CN112763822A - 一种天线抗干扰测量装置及测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种天线抗干扰测量装置及测量系统，涉及智能天线技术领域。可以利用天线抗干扰测量装置模拟各个来波方向的干扰信号，以有效的获得天线的方向图参数，也就是说，在不依赖后端数据处理系统的情况下，可以提高天线抗干扰测量结果的准确性。该天线抗干扰测量装置包括第一转动件、第二转动件、期望信号发射机构和干扰信号发射机构。第一转动件能够在铅锤面内转动。第二转动件能够在铅锤面内转动且不与第一转动件碰撞。期望信号发射机构设置在第一转动件远离承载面的一端。干扰信号发射机构设置在第二转动件远离承载面的一端。

Description

一种天线抗干扰测量装置及测量系统

技术领域

本发明涉及智能天线技术领域，特别是涉及一种天线抗干扰测量装置及测量系统。

背景技术

随着智能天线技术的不断完善与深入，各国研究机构纷纷提出了有关该技术及其测量方面的研究计划，近年来智能天线相关技术迅速发展。

英国Spirent公司的天线阵测量设备包括GSS7790、GSS8700(天线阵测量设备的具体型号)。当前的天线阵测量系统使用多台级联在一起的GSS8700天线阵测量设备，组成阵列模拟源(模拟源可以同时向天线发送导航信号和干扰信号)。该天线阵测量系统可以模拟7阵元信号，7阵元模拟信号由PC端软件控制，以构建出各种信号干扰布局等场景，提供对阵列天线空域抗干扰测量和研究的支持。

由GSS8700天线阵测量设备构成的阵列模拟源是整个天线阵测量系统的核心设备，上述核心设备是在通用GSS8000模拟源系列的基础上嵌入了干扰生成模块，该干扰生成模块可同时产生导航和干扰信号。也就是说，GSS8700天线阵测量设备可以在PC端软件的控制下产生GPS L1/L2频点的导航信号及GPSL1/L2频点的干扰信号。由GSS8700天线阵测量设备构成的模拟源经过了精确的测量，从而可以保证天线阵测量系统的精度和有效性。

英国牛津大学的研究人员开发了一种针对智能天线的测量系统，该系统可以用于校正输入信号失真。

新加坡通信设备与技术研究机构研制出一种扇形化智能天线测量系统，该系统基于平面扫描法，可以测量智能天线外任意平面上的方向图。

而采用上述测量设备或测量系统对智能天线进行抗干扰测量时，均需要与收发器相连，利用智能天线后端数字处理器在收发器上检测得到误码率，用作调节智能天线各路信号权重的重要参数W。计量天线的方向图以及其它辐射特性参数时，智能天线都需要依靠其后端数据处理系统。智能天线会根据不同的期望信号、干扰来波信号的方向产生相应的主波束和凹陷，这些都将影响到智能天线的波束赋形。传统的方法主要依靠模拟波束信号的输入在后端数字处理部分完成波束的形成工作，其结果与实际工作有一定偏差。

而且，采用对智能天线的抗干扰能力进行测量时，需要依据现有GJB5410-2005电磁兼容测量天线的天线系数校准规范标准进行，但是，上述测量设备或测量系统在实际应用时所要求的条件无法匹配上述规范标准所要求的条件。传统微波暗室为模拟多个来波方向以满足智能天线抗干扰测量的要求需要在暗室的多个区域设置收发器，增加了测试成本的同时由于多个装置影响了测试环境。同时收发器的设置受到场地和移动条件的限制，无法模拟任意来波方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天线抗干扰测量装置及测量系统，可以利用天线抗干扰测量装置模拟各个来波方向的干扰信号，以有效的获得天线的方向图参数，也就是说，在不依赖后端数据处理系统的情况下，可以提高天线抗干扰测量结果的准确性。

