范围内转动，且每转动一次通过所述喇叭夹具上的喇叭在与该平面角度对应的方向上获取天线夹具上的待测天线发出的预设信号，获得与所述第一角度范围内每个平面角度分别对应的接收信号；

通过频谱仪分析所述每个平面角度分别对应的接收信号，获得所述待测天线的测试结果。

可选地，在所述天线夹具底部还设置有至少四个联动电机时，所述获得与所述第一角度范围内每个平面角度分别对应的接收信号，包括：

通过所述控制器控制天线转台在垂直于水平面的第二平面上按照第二步长在第二角度范围内转动，且每转动一次通过所述喇叭夹具上的喇叭在与该垂直角度对应的方向上获取一次所述待测天线发出的预设信号，获得与所述第二角度范围内每个垂直角度分别对应的接收信号，其中，所述第二平面在水平面上的投影相对于所述中心的平面角度为A；

将与所述第二角度范围内每个垂直角度分别对应的接收信号作为与所述A平面角度对应的接收信号。

可选地，以所述天线夹具的转轴为圆心，所述第一角度范围为-90度至90度的角度范围，所述第二角度范围为-15度至15度的角度范围。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中的技术方案通过分别设置包括天线转台的天线承载台、包括直线型滑轨的喇叭承载台，并分别在天线转台上设置可夹设多种尺寸的天线夹具，以及在滑轨上设置可固定多种类喇叭的喇叭夹具，由此可在对齐模块的标定作用下通过控制器实现多种不同类型的被测天线与相应喇叭之间的自动快速对准。还能通过系统自带的信号源、频谱仪等辅助设备自动完成各类天线的测试工作。因此具有提高天线测试系统适用性及提高天线测试效率的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种相控阵天线测试系统的结构图；

图2为本发明实施例提供的一种相控阵天线测试方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的控制盒的立体结构图；

图4为本发明实施例提供的分别应用于室内天线测试系统设备和室外天线测试系统设备的两个控制盒的结构图。

具体实施方式

本申请提供一种相控阵天线测试系统及天线测试方法，用以解决现有技术中存在着的针对不同的天线往往只能采用人力分别安装连接相适应的测试工具和测试平台，当在暗室条件下进行调试时，多种不同测试工具和测试平台的线缆复杂，安装调试繁琐，严重影响天线测试效率的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本申请实施例中的技术方案通过分别设置包括天线转台的天线承载台、包括直线型滑轨的喇叭承载台，并分别在天线转台上设置可夹设多种尺寸的天线夹具，以及在滑轨上设置可固定多种类喇叭的喇叭夹具，由此可在对齐模块的标定作用下通过控制器实现多种不同类型的被测天线与相应喇叭之间的自动快速对准。还能通过系统自带的信号源、频谱仪等辅助设备自动完成各类天线的测试工作。因此具有提高天线测试系统适用性及提高天线测试效率的技术效果。

下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例一

请参考图1，本申请实施例一提供了一种相控阵天线测试系统，包括天线承载台10及喇叭承载台11，包括：

天线夹具101，设置在天线承载台上，包括被测天线连接端，所述天线夹具用以夹紧固定被测天线，且通过所述被测天线连接端与所述被测天线连接；该天线夹具可以采用松紧式夹具，例如螺栓式、弹簧式等可调尺寸的夹具，从而可适用于不同尺寸的天线进行测试；

天线转台102，设置在天线承载台上且与所述天线夹具连接，可用以带动所述天线夹具在水平面上呈圆周旋转；

对齐模块103，固定设置在所述天线夹具上，用以发出一与被测天线的主波束方向匹配的对准射线；由于在实际操作过程中，对齐模块可以为多种设备，例如可以为射线发射装置，可以为电磁波发射装置，

至少一类喇叭夹具104，设置在所述喇叭承载台的顶部位置，所述喇叭夹具包括喇叭接入端，用以夹紧一类喇叭并使其信号接收腔口的截面与水平面垂直，其中，每类喇叭夹具用以夹紧接收一类射频信号的喇叭，且每类喇叭夹具通过所述喇叭接入端与对应夹紧的喇叭连接；由此可以使得本申请技术方案中的测试系统可以通过不同的测试喇叭针对不同类型的天线进行测试；

