CN112787070A - 相控阵平面天线近场测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相控阵平面天线近场测试设备，包括支撑框架、平面移动机构、摄像组件、定位连接件和伺服单元，支撑框架的平面形状适配于平面天线，平面移动机构设置在支撑框架上，摄像组件安装在平面移动机构上，并用于获取设置在平面天线上的平面标识，至少三个定位连接件均位于支撑框架的下方，并能够与平面天线可拆卸连接，伺服单元连接有拐臂组件，并通过拐臂组件与对应的定位连接件连接，伺服单元用于调整平面天线的水平度。平面移动机构驱动摄像组件在水平面内移动，并通过摄像组件获取平面天线上的平面标识，从而检测平面天线的水平度，并通过伺服单元和拐臂组件调整平面天线的水平度，有利于提高平面天线对位的自动化程度。

Description

相控阵平面天线近场测试设备

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，特别涉及一种相控阵平面天线近场测试设备。

背景技术

相控阵平面天线近场测试通常是在微波暗室中，通过在竖立安装的XY轴移动平台的作动末端安装采样天线，对天线的平面给定位置信号进行测量。为实现精确的位置测量，天线的基座需要与移动平台进行精确的对位。在阵列天线的生产过程中，微波暗室的测试时间是宝贵的，为了提高对位的精度，并降低人工操作对位所消耗的时间，对位自动化变得必须。而且现有的微波暗室内平面移动平台所占用平面空间往往是天线面积的数倍，测试场地建设成本高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种相控阵平面天线近场测试设备，能够提高对位的自动化程度。

根据本发明实施例的相控阵平面天线近场测试设备，应用于平面天线检测，包括：支撑框架，平面形状适配于所述平面天线；平面移动机构，设置在所述支撑框架上；摄像组件，安装在所述平面移动机构上，并用于获取设置在所述平面天线上的平面标识；至少三个定位连接件，位于所述支撑框架的下方，并能够与所述平面天线可拆卸连接；伺服单元，数量适配于所述定位连接件，且均安装在所述支撑框架上，所述伺服单元连接有拐臂组件，并通过所述拐臂组件与对应的所述定位连接件连接，所述伺服单元用于调整所述平面天线的水平度。

根据本发明实施例的相控阵平面天线近场测试设备，至少具有如下有益效果：在进行近场测试时，通过定位连接件实现平面天线的快速定位和连接，平面移动机构驱动摄像组件在水平面内移动，并通过摄像组件获取平面天线上的平面标识，从而检测平面天线的水平度，并通过伺服单元和拐臂组件调整平面天线的水平度，有利于提高平面天线对位的自动化程度。

根据本发明的一些实施例，所述支撑框架为矩形框架。

根据本发明的一些实施例，所述支撑框架包括第一平面导轨、第二平面导轨、第一连接件和第二连接件，所述第一平面导轨和所述第二平面导轨相互平行，所述第一连接件和所述第二连接件分别连接于所述第一平面导轨和所述第二平面导轨的两端。

根据本发明的一些实施例，所述平面移动机构包括第三平面导轨、第一驱动机构、安装座和第二驱动机构，所述第三平面导轨跨设并滑动连接于所述第一平面导轨和所述第二平面导轨，所述第一驱动机构安装在所述第三平面导轨上，并用于驱动所述第三平面导轨沿所述第一平面导轨移动，所述安装座安装在所述第三平面导轨上，所述第二驱动机构和所述摄像组件均安装在所述安装座上，所述第二驱动机构用于驱动所述安装座沿所述第三平面导轨移动。

根据本发明的一些实施例，所述伺服单元的数量为4个，4个所述伺服单元分别设置在所述支撑框架的边角处。

根据本发明的一些实施例，每个所述伺服单元包括第一电机和第二电机，所述第一电机和所述第二电机分别位于所述支撑框架相邻的两边上。

根据本发明的一些实施例，所述第一电机和所述第二电机镜像对称设置在所述支撑框架相邻的两边上。

根据本发明的一些实施例，第一电机和所述第二电机的输出轴的转动角度为-45°至+45°。

根据本发明的一些实施例，所述拐臂组件包括凸轮板和球头连杆，所述凸轮板安装在所述伺服单元上，所述球头连杆的第一端与所述凸轮板活动连接，所述球头连杆的第二端与所述定位连接件活动连接。

根据本发明的一些实施例，所述平面移动机构上还设置有激光扫描组件。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的相控阵平面天线近场测试设备的结构示意图；

图2为图1中圈示位置A的局部放大示意图；

图3为图1示出的相控阵平面天线近场测试设备的伺服单元的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

请参照图1，本实施例公开了一种相控阵平面天线近场测试设备，应用于平面天线100检测，包括支撑框架、平面移动机构、摄像组件400、定位连接件500和伺服单元600，支撑框架的平面形状适配于平面天线100，平面移动机构设置在支撑框架上，摄像组件400安装在平面移动机构上，并用于获取设置在平面天线100上的平面标识(未图示)，定位连接件500的数量为至少三个，所有定位连接件500均位于支撑框架的下方，并能够与平面天线100可拆卸连接，伺服单元600的数量适配于定位连接件500，且均安装在支撑框架上，伺服单元600连接有拐臂组件610，并通过拐臂组件610与对应的定位连接件500连接，伺服单元600用于调整平面天线100的水平度。

