CN110609154B - 一种用于天线罩测试的转台 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于天线罩测试的转台，包括天线罩转台和天线转台；天线罩转台包括滚动轴、俯仰轴、U型支撑、上直线、上方位、垂直直线、下方位、支杆支撑、下直线；天线转台包括支杆直线、支杆方位、支杆、腕关节、三轴转台、两轴转台。下直线上表面安装下方位；下方位后侧连接支杆支撑，上表面安装上方位；上方位上表面安装垂直直线；垂直直线上表面安装上直线，上直线上表面安装U型支撑，俯仰轴安装在U型支撑两侧内框上，外环安装滚动轴。支杆直线安装在支杆支撑上，上面安装支杆方位，支杆一端安装在支杆方位上，另一端端面连接腕关节，三轴转台、两轴转台分别安装在腕关节上。通过模拟天线与天线罩的实际工作状态，实现三种不同类型天线罩的测试。

Description

一种用于天线罩测试的转台

技术领域

本发明涉及天线罩测试领域，通过多功能新型天线罩测试转台，可实现多种天线罩的电性能测试。

背景技术

天线罩作为飞行器控制系统重要的组成部分，其性能直接影响制导精度，因此在高性能的飞行器系统中，需要对天线罩的性能进行详细、精确的测量，以指导天线罩的设计。天线罩测试主要测试天线加罩前后的性能变化，当前针对天线罩测试技术国外对我国属于禁运状态，其核心点即为天线罩测试转台。

天线罩电性能测试通过天线罩测试转台模拟导引头天线及天线罩的实际工作状态，并辅以微波测试系统进行电性能测试。天线罩测试转台对飞行器工作状态的模拟逼真度决定了整个测试系统的测试准确度。不同型号的飞行器的工作方式是不同的，这就造成导引头天线及天线罩的位置关系及运动方式是多种多样。目前，天线罩测试转台的运动轴不超过8个，很难保证完全模拟各型号天线及天线罩的实际工作状态。当天线罩测试转台模拟的天线及天线罩状态与实际工作状态不完全一致时，在此种状态下得到的测试结果是不真实的，甚至会对天线罩的电性能进行误判。

天线罩测试的基本条件是：微波暗室、天线罩测试转台、微波测试系统和软件控制系统，其中微波暗室、微波测试系统和软件控制系统是通用的，而天线罩测试转台是专用的，天线罩测试转台基本只能适用1～2种天线罩测试方法，当前通用的天线罩测试方法有三种，而这就意味着采用不同的测试方法，需要在不同微波暗室内进行，由于微波暗室和微波测试系统的成本较高，且需要专用的测试场地，一般很难实现。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有技术的不足，设计一种用于天线罩测试的转台，该天线罩测试转台可以同时满足三种天线罩测试方法，实现适应各类不同天线罩的测试。

本发明的技术方案是：一种用于天线罩测试的转台，包括天线罩转台和天线转台；所述天线罩转台包括滚动轴、俯仰轴、支撑、上直线、上方位、垂直直线、下方位、支杆支撑和下直线；所述下直线为平行双导轨直线结构，平放于地面上；在下直线的上表面安装下方位机构；下方位后侧连接支杆支撑，下方位上表面安装上方位机构；上方位上表面安装垂直直线机构；垂直直线上表面安装上直线机构；所述上直线为平行双导轨直线结构，上表面安装支撑机构；俯仰轴机构安装在支撑上两侧内框上；支撑机构外环安装滚动轴机构；所述天线转台包括支杆直线、支杆方位、支杆、腕关节、三轴转台和两轴转台；所述支杆直线安装在支杆支撑上，支杆直线为平行双导轨直线形式；上面安装支杆方位机构，支杆一端连接在支杆方位机构上，另一端安装腕关节机构，三轴转台、两轴转台分别安装在腕关节上。

根据测试需求，选用三轴转台或两轴转台作为天线测试转台，将三轴转台或两轴转台安装在腕关节上；将被测天线安装在三轴转台或两轴转台上；通过支杆直线把支杆和腕关节平移进入或退出天线罩测试转台的支撑；通过支杆直线、支杆方位以及腕关节的配合作用，实现天线转台的避让。