第一方面，本发明提供一种天线抗干扰测量装置，该天线抗干扰测量装置包括第一转动件、第二转动件、期望信号发射机构和干扰信号发射机构。第一转动件能够在铅锤面内转动。第二转动件能够在铅锤面内转动且不与第一转动件碰撞。期望信号发射机构设置在第一转动件远离承载面的一端。干扰信号发射机构设置在第二转动件远离承载面的一端。

采用上述技术方案的情况下，本发明提供的天线抗干扰测量装置，在实际应用，可以将待测量天线放置在天线抗干扰测量装置的下方，测试时，由第一转动件带动期望信号发射机构在铅锤面内转动，由第二转动件带动干扰信号发射机构在不与第一转动件发生干涉的另一铅锤面内转动，而且在转动的过程中，期望信号发射机构持续向位于下方的待测量天线发射测试信号，干扰信号发射机构持续向位于下方的待测量天线发射干扰信号。基于此，待测量天线在接收各个来波方向的期望信号的同时，还可以同时接收各个来波方向的干扰信号。待测量天线在实时接收各个来波方向的期望信号和干扰信号的基础上，可以利用现有任意一种技术获得待测量天线的方向图参数。相对于现有技术中，依赖后端数据处理系统处理模拟波束信号以获得待测量天线的方向图参数相比，具有测量结构准确度高的优点。

第二方面，本发明还提供一种天线抗干扰测量系统，包括第一方面以及第二方面任意一种实现方式提供的天线抗干扰测量装置。

本发明提供的天线抗干扰测量系统与第一方面提供的天线抗干扰测量装置的有益效果相同，在此不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的天线抗干扰测量装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的天线抗干扰测量装置的测量状态示意图；

图3为本发明实施例提供的期望信号发射机构/干扰信号发射机构与横杆的连接关系示意图；

图4为本发明实施例提供的第一滑动机构/第二滑动机构的结构示意图。

其中：

10-第一转动件，11-第二转动件，12-期望信号发射机构，

13-干扰信号发射机构，14-底座，15-第一方位轴，

16-第二方位轴，17-吸声结构；

a-竖杆，b-横杆，b-1-滑槽，

c-滑块，d-连接块，e-承载块；

18-承载台。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了本发明实施例提供的天线抗干扰测量装置的整体结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的天线抗干扰测量装置包括第一转动件10、第二转动件11、期望信号发射机构12和干扰信号发射机构13。第一转动件10能够在铅锤面内转动。第二转动件11能够在铅锤面内转动且不与第一转动件10碰撞。期望信号发射机构12设置在第一转动件10远离承载面的一端。干扰信号发射机构13设置在第二转动件11远离承载面的一端。

上述第一转动件10和第二转动件11的位置关系多种多样，在此不做具体限定。

如图2所示，作为一种示例，在第一转动件10的位置确定的情况下，第二转动件11可以设置在第一转动件10的一侧，而且第一转动件10垂直于承载面(图中未示出)的部分与第二转动件11垂直于承载面的部分可以共面。应理解，上述承载面可以是地面，或者设置在地面上的可以实现承载功能的其他结构。此时，第一转动件10和第二转动件11相对转动时的最大极限位置为与承载面相垂直的位置。基于此，可以避免第一转动件10和第二转动件11在相对转动时发生碰撞。为了进一步的避免第一转动件10和第二转动件11在相对转动时发生碰撞，还可以在第一转动件10与第二转动件11相对的一面，和/或，第二转动件11与第一转动件10相对的一面设置电气限位开关(图中未示出)。在该示例中，第一转动件10在转动过程中具有第一转动角α，第二转动件11在转动过程中具有第二转动角β。第一转动件10逆时针转动至与承载面呈水平状态时，第一转动角α为0°，第一转动件10顺时针转动至最大极限位置(与承载面垂直的位置)时，第一转动角α为90°。第二转动件11顺时针转动至与承载面呈水平状态时，第二转动角β为0°，第二转动件11逆时针转动至最大极限位置(与承载面垂直的位置)时，第二转动角β为90°。也就是说，第一转动件10和第二转动件11均可以在0°和90°的范围(包括0°和90°)内转动。