在进行近场测试时，通过定位连接件500实现平面天线100的快速定位和连接，从而将平面天线100安装在支撑框架的下方，平面移动机构驱动摄像组件400在水平面内移动，并通过摄像组件400获取平面天线100上的平面标识，从而检测平面天线100的水平度，并通过伺服单元600和拐臂组件610调整平面天线100的水平度，本实施例通过摄像组件400和伺服单元600的配合，可以实现平面天线100的自动调平对位，有利于提高平面天线100对位的自动化程度。而且本实施例的支撑框架所占用的平面空间与平面天线100的平面面积相近，有利于缩小微波暗室的场地面积，从而降低测试场地的建设成本。

在实际应用中，平面天线100大多为矩形结构，为了便于简化支撑框架的设计和加工，支撑框架为矩形框架。在本实施例中，支撑框架采用铝型材加工而成，结构简单、易于加工和装配。其中，支撑框架包括第一平面导轨210、第二平面导轨220、第一连接件230和第二连接件240，第一平面导轨210和第二平面导轨220相互平行，第一连接件230和第二连接件240分别连接于第一平面导轨210和第二平面导轨220的两端。第一平面导轨210和第二平面导轨220可以在水平面内形成移动导轨，平面移动机构分别与第一平面导轨210和第二平面导轨220连接，可以使摄像组件400沿该移动导轨进行前进或后退，从而获取设置在平面天线100不同位置的平面标识。需要说明的是，第一平面导轨210、第二平面导轨220、第一连接件230和第二连接件240的长度均可以根据平面天线100的尺寸而选择合适的尺寸，从而适应不同尺寸的平面天线100。

平面移动机构包括第三平面导轨310、第一驱动机构320、安装座330和第二驱动机构340，第三平面导轨310跨设并滑动连接于第一平面导轨210和第二平面导轨220，第一驱动机构320安装在第三平面导轨310上，并用于驱动第三平面导轨310沿第一平面导轨210移动，安装座330安装在第三平面导轨310上，第二驱动机构340和摄像组件400均安装在安装座330上，第二驱动机构340用于驱动安装座330沿第三平面导轨310移动。具体的，请参照图2，第一驱动机构320包括驱动电机321和至少两个夹持滚轮322，至少两个夹持滚轮322与第一平面导轨210或第二平面导轨220的上下表面接触连接，从而将第三平面导轨310固定在第一平面导轨210或第二平面导轨220上，驱动电机321与至少一个夹持滚轮322传动连接，用以驱动夹持滚轮322转动。在本实施例中，第二驱动机构340的结构与第一驱动机构320的结构相同。

伺服单元600的数量为4个，4个伺服单元600分别设置在支撑框架的边角处。在检测时，平面天线100的四个边角分别固定在对应的定位连接件500上，伺服单元600通过拐臂组件610对定位连接件500的位姿进行调整，从而调整平面天线100的水平度。请参照图3，在本实施例中，定位连接件500采用锚点法兰，其中锚点法兰上设置有定位侧壁和定位孔，定位侧壁形成适配于平面天线100的L型定位夹角，锚点法兰通过定位夹角和定位孔实现平面天线100进行快速定位和连接。

请参照图3，在本实施例中，每个伺服单元600包括第一电机620和第二电机630，第一电机620和第二电机630分别位于支撑框架相邻的两边上，其设计原理与史都华平台的原理相似，但现有的史都华平台一般用于重型平台支撑，例如飞行模拟器、支撑面连接导向器等，而本实施例的结构利用称重/自重比可称重重量与自身设备重量之比高的特性，应用于承载平面天线100的平面坐标位移中，可以自动调整平面天线100相对于支撑框架的平行度、距离以及中心位置，有利于提高平面天线100对位的自动化程度。

第一电机620和第二电机630镜像对称设置在支撑框架相邻的两边上。例如，在本实施例中，支撑框架为矩形框架，因此，第一电机620和第二电机630呈45°镜像对称设置在支撑框架相邻的两边上，通过如此设计，当计算出第一电机620的输出轴转动角度后，第二电机630的输出轴转动角度即为第一电机620的输出轴转动角度的负值，可以简化第一电机620和第二电机630的输出轴的转动角度的运算，有利于降低设计难度。

为了放置第一电机620与拐臂组件610之间发生干涉，第一电机620的输出轴的转动角度为-45°至+45°。同理，第二电机630的输出轴的转动角度为-45°至+45°，其中，转动角度-45°指电机的输出轴向水平面下方的方向转动45°，转动角度+45°指电机的输出轴向水平面上方的方向转动45°。

请继续参照图3，拐臂组件610包括凸轮板611和球头连杆612，凸轮板611安装在伺服单元600上，球头连杆612的第一端与凸轮板611活动连接，球头连杆612的第二端与定位连接件500活动连接。需要说明的是，凸轮板611和定位连接件500上均设置有与球头连杆612适配的球头凸起，球头连杆612可以实现万向调节，且球头连杆612可以直接与球头凸起套接，无需采用专用的安装工具，安装方式简单，便于安装和后期维护。

