CN110308334A - 一种旋转关节驻波比及插损测试方法 - Google Patents

Abstract

一种旋转关节驻波比及插损测试方法，选取3个旋转关节作为测试组，测试组中的旋转关节两两配对测试，根据参数传递关系，对测试数据进行综合处理能同时获得3个旋转关节的性能参数。本发明可以快速、准确获取多个旋转关节不同旋转角度下的插损、驻波比等性能指标，提高了测量精度和测试效率。

Description

一种旋转关节驻波比及插损测试方法

技术领域

本发明涉及一种旋转关节驻波比及插损测试方法，可直接应用于旋转关节转动性能参数的测试。

背景技术

旋转关节是机械扫描式雷达、干扰机等天线馈电系统中的重要核心器件，主要用于雷达、通信中的旋转天线与固定收、发设备间的连接，要求360°连续旋转，作用是在天线360°连续旋转扫描时，实现旋转端和固定端射频信号连续、稳定的传输，既要满足转动灵活、结构可靠要求，又要满足插损、驻波比等电气指标要求。因此需要严格控制旋转关节插损、驻波比在不同旋转角度的起伏，从而必须对转动情况下的性能参数进行精确的测量。

目前旋转关节性能参数在不同旋转角度的起伏一般是通过矢量网络分析仪来进行测量，矢量网络分析仪的一端与旋转关节的固定端连接，进行某一旋转角度下旋转关节性能参数的测量，再通过改变旋转角度，进行其他旋转角度的测量，这种测量方法存在以下不足：

1)要想测量360°范围内的性能参数变化规律，在某一旋转角度下测量一组参数后，如果直接通过旋转角度，一则转动角度只能进行小角度变化，否则会引起测试线缆和仪器损伤，二则，转动引起的误差会降低测量精度；

2)通过不断连接、测量、变换角度、再连接测量的方式只能获取数量有限的旋转角度下的测量结果，测量角度样本少，而且连接的可重复精度也会降低测量精度，另外，工作量大，操作繁杂；

3)难以获得不同温度下360°范围内的性能参数变化规律。

西安艾力特电子实业有限公司CN201610020344.8号专利公开了一种测试毫米波旋转关节变化量的装置及方法。该装置与矢量网络分析仪的测试端口连接用于测试毫米波旋转关节的变化量，包括第一毫米波旋转关节和第二毫米波旋转关节，所述的第一毫米波旋转关节和第二毫米波旋转关节通过连接器相互连接，所述的连接器的一端与第一毫米波旋转关节的旋转端固定连接，连接器的另一端与第二毫米波旋转关节旋转端固定连接，通过旋转连接器，第一毫米波旋转关节和第二毫米波旋转关节与连接器同步旋转。该装置有效的解决了毫米波旋转关节测试变化量不准确的难题，使测试结果更能准确的反应产品的真实情况。该方法存在以下问题：该方法测量结果是两个旋转关节的平均性能参数，与产品的实际情况依然存在一定的偏差。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种旋转关节驻波比及插损测试方法，解决测量准确性和可行性问题，从而为获取不同温度下转动情况下旋转关节的性能参数提供了基础，为应用旋转关节的系统提供了旋转关节测试数据库，进而为系统采取补偿等处理方法提供了数据，创造了条件。

本发明的技术方案是：

一种旋转关节驻波比及插损测试方法，包括步骤如下：

1)选取3个待测试的旋转关节，分别作为旋转关节N1、旋转关节N2和旋转关节N3，所述每个旋转关节有一个固定端和一个旋转端，所述旋转端能够绕旋转关节的轴线相对转动；

2)将旋转关节N1的旋转端相对于旋转关节N1固定端旋转角度并将旋转关节N2的旋转端相对于旋转关节N2固定端旋转角度然后将旋转关节N1的旋转端和旋转关节N2的旋转端通过连接器连接形成组合体T1；最后将旋转关节N1的固定端和旋转关节N2的固定端分别连接矢量网络分析仪的测试端口；