如图2所示，作为另外一种示例，在第一转动件10的位置确定的情况下，第二转动件11可以设置在第一转动件10前方或后方，也就是说，第一转动件10垂直于承载面的部分与第二转动件11垂直于承载面的部分不共面。此时，第一转动件10垂直于承载面的部分与第二转动件11垂直于承载面的部分形成剪刀式结构。在第一转动件10和第二转动件11转动过程中不发生干涉或碰撞的前提下，第一转动件10和第二转动件11均可以在0°至180°的范围(包括0°和180°)内转动。

对于第一转动件10/第二转动件11的转动的实现也可以是多种多样，在此不做具体限定。

如图1所示，可以在背离期望信号发射机构12和干扰信号发射机构13的一面设置底座14，在底座14上依次设置第一伺服电机(图中未示出)和与第一伺服电机动力连接的第一减速机(图中未示出)，以及第二伺服电机(图中未示出)和与第二伺服电机动力连接的第二减速机(图中未示出)。其中，可以在第一转动件10上套设第一方位轴15，第一减速机的输出轴可以与第一方位轴15连接在一起，第一转动件10在第一方位轴15的带动下，由第一伺服电机和第一减速机驱动而实现转动。同样，可以在第二转动件11上套设第二方位轴16，第二减速机的输出轴可以与第二方位轴16连接在一起，第二转动件11在第二方位轴16的带动下，由第二伺服电机和第二减速机驱动而实现转动。应理解，从结构上讲，上述第一方位轴15可以与与其配合的第一转动件10的结构相同，第二方位轴16可以与与其配合的第二转动件11的结构相同。例如，当第一转动件10和第二转动件11的结构相同，且其横截面均为方形时，第一方位轴15和第二方位轴16可以是方形框结构。又例如，当第一转动件10和第二转动件11的结构相同，且其横截面均为圆形时，第一方位轴15和第二方位轴16均可以是圆形框结构。

采用上述技术方案的情况下，由第一方位轴15带动第一转动件10转动，以及由第二方位轴16带动第二转动件11转动的情况下，相对于第一减速机的输出轴直接与第一转动件10连接，以及第二减速机的输出轴直接与第二转动件11连接，第一方位轴15可以增加第一转动件10的强度，第二方位轴16可以增加第二转动件11的强度，基于此，可以增加第一转动件10和第二转动件11的转动稳定性。

第一减速机和第二减速机均可以是高精度的蜗轮蜗杆减速机，在采用伺服电机并配合涡轮蜗杆减速机的情况下，可以提高第一转动件10以及第二转动件11的转动精度，从而确保由期望信号发射机构12发射的各个来波方向的期望信号的发射精度，以及由干扰信号发射机构13发射的各个来波方向的干扰信号的发射精度。进一步的确保获得的待测量天线的方向图参数的精度。

当然，为了进一步的确保待测量天线的方向图参数的精度，还可以在承载面上设置吸声结构17，以避免期望信号和干扰信号发射至承载面上后再次反射至待测量天线上。

如图1所示，上述第一转动件10和第二转动件11从结构上讲，也可以是多种多样，在此不做具体限定。例如，第一转动件10和第二转动件11可以均为杆状结构，进一步，第一转动件10和第二转动件11可以均包括竖杆a以及与竖杆a连接在一起的横杆b。竖杆a和横杆b之间具有夹角γ，γ为90°。当然，γ还可以根据实际需求选取其他角度值。

如图1所示，上述竖杆a进一步的还可以是可伸缩杆，此时，可以通过竖杆的伸缩调整期望信号发射机构12以及干扰信号发射机构13与待测量天线的距离，此时，第一转动件10和第二转动件11不仅可以实现角度的调整，还可以实现转动半径的调整，以提高本发明实施例提供的天线抗干扰测量装置的适用性。

如图1所示，实现竖杆可伸缩的方式多种多样，在此不做具体限定。例如，可以利用伺服电机驱动如涡轮减速机，竖杆a采用中空结构的竖杆，在竖杆a的内侧壁上设置有丝杆(图中未示出)，并且丝杆由上述涡轮减速机驱动，以实现竖杆的伸缩。