所述将被测天线安装在三轴转台或两轴转台上具体为：选用三轴转台时，通过滚动轴调整天线的滚动角，通过方位轴调整天线的方位角，通过俯仰轴调整天线的俯仰角，把天线调整到指定的初始位置状态；选用两轴转台时，通过方位轴调整天线的方位角，通过俯仰轴调整天线的俯仰角，把天线调整到指定的初始位置状态。

在所述滚动轴的外环上安装天线罩，通过滚动轴调整天线罩的滚动角，通过俯仰轴调整天线罩的俯仰角，把天线罩调整到指定的位置状态。

所述俯仰轴带动天线罩做俯仰运动时，发生相心的偏移，此时通过上直线和垂直直线对相心进行补偿；在分动状态，支杆支撑上安装的天线转台通过下方位实现单独运动；在联动状态，天线转台和天线罩转台通过上方位实现同步运动；根据天线罩的长度尺寸，通过下直线前后移动，保证天线罩始终处于测试静区内。

所述的天线转台及天线罩转台为多功能模块组合方式，具体为：

组合一：天线转台及天线罩转台二者为联动状态；在联动模式下，天线转台和天线罩转台之间的相对位置固定不变；

组合二：天线转台及天线罩转台二者自始至终保持天线转台不运动，仅天线罩转台运动的状态；

组合三：天线转台及天线罩转台二者完全为分动状态；在分动模式下，天线转台和天线罩转台之间的相对位置可变化。

所述的天线罩转台和天线转台为分体结构形式。

所述的天线罩转台包含：天线罩滚动、天线罩俯仰、天线罩下直线偏移、天线罩方位四轴运动能力。

所述的天线罩转台支撑采用了U型结构形式。

所述的天线罩转台垂直直线采用了框架结构形式。

所述的天线罩转台上方位、下方位采用了同轴套装结构形式。

所述的天线罩转台增加上直线及垂直直线运动能力,能够实现相心补偿。

所述的支杆为倒L型结构形式，一端与腕关节连接，另一端与支杆方位连接。

所述的支杆能够与支杆方位拆分。

所述的天线转台为两种工作方式，一种为三轴转台，另一种为两轴转台。

所述的两轴转台包含：天线俯仰、天线方位两轴运动能力。

所述的三轴转台包含：天线滚动、天线俯仰、天线方位三轴运动。

所述的天线转台增加支杆直线、支杆方位运动能力，通过与腕关节配合能够实现避让。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1)现有天线罩测试转台通常只适用1～2种测试方法，本发明首次提出将天线罩测试转台设计为多功能模块组合方式，组合方式有三种，分别是：

组合一：天线转台及天线罩转台二者为联动状态；

组合二：保持天线转台不运动，仅天线罩转台运动的状态；

组合三：天线转台及天线罩转台二者完全为分动状态。

可以在一个微波暗室内实现三种不同的天线罩测试方法，节约了试验成本，也提升了利用率。

2)现有天线罩测试转台通常是一体结构形式，本发明将天线罩测试转台设计为分体结构形式，可以实现天线罩测试转台与天线测试转台的拆分和组合，为三种天线罩测试方法的实现打下良好的基础。

3)现有天线罩测试转台不能完全模拟导引头天线及天线罩的位置及运动关系，比如天线罩只能模拟滚动运动方式而没有俯仰运动方式。本发明设计的天线罩测试转台包含：滚动、俯仰、上直线偏移、上方位、下方位、垂直直线和下直线偏移七轴运动能力。本发明设计的天线测试转台包含：三轴转台、两轴转台、腕关节、方位和直线偏移八轴运动能力，实现了完全模拟导引头天线及天线罩的位置及运动关系，为准确测试天线罩的电性能打下了良好的基础。

4)在测试相控阵天线罩时现有天线罩测试转台不具备相心补偿，本发明首次提出并设计了上直线及垂直直线运动能力,能够实现相心补偿，从而避免天线及天线罩在测试过程中由于相对运动而发生相心偏移，保证测试相心的始终不变，为准确测试天线罩的电性能打下了良好的基础。

