CN113111509B - 一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试系统及方法，包括：基座，基座上设有用于调整天线罩水平转动角度的旋转台，旋转台的输出轴连接位置调整机构，位置调整机构通过转动驱动机构连接天线；位置调整机构包括第一方向位置调整单元和第二方向位置调整单元，通过第一方向位置调整单元和第二方向位置调整单元调整天线位置，使得旋转台方位轴的旋转中心和天线方位轴的旋转中心在一条直线上，并且，在转动过程中天线的相位中心位置不变。本发明采用普通天线，通过两轴调节保证天线相位中心位置不变，以此来模拟相控阵天线进行天线罩电性能测试；测试系统简单、成本低、可兼容非相控阵天线的天线罩测试。

Description

一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试系统及方法

技术领域

本发明涉及天线罩电性能测试技术领域，尤其涉及一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着电子技术的飞速发展，机载预警雷达、无线通信以及射频识别等方面的应用对天线的要求越来越高，尤其是对天线方向图灵活控制的需求越来越大。而相控阵天线所具有的对波束的灵活控制以及快速扫描很好地适应了这种需求。天线罩是导弹天线系统的重要组成部分，更是飞行器中相控阵天线的常用载体。天线罩保护导引头天线免受外部环境不利因素的干扰，但是天线罩壁会影响天线的辐射特性，造成电磁波传输损耗和天线波束指向偏移，降低了制导系统的作用距离和制导精度。天线罩的电气性能测试一直是天线罩领域和微波测量领域亟待解决的一个问题，一般包括功率传输系数测试和瞄准线误差测试两部分。

目前均是使用真实的相控阵天线进行天线罩电性能测试，现有技术公开了真实相控阵天线的天线罩电性能测试系统包括阵面控制子系统、TR通道信号测量子系统、机械控制子系统等，通过综合控制保证相控阵天线的相位中心在天线罩多角度下位置不变，进行电性能测试。但是这种相控阵天线的天线罩电性能测试系统组成单元众多，控制系统复杂，其成本十分昂贵。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试系统及方法，能够简化系统，降低成本，同时可以兼容非相控阵天线的天线罩测试。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试系统，包括：基座，所述基座上设有用于调整天线罩水平转动角度的旋转台，所述旋转台的输出轴连接位置调整机构，所述位置调整机构通过转动驱动机构连接天线；

所述位置调整机构包括第一方向位置调整单元和第二方向位置调整单元，通过第一方向位置调整单元和第二方向位置调整单元调整天线位置，首先使得旋转台方位轴的旋转中心和天线方位轴的旋转中心在一条直线上，然后，在转动过程中天线的相位中心位置不变。

具体地，在转动过程中天线的相位中心位置不变，具体为：

假设天线的相位中心与旋转中心距离H，当转动角度Δθ时，相位中心左右偏移ΔX，前后偏移ΔY，通过第一方向位置调整单元和第二方向位置调整单元调整天线的位置，使其相位中心移动至初始位置；ΔX、ΔY与H、Δθ满足如下关系：

ΔX＝|sin(θ+Δθ)-sin(θ)|·H

ΔY＝|cos(θ)-cos(θ+Δθ)|·H。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试方法，包括：

通过对普通天线的位置调整，使得天线转动过程中，天线的相位中心位置不变，来模拟相控阵天线，进行不同角度下天线罩电性能测试。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用普通天线，通过两轴调节保证天线相位中心位置不变，以此来模拟相控阵天线进行天线罩电性能测试；测试系统简单、成本低、可兼容非相控阵天线的天线罩测试。

附图说明

图1为本发明实施例一中模拟相控阵天线的天线罩电性能测试系统结构示意图；

图2为本发明实施例一中位置调整机构结构示意图；

图3为本发明实施例一中天线方位轴简化示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

在一个或多个实施例中，公开了一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试系统，参照图1，包括：

基座，基座上设有用于调整天线罩水平转动角度的旋转台，旋转台的输出轴连接位置调整机构，位置调整机构通过转动驱动机构连接天线；

位置调整机构包括第一方向位置调整单元和第二方向位置调整单元，第一方向位置调整单元可带动接收天线左右运动，进而改变天线圆心点在左右向的位置；第二方向位置调整单元可带动接收天线前后运动，进而改变天线圆心点在前后向的位置；两轴联动可改变圆心点在水平面的位置。