3)利用所述矢量网络分析仪获得组合体T1的电参数，所述电参数包括：输入驻波比、输出驻波比、正向插损、反向插损；

4)将旋转关节N2的旋转端相对于旋转关节N2固定端旋转角度并将旋转关节N3的旋转端相对于旋转关节N3固定端旋转角度然后将旋转关节N2的旋转端和旋转关节N3的旋转端通过连接器连接形成组合体T2；最后将旋转关节N2的固定端和旋转关节N3的固定端分别连接矢量网络分析仪的测试端口；

5)利用所述矢量网络分析仪获得组合体T2的电参数；

6)将旋转关节N3的旋转端相对于旋转关节N3固定端旋转角度并将旋转关节N1的旋转端相对于旋转关节N1固定端旋转角度然后将旋转关节N3的旋转端和旋转关节N1的旋转端通过连接器连接形成组合体T3；最后将旋转关节N3的固定端和旋转关节N1的固定端分别连接矢量网络分析仪的测试端口；

7)利用所述矢量网络分析仪获得组合体T3的电参数；

8)根据步骤3)获得的组合体T1的电参数、步骤5)获得的组合体T2的电参数和步骤7)获得的组合体T3的电参数，确定旋转关节N1、旋转关节N2和旋转关节N3的电参数。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1)本发明方法选取3个旋转关节作为测试组，测试组中的旋转关节两两配对测试，根据参数传递关系，对测试数据进行综合处理能同时获得3个旋转关节的性能参数；

2)本发明采用两个旋转关节通过连接器连接的测试方式，一次安装能够获得多个角度的测试结果，后期统一数据处理，起到了简化测试流程和步骤、提高测量精度、提高测试效率的作用；

3)本发明可以快速、准确获取同一温度下3个旋转关节不同旋转角度下性能参数，为准确、快速获取不同温度、不同旋转角度下旋转关节性能参数提供了基础，创造了条件。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为本发明旋转关节测试示意；

图3为本发明旋转关节旋转端相对于旋转关节固定端旋转角度示意图；

图4为本发明组合体T1测试流程图。

具体实施方式

驻波比和插损是旋转关节的核心、关键性能指标，准确获取旋转关节不同角度下的驻波比和插损是判断旋转关节是否满足设计要求的基础，是掌握其技术状态、定位故障、验证更改措施的关键，贯穿于产品设计、调试、试验、验收和使用各个阶段，同时也为系统使用旋转关节，补偿其不同角度下插损相比于理想值的误差提供了可能和数据。

采用本发明的方法，可以通过三次连接操作和测量，经过数据处理，就可以准确获取三个旋转关节不同角度下的驻波比和插损指标，极大地减少了拆卸、装配等操作步骤，减少了测量误差，提高了测量精度和测试效率，也为把产品放进温箱获取不同温度下旋转关节不同旋转角度下的驻波比和插损性能参数提供了可能，采用传统方法，一个温度、一个角度就需要拆卸、装配、测量一次，实际上无法实现获取温箱内旋转关节不同旋转角度下的驻波比和插损性能参数。

本发明通过三个旋转关节某一角度的测量和两两配对不同角度测量，再通过数据分析处理的方法，来获取三个旋转关节转动情况下准确的性能参数，用于测试旋转关节驻波比和插损的性能测试，有效的解决了毫米波旋转关节测试变化量不准确的难题，使测试结果更能准确的反应产品的真实情况。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的描述。

如图1所示，本发明一种旋转关节驻波比及插损测试方法，包括步骤如下：

1)选取3个待测试的旋转关节，分别作为旋转关节N1、旋转关节N2和旋转关节N3。所述每个旋转关节有一个固定端和一个旋转端，所述旋转端能够绕旋转关节的轴线相对转动；如图3所示，以旋转关节N1固定端口面垂直中心线为基准，从旋转关节N1旋转端向旋转关节N1固定端看去，逆时针为正向，旋转端定位基准线相对于固定端垂直中心线的角度定义为旋转角度。

