CN117388583A - 一种紧缩场天线馈源位姿调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紧缩场天线馈源位姿调整方法，包括以下操作步骤：设计六维台作为天线馈源定位装置，并在顶端架设Z方向电控轨道，以便记忆不同的频率的馈入天线的位置，在末端做电控旋转台做水平及交叉极化的变换；在天线馈源定位装置上放置天线的位置设置红外位置监测系统以及天线馈源反馈监测系统；设计从远场反推馈源位姿调整量的方法，进行一阶泰勒级数展开。本发明所述的一种紧缩场天线馈源位姿调整方法，设计了六维台作为天线馈源定位装置，并在顶端架设Z方向电控轨道，以便记忆不同的频率的馈入天线的位置，以及在末端做电控旋转台做水平及交叉极化的变换，提高毫米波通信测试的精度。
Description
技术领域
本发明涉及天线馈源位姿调整领域，特别涉及一种紧缩场天线馈源位姿调整方法。
背景技术
天线馈源位姿调整方法是一种毫米波通信测试时对天线馈源位姿进行调整控制的方法，反射面和天线馈源的位置决定了整个静区质量，耦合反射面与馈源天线是电波暗室部分的关键部件，直接影响整个系统的测试准确度，随着科技的不断发展，人们对于天线馈源位姿调整方法的制造工艺要求也越来越高。
现有的天线馈源位姿调整方法在使用时存在一定的弊端，首先，对于馈源天线的位置和姿态，通常依赖于工程经验，随机误差会带来测试的风险，不利于人们的使用，还有，天线在实际工况下的反射面表面误差与馈源相位中心误差可能影响测试结果，给人们的使用过程带来了一定的不利影响，为此，我们提出一种紧缩场天线馈源位姿调整方法。
发明内容
解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提供了一种紧缩场天线馈源位姿调整方法，设计了六维台作为天线馈源定位装置，并在顶端架设Z方向电控轨道，以便记忆不同的频率的馈入天线的位置，以及在末端做电控旋转台做水平及交叉极化的变换，提高毫米波通信测试的精度，可以有效解决背景技术中的问题。
技术方案：为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种紧缩场天线馈源位姿调整方法，包括以下操作步骤：
S1：设计六维台作为天线馈源定位装置，并在顶端架设Z方向电控轨道，以便记忆不同的频率的馈入天线的位置，在末端做电控旋转台做水平及交叉极化的变换；
S2：在天线馈源定位装置上放置天线的位置设置红外位置监测系统以及天线馈源反馈监测系统；
S3：设计从远场反推馈源位姿调整量的方法，主要是将馈源位姿误差对天线远场的影响关系式进行一阶泰勒级数展开，显式表达出远场对位姿误差的灵敏度；
S4：将位姿误差与远场用超定线性方程组联系起来，通过测量远场形成误差数据矩阵，运用奇异值分解法可近似反推出馈源位姿调整量；
S5：一次或两次反推与调整有效改善电波暗室中的静场性能，为反射面和天线馈源的精确安装及调试提供理论指导。
作为本申请一种优选的技术方案，所述天线馈源定位装置上设置的馈源天线与耦合反射面进行融合，且耦合反射面与馈源天线设置在电波暗室内部。
作为本申请一种优选的技术方案，所述馈源天线的设计采用了多层耦合波纹的方式来平衡相位及增益的效能。
作为本申请一种优选的技术方案，所述耦合反射面的设计主要提高紧缩场的效能，且采用余玄平方混合抛物线法。
作为本申请一种优选的技术方案，所述电波暗室内部馈源天线与耦合反射面设计包含馈源相位中心和反射面表面的误差信息对反射面天线远场方向图影响的数学模型。
作为本申请一种优选的技术方案，所述的数学模型根据馈源天线相位中心误差和反射面表面误差引起天线口径面场分布的改变，利用口径场积分方法得到反射面天线辐射场的变化，用所建立的模型对抛物面天线进行了数值计算，将天线在实际工况下的反射面表面误差与馈源相位中心误差一同引入模型中，分析了反射面天线误差信息对增益和副瓣电平影响，从而分析反射面天线误差。
作为本申请一种优选的技术方案，所述红外位置监测系统内部设置红外位置监测模块、通讯模块、中央处理模块、位置计算模块、位置显示模块与天线馈源位姿调整控制模块，所述红外位置监测模块实时将天线位置角度传输到中央处理模块，并由位置计算模块进行分析，实时显示馈源天线角度，并进行控制。
作为本申请一种优选的技术方案，所述天线馈源反馈监测系统内部设置馈源天线反馈监测模块、传输模块、数据回馈模块、回馈分析模块与终端控制模块，所述馈源天线反馈监测模块将传输的信号通过回馈分析模块进行处理，并在终端控制模块中进行显示与控制。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种紧缩场天线馈源位姿调整方法，具备以下有益效果：该一种紧缩场天线馈源位姿调整方法，设计了六维台作为天线馈源定位装置，并在顶端架设Z方向电控轨道，以便记忆不同的频率的馈入天线的位置，以及在末端做电控旋转台做水平及交叉极化的变换，提高毫米波通信测试的精度，整个天线馈源位姿调整方法结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。