通过第一方向位置调整单元和第二方向位置调整单元调整天线位置，首先使得旋转台方位轴的旋转中心和天线方位轴的旋转中心在一条直线上，然后，在转动过程中天线的相位中心位置不变。

本实施例中，天线采用缝隙天线，通过调整转动过程中缝隙天线的相位中心位置不变，可以模拟相控阵天线，从而简化系统结构，降低成本。

旋转台的结构包括：驱动电机通过涡轮蜗杆传动，带动输出轴在方位面旋转。

参照图2，第一方向位置调整单元的结构包括：第一方向交流伺服电机，第一方向交流伺服电机的输出轴连接螺纹杆，螺纹杆沿第一方向设置，第一方向同时设有导轨，导轨上有滑块，第二方向位置调整单元、转动驱动机构和天线整体固定在滑块上，螺纹杆能够带动第二方向位置调整单元、转动驱动机构和天线沿导轨即第一方向移动。

第二方向位置调整单元包括：第二方向驱动电机，第二方向驱动电机的输出轴连接螺纹杆，螺纹杆沿第二方向设置，第二方向同时设有导轨，导轨上有滑块，转动驱动机构和天线整体固定在滑块上，滑块带动转动驱动机构和天线整体沿第二方向移动。

转动驱动机构用于驱动天线沿着竖直方位轴在水平方向转动；转动驱动机构包括：与天线的一端分别连接的拉杆，拉杆与转动杆铰接形成连杆机构，转动杆沿一固定点转动，转动杆的转动通过直驱电机驱动实现，拉杆推拉天线，实现天线在水平方向的转动，改变接收天线和天线罩间的相对角度。

上述的天线方位轴的连杆机构可以简化如图3所示，假设相位中心与旋转中心距离H，当转动角度Δθ时，相位中心左右偏移ΔX，前后偏移ΔY，通过左右轴和前后轴的反向运动将相位中心移动至初始位置，从而保证相位中心位置不变以模拟相控阵天线。ΔX、ΔY与H、Δθ的关系是：

ΔX＝|sin(θ+Δθ)-sin(θ)|·H

ΔY＝|cos(θ)-cos(θ+Δθ)|·H

在另一些实施方式中，还包括：电动调整结构，电动调整机构设置在旋转台的输出轴和位置调整机构之间，用于与第一方向位置调整单元和第二方向位置调整单元配合，实现旋转台方位轴的旋转中心和天线方位轴的旋转中心在一条直线上。其结构与第一方向位置调整单元结构类似，也是通过驱动电机带动螺纹杆转动，螺纹杆转动带动导轨上的滑块移动，从而带动与其连接的整个的位置调整机构以及天线的移动。

本实施方式通过两轴调节保证天线相位中心位置不变的方法来模拟相控阵天线进行天线罩电性能测试。采用普通缝隙天线即可模拟相控阵天线，简化测试系统的结构，降低系统成本。

实施例二

在一个或多个实施例中，公开了一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试方法，包括：通过对普通天线的位置调整，使得天线转动过程中，天线的相位中心位置不变，来模拟相控阵天线，进行不同角度下天线罩电性能测试。