5)现有天线罩测试转台不具备整体水平直线偏移能力，本发明设计了天线罩下直线偏移运动能力,实现天线罩整体的直线运动，在测试长度较长的天线罩时能够保证被测天线罩始终处于测试静区内。

6)现有天线罩测试转台不具备垂直直线偏移能力，本发明设计了天线罩垂直直线偏移运动能力,实现天线罩整体的垂直直线运动。垂直直线采用了框架结构形式，即减轻了重量，也避免由于金属结构件的反射对天线罩测试精度的影响。

7)现有天线罩测试转台由于天线在天线罩内大角度运转是会与天线罩相撞，在一定程度上限制了天线的扫描角。本发明首次在天线转台中提出并设计了腕关节，与支杆直线、支杆方位配合避免天线及天线罩在测试过程中相撞，实现了天线扫描角扩展。

8)现有天线罩测试转台中只具备一种工作方式，本发明在天线转台中提出并设计两种工作方式，一种为三轴转台，另一种为两轴转台，可实现对各种不同天线及天线罩的测试。

附图说明

图1为本发明的侧示意图；

图2为本发明的后示意图；

图3为本发明的天线罩转台分解示意图；

图4为本发明的天线转台分解示意图；

图5为本发明的天线罩方位的同轴套装结构示意图；

图6为本发明的避让原理图；

图7为本发明的相位补偿原理图。

具体实施方式

如图1-图2所示，本发明一种用于天线罩测试的转台包含天线罩转台1和天线转台2两部分；如图3所示，天线罩转台由滚动轴101、俯仰轴102、U型支撑103、上直线104、上方位105、垂直直线106、下方位107、支杆支撑108、下直线109组成；如4所示，天线转台由支杆直线201、支杆方位202、支杆203、腕关节204、三轴转台205、两轴转台组成206。天线罩转台1的下直线109平放于地面，为平行双导轨直线形式，可实现其上安装的天线罩转台和天线转台的整体水平平移；如图3所示，在下直线109的上表面安装下方位107机构，下方位107后侧连接支杆支撑108，支杆支撑用于安装天线转台2，可实现其上安装的天线转台沿方位向独立运转；下方位107上表面安装上方位105机构，可实现其上安装的天线罩转台沿方位向单独运转，当天线罩转台与天线转台联动时，可实现其上安装的天线罩转台与天线转台同步沿方位向运转；上方位105上表面安装垂直直线106机构，可实现其上安装的天线罩转台沿垂直向运动；垂直直线106上表面安装上直线104机构，上直线104为平行双导轨直线形式，可实现其上安装的天线罩转台沿水平向运动；上直线104上表面安装U型支撑103机构，用于支撑天线罩俯仰轴102机构和滚动轴101机构，采用U型结构形式一方面方便测试天线进入或退出天线罩，另一方面减小金属反射体，降低对天线罩电性能测试的影响；俯仰轴102机构安装在U型支撑上103两侧内框上，可实现被测天线罩沿俯仰向运动；U型支撑103机构外环安装滚动轴101机构，可实现被测天线罩沿滚动向运动。如图4所示，天线转台2的支杆直线201安装在支杆支撑108上，支杆直线201为平行双导轨直线形式，可实现其上安装的天线转台沿水平向运动；上面安装支杆方位202机构，可实现其上安装的天线转台沿方位向运动；支杆203一端连接在支杆方位202机构上，支杆203为到L结构形式，可实现其上安装的天线转台伸入被测天线罩而不与天线罩转台相撞；支杆203另一端安装腕关节204机构，即作为三轴转台205、两轴转台206安装平台，又可实现其上安装的天线转台的规避运转；三轴转台包括滚动、方位、俯仰共三轴；两轴转台包括方位、俯仰共两轴。