滑轨105，设置在所述喇叭承载台的底部位置，与所述至少一类喇叭夹具通过轨道滑动连接，所述滑轨的轨道水平呈直线状；

控制器106，与所述天线转台以及所述滑轨连接，用以控制所述天线转台的圆周旋转角度以及所述喇叭夹具的滑动距离；

信号源，通过所述被测天线连接端与所述被测天线连接，用以提供通过所述被测天线辐射输出的预设信号；

频谱仪，与所述喇叭夹具连接，用以分析通过所述喇叭接收到的与所述预设信号对应的辐射信号。

本申请实施例中的所述对齐模块具体为激光笔和/或红外线模块。在实际安装调试时，可在将天线承载台固定后，将喇叭承载台固定的方式选择为：滑轨轨道所在直线与所述天线承载台和喇叭承载台中心线的连线垂直，同时使得喇叭夹具上夹紧的测试用喇叭的信号接收腔口截面与滑轨轨道平行并朝向天线承载台所在方向。然后再根据激光笔或红外线模块射出的光射线，用肉眼或仪器观察天线与测试喇叭的水平对准以及信号发射和接收方向相对情况，从而可进一步通过控制器控制喇叭夹具的滑动距离，以及调整天线夹具在水平面上的旋转角度，在对准射线的标定作用下实现喇叭的信号接收腔口与天线的信号收发方向呈直线相对，从而起到保证测试效果和提升测试精度的作用。进一步可再通过频谱仪等测试设备分析被测天线辐射出的由信号源提供的信号，然后自动对接收到的辐射信号和信号源提供的预设信号进行分析匹配，实现对被测天线的整体测试。当然，在实际操作过程中，还可以继续通过将控制器与频谱仪连接二实现上述自动分析匹配功能，用户可以根据需要而自行设置。

同时，本申请实施例中的所述天线测试系统还包括：

电源，与所述天线承载台连接，用以向所述被测天线及所述对齐模块供电。该电源可以是蓄电池，也可以是连接供电电源的接头、接口端等等，只要是可用以供电的设备或装置都可以作为所述电源。

进一步地，在本申请实施例中的天线测试系统中所述天线承载台及喇叭承载台底部还设置有升降装置，该升降装置具体为膨胀螺栓。通过该升降装置可以以分别带动所述天线承载台及喇叭承载台的高度升降。由此可以使得天线在固定后可在高度上进行调节，或者可对喇叭承载台进行高度调节，从而保证天线与喇叭在对准射线的指示下实现两者处于同一水平面及信号发射和接收方向相对，提高测试精确度。同时，在所述天线承载台及喇叭承载台底部还设置有滑轨装置或滑轮装置，以使所述天线承载台与所述喇叭承载台之间的相对距离可调整为预设距离，从而可方便完成天线和喇叭在不同的相对距离下的测试工作。

再进一步地，在本申请实施例中的所述天线测试系统中，所述天线夹具底部还设置有至少四个联动电机，以使所述天线夹具可相对于水平面发生-15度至15度的角度变化，由此可以使得天线的信号收发方向与喇叭在水平面上实现进一步的贴合相对，具有进一步提升天线测试精确性的技术效果。现有技术中可以有多种方式实现该项功能，例如，可以将天线夹具的中心通过滚轴固定在天线承载台的平面板上，所述至少四个联动电机可以分别设置在该滚轴的四个方向周围，并采用不同方向上的皮带将每个联动电机与滚轴连接，当不同的联动电机转动时可以由皮带带动滚轴发生旋转，从而使天线夹具以中心为原点相对于水平面发生一定角度的倾翻，从而实现相应角度的变化；当然，还可以将天线夹具的四个边角分别固定在四个不同方向的垂直滑轨上，每个垂直滑轨与不同的联动电机通过皮带或链条连接，当每个垂直滑轨通过联动电机处于不同的高度时，天线夹具即可相对于水平面发生不同角度的倾翻，等等。在实际操作过程中可以通过多种方式实现上述功能，为了说明书的简洁在此就不再一一赘述，用户可以根据需要而自行设置。

请参考图3，本申请技术方案中的所述天线测试系统还可以包括至少一个控制盒，所述控制盒包括电源连接模块1071、网线连接模块1072、USB连接模块1073、控制信号连接端1074、射频连接端1075，所述电源连接模块将电源与所述天线承载台连通，用以向所述被测天线及所述对齐模块供电；所述网线连接模块将所述控制器经网络端与所述天线转台连接，还将所述信号源经网络端与所述被测天线连接端连接；所述控制信号连接端用以将所述控制器与所述天线转台连通；所述射频连接端用以将所述被测天线连接端与所述信号源连接；其中，所述天线承载台及喇叭承载台设置在密封的暗室内，所述至少一个控制盒、所述控制器、所述信号源、以及所述频谱仪经所述至少一个控制盒设置在所述暗室外。