通过对普通天线的位置调整天线的相位中心位置不变的具体方法参照实施例一中给出的左右偏移量以及前后偏移量的确定过程。

在具体的测试过程中，首先初始化电动调整结构、第一方向位置调整单元和第二方向位置调整单元的位置使接收天线方位轴的旋转中心与转台方位轴旋转中心对正，然后旋转台方位轴和天线方位轴运动至设定的角度，在旋转的过程中同时进行第一方向位置调整单元和第二方向位置调整单元的调节，保证天线相位中心在水平面的位置不变，转台方位轴、天线方位轴、第一方向位置调整单元和第二方向位置调整单元位置均到位后，控制扫描架上的发射天线运动并采集电信号；转台方位轴和天线方位轴转至下一角度，再次采集电信号；通过计算获得不同角度下的透波率和瞄准线误差。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试系统，其特征在于，包括：基座，所述基座上设有用于调整天线罩水平转动角度的旋转台，所述旋转台的输出轴连接位置调整机构，所述位置调整机构通过转动驱动机构连接天线；

所述位置调整机构包括第一方向位置调整单元和第二方向位置调整单元，通过第一方向位置调整单元和第二方向位置调整单元调整天线位置，使得旋转台方位轴的旋转中心和天线方位轴的旋转中心在一条直线上，并且，在转动过程中天线的相位中心位置不变；

在转动过程中天线的相位中心位置不变，具体为：

假设天线的相位中心与旋转中心距离H，当转动角度Δθ时，相位中心左右偏移ΔX，前后偏移ΔY，通过第一方向位置调整单元和第二方向位置调整单元调整天线的位置，使其相位中心移动至初始位置；ΔX、ΔY与H、Δθ满足如下关系：

ΔX＝|sin(θ+Δθ)-sin(θ)|·H

ΔY＝|cos(θ)-cos(θ+Δθ)|·H。

2.如权利要求1所述的一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试系统，其特征在于，所述旋转台包括：驱动电机通过涡轮蜗杆传动，带动输出轴在方位面旋转。

3.如权利要求1所述的一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试系统，其特征在于，第一方向位置调整单元用于调整天线在第一方向上的位置，从而调整天线相位中心在第一方向上的位置；

第一方向位置调整单元的结构包括：第一方向交流伺服电机，第一方向交流伺服电机的输出轴连接螺纹杆，螺纹杆沿第一方向设置，第一方向同时设有导轨，导轨上有滑块，第二方向位置调整单元、转动驱动机构和天线整体固定在滑块上，螺纹杆能够带动第二方向位置调整单元、转动驱动机构和天线沿导轨即第一方向移动。

4.如权利要求3所述的一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试系统，其特征在于，所述第二方向位置调整单元用于调整天线在第二方向上的位置，从而调整天线相位中心在第二方向上的位置；

所述第二方向位置调整单元包括：第二方向驱动电机，第二方向驱动电机的输出轴连接螺纹杆，螺纹杆沿第二方向设置，第二方向同时设有导轨，导轨上有滑块，转动驱动机构和天线整体固定在滑块上，滑块带动转动驱动机构和天线整体沿第二方向移动。

5.如权利要求1所述的一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试系统，其特征在于，所述转动驱动机构用于驱动天线沿着竖直方位轴在水平方向转动；

所述转动驱动机构包括：与天线的一端分别连接的拉杆，拉杆与转动杆铰接形成连杆机构，转动杆沿一固定点转动，转动杆的转动通过直驱电机驱动实现，拉杆推拉天线，实现天线在水平方向的转动，改变接收天线和天线罩间的相对角度。

6.如权利要求1所述的一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试系统，其特征在于，还包括：电动调整结构，所述电动调整机构设置在旋转台的输出轴和位置调整机构之间，用于与第一方向位置调整单元和第二方向位置调整单元配合，实现旋转台方位轴的旋转中心和天线方位轴的旋转中心在一条直线上。

7.如权利要求1所述的一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试系统，其特征在于，所述天线为缝隙天线，通过调整转动过程中天线的相位中心位置不变，来模拟相控阵天线。

8.基于权利要求1所述的一种模拟相控阵天线的天线罩电性能测试系统的测试方法，其特征在于，包括：

通过对普通天线的位置调整，使得天线转动过程中，天线的相位中心位置不变，来模拟相控阵天线，进行不同角度下天线罩电性能测试。

Images