附图说明
图1为本发明一种紧缩场天线馈源位姿调整方法的整体示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一种紧缩场天线馈源位姿调整方法，包括以下操作步骤：
S1：设计六维台作为天线馈源定位装置，并在顶端架设Z方向电控轨道，以便记忆不同的频率的馈入天线的位置，在末端做电控旋转台做水平及交叉极化的变换；
S2：在天线馈源定位装置上放置天线的位置设置红外位置监测系统以及天线馈源反馈监测系统；
S3：设计从远场反推馈源位姿调整量的方法，主要是将馈源位姿误差对天线远场的影响关系式进行一阶泰勒级数展开，显式表达出远场对位姿误差的灵敏度；
S4：将位姿误差与远场用超定线性方程组联系起来，通过测量远场形成误差数据矩阵，运用奇异值分解法可近似反推出馈源位姿调整量；
S5：一次或两次反推与调整有效改善电波暗室中的静场性能，为反射面和天线馈源的精确安装及调试提供理论指导。
进一步的，天线馈源定位装置上设置的馈源天线与耦合反射面进行融合，且耦合反射面与馈源天线设置在电波暗室内部。
进一步的，馈源天线的设计采用了多层耦合波纹的方式来平衡相位及增益的效能。
进一步的，耦合反射面的设计主要提高紧缩场的效能，且采用余玄平方混合抛物线法。
进一步的，电波暗室内部馈源天线与耦合反射面设计包含馈源相位中心和反射面表面的误差信息对反射面天线远场方向图影响的数学模型。
进一步的，的数学模型根据馈源天线相位中心误差和反射面表面误差引起天线口径面场分布的改变，利用口径场积分方法得到反射面天线辐射场的变化，用所建立的模型对抛物面天线进行了数值计算，将天线在实际工况下的反射面表面误差与馈源相位中心误差一同引入模型中，分析了反射面天线误差信息对增益和副瓣电平影响，从而分析反射面天线误差。
进一步的，红外位置监测系统内部设置红外位置监测模块、通讯模块、中央处理模块、位置计算模块、位置显示模块与天线馈源位姿调整控制模块，红外位置监测模块实时将天线位置角度传输到中央处理模块，并由位置计算模块进行分析，实时显示馈源天线角度，并进行控制。
进一步的，天线馈源反馈监测系统内部设置馈源天线反馈监测模块、传输模块、数据回馈模块、回馈分析模块与终端控制模块，馈源天线反馈监测模块将传输的信号通过回馈分析模块进行处理，并在终端控制模块中进行显示与控制。
对比例：
国内外关键技术对比：
天线馈源定位装置设计成六维台样式，对天线的角度进行实时调节，六维台上的馈源天线在X轴方向移动1-30cm，在Y轴方向移动1-30cm，在Z轴上移动1-30cm，且馈源天线角度调节为0-90度，并可旋转360度，并设置红外位置监测系统实时监测馈源天线的具体位置以及角度。
实施例1：
天线馈源定位装置设计成六维台样式，对天线的角度进行实时调节，六维台上的馈源天线在X轴方向移动1cm，在Y轴方向移动1cm，在Z轴上移动1cm，且馈源天线角度调节为45度，并可旋转360度，并设置红外位置监测系统实时监测馈源天线的具体位置以及角度。
实施例2：
天线馈源定位装置设计成六维台样式，对天线的角度进行实时调节，六维台上的馈源天线在X轴方向移动5cm，在Y轴方向移动5cm，在Z轴上移动5cm，且馈源天线角度调节为60度，并可旋转360度，并设置红外位置监测系统实时监测馈源天线的具体位置以及角度。
实施例3：
天线馈源定位装置设计成六维台样式，对天线的角度进行实时调节，六维台上的馈源天线在X轴方向移动10cm，在Y轴方向移动10cm，在Z轴上移动5cm，且馈源天线角度调节为70度，并可旋转360度，并设置红外位置监测系统实时监测馈源天线的具体位置以及角度。
设计六维台作为天线馈源定位装置，并在顶端架设Z方向电控轨道，以便记忆不同的频率的馈入天线的位置，在末端做电控旋转台做水平及交叉极化的变换，通过各种位姿切换，提高毫米波通信测试的精度。
工作原理：耦合反射面与馈源天线是电波暗室部分的关键部件，直接影响整个系统的测试准确度。耦合反射面的设计主要考虑提高紧缩场的效能，采用余玄平方混合抛物线法。另一方面，由于紧缩场整体的路径损耗是相对低的，故在馈源天线的选择上不会以增益大小为主要考虑，我们在馈源天线的设计采用了多层耦合波纹的方式来平衡相位及增益的效能，其实测试结果都能满足且优于现行国际相关法规或标准。针对反射面天线误差信息对电性能影响的问题，提出了包含馈源相位中心和反射面表面的误差信息对反射面天线远场方向图影响的数学模型。该模型根据馈源天线相位中心误差和反射面表面误差引起天线口径面场分布的改变，利用口径场积分方法得到反射面天线辐射场的变化。然后，用所建立的模型对抛物面天线进行了数值计算，将天线在实际工况下的反射面表面误差与馈源相位中心误差一同引入模型中，分析了反射面天线误差信息对增益和副瓣电平影响，得到了相关数据和曲线，可为反射面天线的误差分析提供参考。