根据测试需求，选用三轴转台205或两轴转台206作为天线测试转台，将三轴转台205或两轴转台206安装在腕关节204上。将被测天线安装在三轴转台205或两轴转台206上，选用三轴转台205时，通过滚动轴在0～360°范围内调整天线的滚动角，通过方位轴在±60°范围内调整天线的方位角，通过俯仰轴在±8°范围内调整天线的俯仰角，把天线调整到指定的初始位置状态。选用两轴转台206时，通过方位轴在70°～-6°范围内调整天线的方位角，通过俯仰轴在±70°范围内调整天线的俯仰角，把天线调整到指定的初始位置状态。再通过支杆直线201把支杆203和腕关节204平移进入或退出被测天线罩。当天线的扫描范围大于±30°时，天线运转过程中天线挂臂将与天线罩相撞，影响天线的运转角度，如图6所示，通过支杆直线201、支杆方位202以及腕关节204的配合作用，支杆直线201在0～200mm范围内移动，支杆方位202在0～360°范围内运转，腕关节204在±45°范围内运转，是天线罩测试转台具备避让能力，可实现了天线罩宽角域扫描能力，扩大了测试范围。

在滚动轴101的外环上安装天线罩，通过滚动轴101在0～360°范围内调整天线罩的滚动角，通过俯仰轴102在-50°～+50°范围内调整天线罩的俯仰角，把天线罩调整到指定的位置状态。在相控阵天线罩测试中，天线与天线罩是固连的，俯仰轴102带动天线罩做俯仰运动时，天线的相心会随之产生位移，为保证相控阵天线的测试相心始终不变，如图7所示，此时通过移动上直线104和垂直直线106对相心进行补偿，上直线104运动范围：±200mm，垂直直线106运动范围：-650～+380mm，使相控阵天线的相心在测试过程中始终别总吃一致，使天线罩测试转台具备相心补偿功能，从而保证天线罩测试精度。如图5所示，天线罩转台上方位105和下方位107采用同轴套装的结构形式，通过离合器实现上方位105和下方位107的分动及联动；在分动状态下，支杆支撑108上安装的天线转台2通过下方位107实现在0～360°范围内运动；在联动状态下，天线转台2和天线罩转台1通过上方位105实现在0～360°范围内同步运动。根据天线罩的长度尺寸，通过下直线109前后移动，运动范围：-1500.0mm～+1500.0mm，保证天线罩始终处于测试静区内。

天线罩滚动、俯仰、方位转动以及L支杆旋转采用伺服电机配合新型高效直角齿轮箱完成驱动。天线罩升降运动通过伺服电机和滚珠丝杠进行驱动承载，导轨滑块完成运动导向。天线罩上直线和下直线运动均通过齿轮齿条进行传动。负载安装在滚动轴的连接工装上。

本发明中天线测试转台中的三轴天线转台、两轴天线转台各个轴均采用相同的结构原理，轴系采用背靠背方式的角接触球轴承加辅助支撑组成轴系，进一步提高了轴系的回转精度和工作稳定性，满足技术要求中回转精度的要求。通过伺服电机与减速齿齿轮传动提供驱动力矩，齿轮安装在轴系上，通过角度编码器提供位置反馈信号。L支杆旋转采用伺服电机配合新型高效直角齿轮箱完成驱动。

本发明中天线罩测试转台的滚动、俯仰、方位转动以及L支杆旋转采用伺服电机配合新型高效直角齿轮箱完成驱动。滚动采用高精密机械轴承组成，由带外涡轮式四点接触球轴承组成，伺服电机加减速机构提供转动力矩，减速传动齿轮作为传动机构；俯仰采用伺服电机提供转动动力，法兰输出直角精密齿轮箱作为传动机构，一对角接触球轴承提供转动轴系，在俯仰基座侧面设计限位机构；方位采用伺服电机提供转动动力，减速传动齿轮作为传动机构，转台组合轴承提供转动轴系。天线罩测试转台的升降运动通过伺服电机和滚珠丝杠进行驱动承载，导轨滑块完成运动导向。天线罩测试转台的上直线和下直线由伺服电机配合滑块导轨完成运动。各框架电机上均装有抱闸装置，以方便运输及负载安装。在工作台基准面上预留安装孔，以便于用户产品的安装。直线运动部分安装有拖链，避免了由于设备运动引起的线缆缠绕问题。