为了提高本实施例的测试设备的应用范围，平面移动机构上还设置有激光扫描组件(未图示)，具体的，激光扫描组件安装在安装座330上。本实施例通过平面移动机构可以驱动激光扫描组件在平面范围内对平面天线100进行激光扫描，从而精确的采集平面天线100表面的机械特征，进而对平面天线100的机械质量进行检测。应当想到的是，在实际应用中，可以通过其它类型的传感器更换激光扫描组件，可以对平面天线100进行相应类型的检测，有利于提高本实施例的应用范围。

为了便于进一步理解本实施例的相控阵平面天线近场测试设备的结构，下面对测试设备的调平过程进行表述。

本实施例的平面标识采用AprilTag标识，其数量为5个，分布在平面天线100的四个边角以及中心位置。当平面天线100安装在定位连接件500上后，平面移动机构驱动摄像组件400移动到支撑框架的中心位置，获取5个平面标识的图像数据，根据该图像数据可以得到平面标识相对于摄像组件400的位姿，从而得到平面天线100的位姿。然后根据当前平面天线100的位姿和预设位姿之间的距离差和角度差，通过伺服单元600对平面天线100的位姿进行调整后，平面移动机构分别将摄像组件400驱动到支撑框架的四个边角处，并获取相应的平面标识的图像数据，进而检测平面天线100的位姿是否在预设的位姿误差范围内，若是，则平面天线100调平成功。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种相控阵平面天线近场测试设备，应用于平面天线(100)检测，其特征在于，包括：

支撑框架，平面形状适配于所述平面天线(100)；

平面移动机构，设置在所述支撑框架上；

摄像组件(400)，安装在所述平面移动机构上，并用于获取设置在所述平面天线(100)上的平面标识；

至少三个定位连接件(500)，位于所述支撑框架的下方，并能够与所述平面天线(100)可拆卸连接；

伺服单元(600)，数量适配于所述定位连接件(500)，且均安装在所述支撑框架上，所述伺服单元(600)连接有拐臂组件(610)，并通过所述拐臂组件(610)与对应的所述定位连接件(500)连接，所述伺服单元(600)用于调整所述平面天线(100)的水平度。

2.根据权利要求1所述的相控阵平面天线近场测试设备，其特征在于，所述支撑框架为矩形框架。

3.根据权利要求1或2所述的相控阵平面天线近场测试设备，其特征在于，所述支撑框架包括第一平面导轨(210)、第二平面导轨(220)、第一连接件(230)和第二连接件(240)，所述第一平面导轨(210)和所述第二平面导轨(220)相互平行，所述第一连接件(230)和所述第二连接件(240)分别连接于所述第一平面导轨(210)和所述第二平面导轨(220)的两端。

4.根据权利要求3所述的相控阵平面天线近场测试设备，其特征在于，所述平面移动机构包括第三平面导轨(310)、第一驱动机构(320)、安装座(330)和第二驱动机构(340)，所述第三平面导轨(310)跨设并滑动连接于所述第一平面导轨(210)和所述第二平面导轨(220)，所述第一驱动机构(320)安装在所述第三平面导轨(310)上，并用于驱动所述第三平面导轨(310)沿所述第一平面导轨(210)移动，所述安装座(330)安装在所述第三平面导轨(310)上，所述第二驱动机构(340)和所述摄像组件(400)均安装在所述安装座(330)上，所述第二驱动机构(340)用于驱动所述安装座(330)沿所述第三平面导轨(310)移动。

5.根据权利要求2所述的相控阵平面天线近场测试设备，其特征在于，所述伺服单元(600)的数量为4个，4个所述伺服单元(600)分别设置在所述支撑框架的边角处。

6.根据权利要求5所述的相控阵平面天线近场测试设备，其特征在于，每个所述伺服单元(600)包括第一电机(620)和第二电机(630)，所述第一电机(620)和所述第二电机(630)分别位于所述支撑框架相邻的两边上。

7.根据权利要求6所述的相控阵平面天线近场测试设备，其特征在于，所述第一电机(620)和所述第二电机(630)镜像对称设置在所述支撑框架相邻的两边上。

8.根据权利要求6或7所述的相控阵平面天线近场测试设备，其特征在于，第一电机(620)和所述第二电机(630)的输出轴的转动角度为-45°至+45°。

9.根据权利要求1、2、5、6或7所述的相控阵平面天线近场测试设备，其特征在于，所述拐臂组件(610)包括凸轮板(611)和球头连杆(612)，所述凸轮板(611)安装在所述伺服单元(600)上，所述球头连杆(612)的第一端与所述凸轮板(611)活动连接，所述球头连杆(612)的第二端与所述定位连接件(500)活动连接。

10.根据权利要求1、2或4至7任意一项所述的相控阵平面天线近场测试设备，其特征在于，所述平面移动机构上还设置有激光扫描组件。

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