2)如图2、图4所示，将旋转关节N1的旋转端相对于旋转关节N1固定端旋转角度并将旋转关节N2的旋转端相对于旋转关节N2固定端旋转角度然后将旋转关节N1的旋转端和旋转关节N2的旋转端通过连接器连接形成组合体T1；形成的组合体实现两个旋转关节旋转端同步旋转，可实现360°范围内任意角度停止，最后将旋转关节N1的固定端和旋转关节N2的固定端分别连接矢量网络分析仪的测试端口；

3)利用所述矢量网络分析仪获得组合体T1的电参数，所述电参数包括：输入驻波比、输出驻波比、正向插损、反向插损；然后将组合体T1的两个旋转关节的旋转端变换一个角度，利用所述矢量网络分析仪获得组合体T1的电参数；重复变换角度，从而获取360°范围内T1的每个角度的电参数；

4)将旋转关节N2的旋转端相对于旋转关节N2固定端旋转角度并将旋转关节N3的旋转端相对于旋转关节N3固定端旋转角度然后将旋转关节N2的旋转端和旋转关节N3的旋转端通过连接器连接形成组合体T2；最后将旋转关节N2的固定端和旋转关节N3的固定端分别连接矢量网络分析仪的测试端口；

5)利用所述矢量网络分析仪获得组合体T2的电参数；

6)将旋转关节N3的旋转端相对于旋转关节N3固定端旋转角度并将旋转关节N1的旋转端相对于旋转关节N1固定端旋转角度然后将旋转关节N3的旋转端和旋转关节N1的旋转端通过连接器连接形成组合体T3；最后将旋转关节N3的固定端和旋转关节N1的固定端分别连接矢量网络分析仪的测试端口；

7)利用所述矢量网络分析仪获得组合体T3的电参数；

8)根据步骤3)获得的组合体T1的电参数、步骤5)获得的组合体T2的电参数和步骤7)获得的组合体T3的电参数，确定旋转关节N1、旋转关节N2和旋转关节N3的电参数。所述确定每个旋转关节电参数的方法，具体为：

x₁＝1-x₅x₇，x₂＝1-x₅x₉，x₃＝1-x₆x₇，

其中，表示组合体T1的输入驻波比，表示组合体T1的输出驻波比，表示组合体T2的输入驻波比，表示组合体T2的输出驻波比，表示组合体T3的输入驻波比，表示组合体T3的输出驻波比；

表示组合体T1输入反射系数，表示T1输出反射系数，表示组合体T1正向传输系数，表示组合体T1反向传输系数；表示组合体T2输入反射系数，表示组合体T2输出反射系数，表示组合体T2正向传输系数，表示组合体T2反向传输系数；表示组合体T3输入反射系数，表示组合体T3输出反射系数，表示组合体T3正向传输系数，表示组合体T3反向传输系数；

表示组合体T1正向插损，表示组合体T1反向插损,表示组合体T2正向插损，表示组合体T2反向插损，表示组合体T3正向插损，表示组合体T3反向插损；

表示旋转关节N1的输入驻波比，表示旋转关节N1的输出驻波比，表示旋转关节N1的正向插损，表示旋转关节N1的反向插损；

表示旋转关节N2的输入驻波比，表示旋转关节N2的输出驻波比，表示旋转关节N2的正向插损，表示旋转关节N2的反向插损；

表示旋转关节N3的输入驻波比，表示旋转关节N3的输出驻波比，表示旋转关节N3的正向插损，表示旋转关节N3的反向插损。

实施例

1)如图2所示，获取旋转关节N1和旋转关节N2的组合体T1，在旋转关节N1旋转角度为旋转关节N2的旋转角度为时， 其中，表示组合体T1输入驻波比，表示组合体T1输出驻波比，表示组合体T1正向插损，表示组合体T1反向插损，上述组合体T1的电参数利用矢量网络分析仪获得。表示旋转关节N1的旋转角度为θ_i，表示旋转关节N2的旋转角度为θ_j，0°≤θ_i,θ_j<360；