请参考图4，作为一种优选应用方式，可以将所述天线承载台和喇叭承载台设置在密闭的暗室环境中，也就是说，将待测天线放置在空间密闭的环境中进行测试，避免外部空间中的噪音干扰或辐射干扰。而具体的，在应用时设置两个所述控制盒，一个控制盒A可以设置在临近暗室却位于暗室外的地方，通过所述控制盒上各对应的端口与室内各测试设备的线路连接，起到对所有线路进行汇总连接，同时方便搬运和调试整理的效果；另一个控制盒B可以设置在临近控制器、操作平台或其他远端测试设备、测试仪器的位置，并通过相应接口与这些控制器、操作平台、测试设备仪器连接。两个控制盒之间通过相应的线缆实现连接，不仅可以起到集成不同模块以及收纳不同线缆的作用，还可以在暗室外、在相对测试系统的不同距离上非常方便的通过控制盒上的不同端口连接相应的后端处理设备，起到进一步提高测试系统的适用性和测试效率的技术效果。

由此可见，本申请实施例中的技术方案通过分别设置包括天线转台的天线承载台、包括直线型滑轨的喇叭承载台，并分别在天线转台上设置可夹设多种尺寸的天线夹具，以及在滑轨上设置可固定多种类喇叭的喇叭夹具，由此可在对齐模块的标定作用下通过控制器实现多种不同类型的被测天线与相应喇叭之间的自动快速对准。还能通过系统自带的信号源、频谱仪等辅助设备自动完成各类天线的测试工作。因此具有提高天线测试系统适用性及提高天线测试效率的技术效果。

实施例二

请参考图2，本申请实施例二提供了一种相控阵天线测试方法，应用于如实施例一所述的测试系统，包括：

步骤201：通过测试系统的控制器控制喇叭夹具在滑轨上滑动第一距离，以使对齐模块发出的对准射线与喇叭夹具的所在方向为相对且匹配；

步骤202：通过所述控制器控制天线转台以其转轴为中心在平行于水平面的第一平面上按照第一步长在第一角度范围内转动，且每转动一次通过所述喇叭夹具上的喇叭在与该平面角度对应的方向上获取天线夹具上的待测天线发出的预设信号，获得与所述第一角度范围内每个平面角度分别对应的接收信号；

步骤203：通过频谱仪分析所述每个平面角度分别对应的接收信号，获得所述待测天线的测试结果。

进一步地，在所述天线夹具底部还设置有至少四个联动电机时，所述获得与所述第一角度范围内每个平面角度分别对应的接收信号，包括：

通过所述控制器控制天线转台在垂直于水平面的第二平面上按照第二步长在第二角度范围内转动，且每转动一次通过所述喇叭夹具上的喇叭在与该垂直角度对应的方向上获取一次所述待测天线发出的预设信号，获得与所述第二角度范围内每个垂直角度分别对应的接收信号，其中，所述第二平面在水平面上的投影相对于所述中心的平面角度为A；

将与所述第二角度范围内每个垂直角度分别对应的接收信号作为与所述A平面角度对应的接收信号。

具体来讲，以所述天线夹具的转轴为圆心，所述第一角度范围为-90度至90度的角度范围，所述第二角度范围为-15度至15度的角度范围。

所述第一步长可以使预设的弧度、弧长，还可以是具体的单位旋转角度，用户在实际操作时可以根据需要而自行设置，本申请实施例中的技术方案不作进一步限制。

需要指出的是，在实际操作过程中，测试之前可以根据天线的种类或接收喇叭的种类对应确定出相适应的天线和喇叭之间的最佳测试距离，然后将天线承载台和喇叭承载台之间的相对距离调整为该最佳测试距离，从而获得最佳的测试效果。

前述图1实施例中的相控阵天线测试系统，其各种变化方式和具体实例同样适用于本实施例的相控阵天线测试方法，通过前述对相控阵天线测试系统的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中相控阵天线测试方法的实施方法，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种相控阵天线测试系统，包括天线承载台及喇叭承载台，其特征在于，包括：