本发明以天线罩测试转台的滚动轴、俯仰轴、上方位、下方位、上直线、下直线、和垂直直线；三轴天线转台、两轴天线转台为例，说明“多功能新型天线罩测试转台”的具体实施方式。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种用于天线罩测试的转台，其特征在于：包括天线罩转台(1)和天线转台(2)；所述天线罩转台(1)包括滚动轴(101)、俯仰轴(102)、支撑(103)、上直线(104)、上方位(105)、垂直直线(106)、下方位(107)、支杆支撑(108)和下直线(109)；所述下直线(109)为平行双导轨直线结构，平放于地面上；在下直线(109)的上表面安装下方位(107)机构；下方位(107)后侧连接支杆支撑(108)，下方位(107)上表面安装上方位(105)机构；上方位(105)上表面安装垂直直线(106)机构；垂直直线(106)上表面安装上直线(104)机构；所述上直线(104)为平行双导轨直线结构，上表面安装支撑(103)机构；俯仰轴(102)机构安装在支撑上(103)两侧内框上；支撑(103)机构外环安装滚动轴(101)机构；所述天线转台(2)包括支杆直线(201)、支杆方位(202)、支杆(203)、腕关节(204)、三轴转台(205)和两轴转台(206)；所述支杆直线(201)安装在支杆支撑(108)上，支杆直线(201)为平行双导轨直线形式；上面安装支杆方位(202)机构，支杆(203)一端连接在支杆方位(202)机构上，另一端安装腕关节(204)机构，三轴转台(205)、两轴转台(206)分别安装在腕关节(204)上；

根据测试需求，选用三轴转台(205)或两轴转台(206)作为天线测试转台，将三轴转台(205)或两轴转台(206)安装在腕关节(204)上；将被测天线安装在三轴转台(205)或两轴转台(206)上；通过支杆直线(201)把支杆(203)和腕关节(204)平移进入或退出天线罩测试转台(1)的支撑(103)；通过支杆直线(201)、支杆方位(202)以及腕关节(204)的配合作用，实现天线转台的避让；

所述将被测天线安装在三轴转台(205)或两轴转台(206)上具体为：选用三轴转台(205)时，通过滚动轴调整天线的滚动角，通过方位轴调整天线的方位角，通过俯仰轴调整天线的俯仰角，把天线调整到指定的初始位置状态；选用两轴转台(206)时，通过方位轴调整天线的方位角，通过俯仰轴调整天线的俯仰角，把天线调整到指定的初始位置状态；

在所述滚动轴(101)的外环上安装天线罩，通过滚动轴(101)调整天线罩的滚动角，通过俯仰轴(102)调整天线罩的俯仰角，把天线罩调整到指定的位置状态。

2.根据权利要求1所述的一种用于天线罩测试的转台，其特征在于：所述俯仰轴(102)带动天线罩做俯仰运动时，发生相心的偏移，此时通过上直线(104)和垂直直线(106)对相心进行补偿；在分动状态，支杆支撑(108)上安装的天线转台(2)通过下方位(107)实现单独运动；在联动状态，天线转台(2)和天线罩转台(1)通过上方位(105)实现同步运动；根据天线罩的长度尺寸，通过下直线(109)前后移动，保证天线罩始终处于测试静区内。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种用于天线罩测试的转台，其特征在于：所述的天线转台及天线罩转台为多功能模块组合方式，具体为：

组合一：天线转台(2)及天线罩转台(1)二者为联动状态；在联动模式下，天线转台和天线罩转台之间的相对位置固定不变；

组合二：天线转台(2)及天线罩转台(1)二者自始至终保持天线转台(2)不运动，仅天线罩转台(1)运动的状态；

组合三：天线转台(2)及天线罩转台(1)二者完全为分动状态；在分动模式下，天线转台和天线罩转台之间的相对位置可变化。

4.根据权利要求3所述的一种用于天线罩测试的转台，其特征在于：所述的天线罩转台(1)和天线转台(2)为分体结构形式。

5.根据权利要求3所述的一种用于天线罩测试的转台，其特征在于：所述支撑(103)采用U型结构形式。

6.根据权利要求1所述的一种用于天线罩测试的转台，其特征在于：所述垂直直线(106)采用框架结构形式。

7.根据权利要求1所述的一种用于天线罩测试的转台，其特征在于：所述上方位(105)、下方位(107)采用同轴套装结构形式。

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