获取旋转关节N2和旋转关节N3的组合体T2，在旋转关节N2旋转角度为旋转关节N3的旋转角度为时， 其中，表示组合体T2输入驻波比，表示组合体T2输出驻波比，表示组合体T2正向插损，表示组合体T2反向插损，上述组合体T2的电参数利用矢量网络分析仪获得。表示旋转关节N3的旋转角度为θ_k，0°≤θ_k<360°；

获取旋转关节N3和旋转关节N1的组合体T3，在旋转关节N3旋转角度为旋转关节N1的旋转角度为时， 物理量。其中，表示组合体T3输入驻波比，表示组合体T3输出驻波比，表示组合体T3正向插损，表示组合体T3反向插损；上述组合体T3的电参数利用矢量网络分析仪获得。

2)根据步骤1)获取的组合体T1、T2、T3的输入驻波比、输出驻波比、反向插损和正向插损物理量，建立输入驻波比和输入反射系数、输出驻波比和输出反射系数，反向插损和反向传输系数、正向插损和正向传输系数的模型；

其中，表示组合体T1输入反射系数，表示组合体T1输出反射系数，表示组合体T1正向传输系数，表示组合体T1反向传输系数；表示组合体T2输入反射系数，表示组合体T2输出反射系数，表示组合体T2正向传输系数，表示组合体T2反向传输系数；表示组合体T3输入反射系数，表示组合体T3输出反射系数，表示组合体T3正向传输系数，表示组合体T3反向传输系数；

3)根据步骤2)建立的输入驻波比和输入反射系数、输出驻波比和输出反射系数，反向插损和反向传输系数、正向插损和正向传输系数模型，确定组合体T1、T2、T3的

4)根据步骤3)获取的物理量和a₇～a₁₂与这些物理量的关系，获取a₇～a₁₂：

5)根据步骤3)获取的组合体T1的物理量组合体T2的物理量组合体T3的物理量建立计算a1～a6模型；

6)根据步骤5)建立的计算a1～a6模型，确定a₁～a₆物理量：

a₁＝0.95446，a₂＝0.93974，a₃＝0.91904，

a₄＝0.94353，a₅＝0.92898，a₆＝0.90852；

7)根据步骤6)确定的a₁～a₆物理量，步骤4)获取的物理量a7～a12，建立计算x4～x9模型：

8)根据步骤7)建立的x₄～x₉模型，确定x₄～x₉物理量。其中，表示旋转关节N1的输入反射系数，表示旋转关节N2的输入反射系数，表示旋转关节N3的输入反射系数，表示旋转关节N1的输出反射系数，表示旋转关节N2的输出反射系数，表示旋转关节N3的输出反射系数。

x₄＝0.05123，x₅＝0.08758，x₆＝0.13174，

x₇＝0.06798，x₈＝0.11222，x₉＝0.14852，

9)根据步骤8)获取的x4～x9物理量，建立计算x1～x3模型：

x₁＝1-x₅x₇，x₂＝1-x₅x₉，x₃＝1-x₆x₇；

10)根据步骤9)建立的x1～x3模型，确定x1～x3物理量：

x₁＝0.99405，x₂＝0.98702，x₄＝0.99105；

11)根据步骤10)获取的x1～x3物理量，建立计算模型：

其中，表示旋转关节N1的反向传输系数，表示旋转关节N1的正向传输系数，表示旋转关节N2的反向传输系数，表示旋转关节N2的正向传输系数，表示旋转关节N3的反向传输系数，表示旋转关节N3的正向传输系数；

12)根据步骤11)建立的计算模型，确定物理量：

13)根据步骤12)和步骤8)的结果，获得了三个旋转关节N1在旋转角度为旋转关节N2在旋转角度为旋转关节N3在旋转角度为下的所有S参数：

14)根据步骤13)的结果以及反射系数和驻波比的关系、传输系数和插损的关系，即可获得三个旋转关节N1在旋转角度为旋转关节N2在旋转角度为旋转关节N3在旋转角度为下的输入输出驻波比，插损。