天线夹具，设置在天线承载台上，包括被测天线连接端，所述天线夹具用以夹紧固定被测天线，且通过所述被测天线连接端与所述被测天线连接；

天线转台，设置在天线承载台上且与所述天线夹具连接，可用以带动所述天线夹具在水平面上呈圆周旋转；

对齐模块，固定设置在所述天线夹具上，用以发出一与被测天线的主波束方向匹配的对准射线；

至少一类喇叭夹具，设置在所述喇叭承载台的顶部位置，所述喇叭夹具包括喇叭接入端，用以夹紧一类喇叭并使其信号接收腔口的截面与水平面垂直，其中，每类喇叭夹具用以夹紧接收一类射频信号的喇叭，且每类喇叭夹具通过所述喇叭接入端与对应夹紧的喇叭连接；

滑轨，设置在所述喇叭承载台的底部位置，与所述至少一类喇叭夹具通过轨道滑动连接，所述滑轨的轨道水平呈直线状，且与所述天线承载台和喇叭承载台中心线的连线垂直；

控制器，与所述天线转台以及所述滑轨连接，用以控制所述天线转台的圆周旋转角度以及所述喇叭夹具的滑动距离；

信号源，通过所述被测天线连接端与所述被测天线连接，用以向所述被测天线发出预设信号；

频谱仪，与所述喇叭夹具连接，用以分析通过所述喇叭接收到的与所述预设信号对应的接收信号。

2.如权利要求1所述的天线测试系统，其特征在于，所述天线测试系统还包括：

电源，与所述天线承载台连接，用以向所述被测天线及所述对齐模块供电。

3.如权利要求1所述的天线测试系统，其特征在于，在所述天线承载台及喇叭承载台底部还设置有升降装置，用以分别带动所述天线承载台及喇叭承载台的高度升降。

4.如权利要求1所述的天线测试系统，其特征在于，在所述天线承载台及喇叭承载台底部还设置有滑轨装置或滑轮装置。

5.如权利要求1所述的天线测试系统，其特征在于，所述对齐模块具体为激光笔和/或红外线模块。

6.如权利要求1所述的天线测试系统，其特征在于，在所述天线夹具底部还设置有至少四个联动电机，以使所述天线夹具可相对于水平面发生-15度至15度的角度变化。

7.如权利要求1所述的天线测试系统，其特征在于，所述天线测试系统还包括：

至少一个控制盒，所述控制盒包括电源连接模块、网线连接模块、USB连接模块、控制信号连接端、射频连接端，所述电源连接模块将电源与所述天线承载台连通，用以向所述被测天线及所述对齐模块供电；所述网线连接模块将所述控制器经网络端与所述天线转台连接，还将所述信号源经网络端与所述被测天线连接端连接；所述控制信号连接端用以将所述控制器与所述天线转台连通；所述射频连接端用以将所述被测天线连接端与所述信号源连接；

其中，所述天线承载台及喇叭承载台设置在密封的暗室内，所述至少一个控制盒、所述控制器、所述信号源、以及所述频谱仪经所述至少一个控制盒设置在所述暗室外。

8.一种相控阵天线测试方法，应用于如权利要求1-7任一权利要求所述的测试系统，其特征在于，包括：

通过测试系统的控制器控制喇叭夹具在滑轨上滑动第一距离，以使对齐模块发出的对准射线与喇叭夹具的所在方向为相对且匹配；

通过所述控制器控制天线转台以其转轴为中心在平行于水平面的第一平面上按照第一步长在第一角度范围内转动，且每转动一次通过所述喇叭夹具上的喇叭在与该平面角度对应的方向上获取天线夹具上的待测天线发出的预设信号，获得与所述第一角度范围内每个平面角度分别对应的接收信号；

通过频谱仪分析所述每个平面角度分别对应的接收信号，获得所述待测天线的测试结果。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述天线夹具底部还设置有至少四个联动电机时，所述获得与所述第一角度范围内每个平面角度分别对应的接收信号，包括：

通过所述控制器控制天线转台在垂直于水平面的第二平面上按照第二步长在第二角度范围内转动，且每转动一次通过所述喇叭夹具上的喇叭在与该垂直角度对应的方向上获取一次所述待测天线发出的预设信号，获得与所述第二角度范围内每个垂直角度分别对应的接收信号，其中，所述第二平面在水平面上的投影相对于所述中心的平面角度为A；

将与所述第二角度范围内每个垂直角度分别对应的接收信号作为与所述A平面角度对应的接收信号。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，以所述天线夹具的转轴为圆心，所述第一角度范围为-90度至90度的角度范围，所述第二角度范围为-15度至15度的角度范围。