反射面和天线馈源的位置决定了整个静区质量，设计了六维台作为天线馈源定位装置，并在顶端架设Z方向电控轨道，以便记忆不同的频率的馈入天线的位置，以及在末端做电控旋转台做水平及交叉极化的变换。对于馈源天线的位置和姿态，通常依赖于工程经验，随机误差会带来测试的风险。研究出一种从远场反推馈源位姿调整量的方法，主要是将馈源位姿误差对天线远场的影响关系式进行一阶泰勒级数展开，显式表达出远场对位姿误差的灵敏度，进而将位姿误差与远场用超定线性方程组联系起来，通过测量远场形成误差数据矩阵，运用奇异值分解法可近似反推出馈源位姿调整量。仿真和实施结果均表明，一次或两次反推与调整即可有效改善电波暗室中的静场性能，为反射面和天线馈源的精确安装及调试提供了理论指导。
利用一个反射面来将馈入天线传递的球波合成(耦合)为平面波，使其能在近场的测量范围内，测得远场的电场(磁场)特性，且系统上下行具有互易性，可在其馈入天线测得被测样品及周围环境的散射信号。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二(一号、二号)等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (8)
1.一种紧缩场天线馈源位姿调整方法，其特征在于：包括以下操作步骤：
S1：设计六维台作为天线馈源定位装置，并在顶端架设Z方向电控轨道，以便记忆不同的频率的馈入天线的位置，在末端做电控旋转台做水平及交叉极化的变换；
S2：在天线馈源定位装置上放置天线的位置设置红外位置监测系统以及天线馈源反馈监测系统；
S3：设计从远场反推馈源位姿调整量的方法，主要是将馈源位姿误差对天线远场的影响关系式进行一阶泰勒级数展开，显式表达出远场对位姿误差的灵敏度；
S4：将位姿误差与远场用超定线性方程组联系起来，通过测量远场形成误差数据矩阵，运用奇异值分解法可近似反推出馈源位姿调整量；
S5：一次或两次反推与调整有效改善电波暗室中的静场性能，为反射面和天线馈源的精确安装及调试提供理论指导。
2.根据权利要求1所述的一种紧缩场天线馈源位姿调整方法，其特征在于：所述天线馈源定位装置上设置的馈源天线与耦合反射面进行融合，且耦合反射面与馈源天线设置在电波暗室内部。
3.根据权利要求1所述的一种紧缩场天线馈源位姿调整方法，其特征在于：所述馈源天线的设计采用了多层耦合波纹的方式来平衡相位及增益的效能。
4.根据权利要求1所述的一种紧缩场天线馈源位姿调整方法，其特征在于：所述耦合反射面的设计主要提高紧缩场的效能，且采用余玄平方混合抛物线法。
5.根据权利要求1所述的一种紧缩场天线馈源位姿调整方法，其特征在于：所述电波暗室内部馈源天线与耦合反射面设计包含馈源相位中心和反射面表面的误差信息对反射面天线远场方向图影响的数学模型。
6.根据权利要求1所述的一种紧缩场天线馈源位姿调整方法，其特征在于：所述的数学模型根据馈源天线相位中心误差和反射面表面误差引起天线口径面场分布的改变，利用口径场积分方法得到反射面天线辐射场的变化，用所建立的模型对抛物面天线进行了数值计算，将天线在实际工况下的反射面表面误差与馈源相位中心误差一同引入模型中，分析了反射面天线误差信息对增益和副瓣电平影响，从而分析反射面天线误差。
7.根据权利要求1所述的一种紧缩场天线馈源位姿调整方法，其特征在于：所述红外位置监测系统内部设置红外位置监测模块、通讯模块、中央处理模块、位置计算模块、位置显示模块与天线馈源位姿调整控制模块，所述红外位置监测模块实时将天线位置角度传输到中央处理模块，并由位置计算模块进行分析，实时显示馈源天线角度，并进行控制。
8.根据权利要求1所述的一种紧缩场天线馈源位姿调整方法，其特征在于：所述天线馈源反馈监测系统内部设置馈源天线反馈监测模块、传输模块、数据回馈模块、回馈分析模块与终端控制模块，所述馈源天线反馈监测模块将传输的信号通过回馈分析模块进行处理，并在终端控制模块中进行显示与控制。
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| CN117579195A (zh) * | 2024-01-15 | 2024-02-20 | 中国汽车技术研究中心有限公司 | 车辆天线系统的空口测试方法、设备和存储介质 |
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| CN117579195B (zh) * | 2024-01-15 | 2024-04-09 | 中国汽车技术研究中心有限公司 | 车辆天线系统的空口测试方法、设备和存储介质 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20240112 |