其中，表示旋转关节N1的输入驻波比，表示旋转关节N1的输出驻波比，表示旋转关节N1的正向插损，表示旋转关节N1的反向插损；

表示旋转关节N2的输入驻波比，表示旋转关节N2的输出驻波比，表示旋转关节N2的正向插损，表示旋转关节N2的反向插损；

表示旋转关节N3的输入驻波比，表示旋转关节N3的输出驻波比，表示旋转关节N3的正向插损，表示旋转关节N3的反向插损。

15)变换旋转关节1的角度重复步骤2)-14)，即可获得其他角度下三个旋转关节N1、N2、N3的输入驻波比、输出驻波比、反向插损、正向插损参数。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.一种旋转关节驻波比及插损测试方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)选取3个待测试的旋转关节，分别作为旋转关节N1、旋转关节N2和旋转关节N3，所述每个旋转关节有一个固定端和一个旋转端，所述旋转端能够绕旋转关节的轴线相对转动；

2)将旋转关节N1的旋转端相对于旋转关节N1固定端旋转角度并将旋转关节N2的旋转端相对于旋转关节N2固定端旋转角度然后将旋转关节N1的旋转端和旋转关节N2的旋转端通过连接器连接形成组合体T1；最后将旋转关节N1的固定端和旋转关节N2的固定端分别连接矢量网络分析仪的测试端口；

3)利用所述矢量网络分析仪获得组合体T1的电参数，所述电参数包括：输入驻波比、输出驻波比、正向插损、反向插损；

4)将旋转关节N2的旋转端相对于旋转关节N2固定端旋转角度并将旋转关节N3的旋转端相对于旋转关节N3固定端旋转角度然后将旋转关节N2的旋转端和旋转关节N3的旋转端通过连接器连接形成组合体T2；最后将旋转关节N2的固定端和旋转关节N3的固定端分别连接矢量网络分析仪的测试端口；

5)利用所述矢量网络分析仪获得组合体T2的电参数；

6)将旋转关节N3的旋转端相对于旋转关节N3固定端旋转角度并将旋转关节N1的旋转端相对于旋转关节N1固定端旋转角度然后将旋转关节N3的旋转端和旋转关节N1的旋转端通过连接器连接形成组合体T3；最后将旋转关节N3的固定端和旋转关节N1的固定端分别连接矢量网络分析仪的测试端口；

7)利用所述矢量网络分析仪获得组合体T3的电参数；

8)根据步骤3)获得的组合体T1的电参数、步骤5)获得的组合体T2的电参数和步骤7)获得的组合体T3的电参数，确定旋转关节N1、旋转关节N2和旋转关节N3的电参数。

2.根据权利要求1所述的一种旋转关节驻波比及插损测试方法，其特征在于，所述步骤8)确定每个旋转关节电参数的方法，具体为：

x₆＝a₈-a₃a₆x₅，x₄＝a₉-a₁a₄x₆，

x₈＝a₁₀-a₂a₅x₇，x₉＝a₁₂-a₃a₆x₇，

x₁＝1-x₅x₇，x₂＝1-x₅x₉，x₃＝1-x₆x₇，

其中，表示组合体T1的输入驻波比，表示组合体T1的输出驻波比，表示组合体T2的输入驻波比，表示组合体T2的输出驻波比，表示组合体T3的输入驻波比，表示组合体T3的输出驻波比；表示组合体T1正向插损，表示组合体T1反向插损,表示组合体T2正向插损，表示组合体T2反向插损，表示组合体T3正向插损，表示组合体T3反向插损；

表示旋转关节N1的输入驻波比，表示旋转关节N1的输出驻波比，表示旋转关节N1的正向插损，表示旋转关节N1的反向插损；

表示旋转关节N2的输入驻波比，表示旋转关节N2的输出驻波比，表示旋转关节N2的正向插损，表示旋转关节N2的反向插损；

表示旋转关节N3的输入驻波比，表示旋转关节N3的输出驻波比，表示旋转关节N3的正向插损，表示旋转关节N3的反向插损。