如图1所示，上述第一转动件10和第二转动件11从材质上讲，可以采用铝合金、镁合金或铝镁合金等轻质材料，在减轻本发明实施例提供的天线抗干扰测量装置的重量的情况下，可以降低运输或安装成本等。

如图1、图3和图4所示，期望信号发射机构12可以通过第一滑动机构可滑动的设置在横杆b上，干扰信号发射机构13可以通过第二滑动机构可滑动的设置在横杆b上。为了确保滑动过程中的稳定性，可以在横杆b相对的两侧面，并沿横杆b的长度方向对称开设两个滑槽b-1，同时，第一滑动机构和第二滑动机构与滑槽b-1相对的位置则设置与滑槽匹配的凸起(图中未示出)。

如图1、图3和图4所示，第一滑动机构和第二滑动机构的具体结构可以相同，进一步可以包括滑块c，当横杆b的横截面为方形时，滑块c可以是中空的方形滑块，此时，滑块c可以套设在横杆b上。上述凸起则可以设置在方形滑块的内侧壁与滑槽b-1相对应的位置。第一滑动机构和第二滑动机构还可以包括连接块d，连接块d可以通过如螺钉、焊接、卡接等方式连接在滑块c的底部。连接块d可以是工字型结构。第一滑动机构和第二滑动机构还可以包括承载块e，承载块e与连接块d连接的位置可以开设有如U形开口槽，在连接块d为工字型结构的情况下，工字型的连接块d可以通过U形开口槽与承载块e可拆卸的连接在一起。同时，承载块e与连接块d相对的一面可以开设如圆形或方形通孔，期望信号发射机构12和干扰信号发射机构13可以通过上述通孔与承载块e连接在一起。

如图1所示，作为一种可能的实现方式，本发明实施例提供的天线抗干扰测量装置还可包括承载台18，承载台18设置在期望信号发射机构12以及干扰信号发射机构13的下方，承载台18用于承载测量天线(图中未示出)。承载台18可以为剪刀式升降台，升降台通过剪式升降方式进行高度调节，采用丝杠减速机伺服电机的传动结构方式。升降台升降为电动调节高度。升降台有精密导轨作为调节滑动基础，保证了升降台的稳定性和方便性。

本发明实施例还提供一种天线抗干扰测量系统，包括本发明实施例提供的天线抗干扰测量装置以及与其通信连接的控制箱。

在实际应用时，可以采用控制箱(例如，控制箱可以是4U的标准机箱)对本发明实施例提供的天线抗干扰测量装置进行控制。控制箱可以集成于用户测试系统控制柜里，其主要有电源、控制主板和伺服驱动器。基于控制箱和本发明实施例提供的天线抗干扰测量装置，可以实现如下功能：

控制箱接收上位机(如PC机)发送的程控指令并进行解析，根据指令发出位置脉冲到伺服驱动器，驱动如第一伺服电机以及第二伺服电机转动。实时上传当前位置、状态信息。控制伺服驱动器伺服开/伺服关信号。接收伺服驱动器的准备就绪信号，判断伺服驱动器当前就绪状态，以决定是否启动第一转动件和第二转动件的转动。接收第一转动件和第二转动件的电气限位信号，使第一转动件和第二转动件限制在运动范围内，避免第一转动件和第二转动件越限运动导致转台损坏或人员安全。

在实际控制过程中，当第一转动件和第二转动件在转动过程中，触碰到电气限位开关时，电气限位开关的常开/常闭状态发生改变，触发控制主板产生中断信号，激发控制主板停止向伺服驱动器发送位置脉冲，进而停止第一转动件和第二转动件的转动，避免第一转动件和第二转动件越限运动导致第一转动件和第二转动件、第一减速机、第二减速机以及第一伺服电机、第二伺服电机的损坏。

另外，作为一种可能的实现方式，还可以在第一转动件和第二转动件各设置一个辅助寻零开关，分别位于第一转动件和第二转动件外侧面。此开关还可以起到限位作用，防止第一转动件和第二转动件超出行程范围(与承载面水平后，继续向承载面方向转动的极限)。装置的第一转动件和第二转动件的绝对零位均已触碰负限位开关而停止的位置点作为绝对零位点。绝对零点一经设计确定后，在使用过程中不可改变。相对零点是指第一转动件和第二转动件复位过程中触碰到绝对零位开关返回的角度位置。相对零点可由用户在转台运动范围内任意设定，控制主板上传的所有位置信息也均以相对零点作为参考点。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种天线抗干扰测量装置，其特征在于，包括：

第一转动件，所述第一转动件能够在铅锤面内转动；

第二转动件，所述第二转动件能够在铅锤面内转动且不与所述第一转动件碰撞；

期望信号发射机构，所述期望信号发射机构设置在所述第一转动件远离承载面的一端；

干扰信号发射机构，所述干扰信号发射机构设置在所述第二转动件远离所述承载面的一端。

2.根据权利要求1所述的天线抗干扰测量装置，其特征在于，所述第一转动件具有第一转动角α，0°≤α≤180°；所述第二转动件具有第二转动角β，0°≤β≤180°。

3.根据权利要求1所述的天线抗干扰测量装置，其特征在于，所述第一转动件具有第一转动角α，0°≤α≤90°；所述第二转动件具有第二转动角β，0°≤β≤90°。

4.根据权利要求1所述的天线抗干扰测量装置，其特征在于，所述第一转动件和第二转动件均为杆状结构；

所述第一转动件和第二转动件均包括竖杆以及与所述竖杆连接在一起的横杆；所述竖杆和横杆之间具有夹角γ，γ为90°。

5.根据权利要求4所述的天线抗干扰测量装置，其特征在于，所述竖杆为可伸缩竖杆。

6.根据权利要求4所述的天线抗干扰测量装置，其特征在于，所述期望信号发射机构可移动的设置在所述第一转动件所具有的所述横杆上；

所述干扰信号发射机构可移动的设置在所述第二转动件所具有的所述横杆上。

7.根据权利要求6所述的天线抗干扰测量装置，其特征在于，在所述横杆的侧壁并沿所述横杆的长度方向设置有滑槽；

所述期望信号发射机构通过沿所述滑槽滑动的第一滑动机构设置在所述第一转动件所包括的所述横杆上；

所述干扰信号发射机构通过沿所述滑槽滑动的第二滑动机构设置在所述第二转动件所包括的所述横杆上；

所述第一滑动机构和第二滑动机构均包括滑块，所述滑块套设在所述横杆上，所述滑块所具有的侧壁的内侧面设置与所述滑槽配合的凸起；

连接块，所述连接块连接在所述滑块的底部；

承载块，所述承载块连接在所述连接块的底部，用于承载所述期望信号发射机构和干扰信号发射机构。

8.根据权利要求1所述的天线抗干扰测量装置，其特征在于，所述天线抗干扰测量装置还包括承载台，所述承载台设置在所述期望信号发射机构以及干扰信号发射机构的下方，所述承载台用于承载测量的天线；

和/或，

所述天线抗干扰测量装置还包括吸声结构，所述吸声结构设置在所述承载台的外围。

9.根据权利要求1所述的天线抗干扰测量装置，其特征在于，所述天线抗干扰测量装置还包括第一伺服电机，与所述第一伺服电机动力连接的第一减速机；在所述第一转动件上套设有第一方位轴的情况下，所述第一减速机的输出轴与所述第一方位轴连接在一起；

所述天线抗干扰测量装置还包括第二伺服电机，与所述第二伺服电机动力连接的第二减速机；在所述第二转动件上套设有第二方位轴的情况下，所述第二减速机的输出轴与所述第二方位轴连接在一起。

10.一种天线抗干扰测量系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的天线抗干扰测量装置。

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