CN205958613U - 高精度天线相位中心测试夹具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型所设计的高精度天线相位中心测试夹具，包括方位轴转台、方位轴向平移座、极化轴、测试安装座、测试夹具底座以及天线安装平台，所述的方位轴平移座通过滑轨设置在方位轴转台上，方位轴平移座设置极化轴，极化轴的端部设置测试安装座，测试安装座上设置测试夹具底座，测试夹具底座通过相互独立运动的X轴平移机构和Y轴平移机构连接天线安装平台。这种结构的特点在于能在XYZ三轴上就进行微调，且三轴之间的运动相互独立，避免了平动时相互干扰导致的测量误差。
Description
技术领域
本实用新型涉及高精度测量型天线相位中心调控技术领域，特别是涉及一种高精度天线相位中心测试夹具，主要用于对天线的相位中心有严格要求的测试场合。
背景技术
近几年，卫星导航、高精度定位测量系统迅速发展，测量精度得到大幅提高，对其中的测量天线的性能要求也更加苛刻，特别是对于天线相位中心稳定性的要求。天线相位中心，就是远场辐射的等相位面与通过天线轴线的平面相交的曲线的曲率中心，是天线辐射电磁波的等效辐射中心。对于理想的精密测量型天线，其相位中心应与几何中心一致，相位中心应该在与天线水平面中心垂直的法线上。但是由于加工精度、材料一致性、装配精度的限制，实际的天线相位中心与天线几何中心并不完全一致，其差值称之为天线相位中心偏移(Phase Center Offset，PCO)，天线相位中心偏移PCO引起的误差是高精度卫星测量的重要误差源，对于测量精度的影响很大。对天线相位中心偏移进行检测，通过测定结果按照一定的数学模型计算出PCO值，输入到接收机中，通过算法进行误差修正。因此，如何准确检测和标定PCO值是提高测量精度的关键，对高精度测量型天线相位中心偏移进行精确测量和准确标定是非常重要的。
现有暗室的相位中心偏移测试技术，将天线简单固定在暗室转台上，采用目视方式确定天线的安装位置，无法进行精确调整，只能粗略估计相位中心偏移量。大部分天线外壳为了美观和性能需要，通常设计为弧面或曲面，标定过程中难以定位，准确标定存在一定难度。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型设计了一种测量数据精确度高，且测试方便，标定准确的高精度天线相位中心测试夹具。
为了达到上述目的，本实用新型所设计的高精度天线相位中心测试夹具，包括方位轴转台、方位轴向平移座、极化轴、测试安装座、测试夹具底座以及天线安装平台，所述的方位轴平移座通过滑轨设置在方位轴转台上，方位轴平移座设置极化轴，极化轴的端部设置测试安装座，测试安装座上设置测试夹具底座，测试夹具底座通过相互独立运动的X轴平移机构和Y轴平移机构连接天线安装平台。这种结构的特点在于能在XYZ三轴上就进行微调，且三轴之间的运动相互独立，避免了平动时相互干扰导致的测量误差。
进一步的方案是所述的Y轴平移机构由Y轴平动滑块、燕尾槽导向柱和Y轴滑块调整螺杆组成，Y轴平动滑块与燕尾槽导向柱组成Y轴上的滑动副，在Y轴平动滑块上设有X轴向的Y轴联动块导槽；所述的X轴平移机构由X轴平动滑块、燕尾槽导向柱和X轴滑块调整螺杆组成，X轴平动滑块与燕尾槽导向柱组成X轴上的滑动副，在X轴平动滑块上设有Y轴向的X轴联动块导槽，所述的天线安装平台背部设有平动联动块，平动联动块与Y轴联动块导槽以及X轴联动块导槽均配合。通过平动联动块带动天线安装平台移动，而平动联动块只能在Y轴联动块导槽和X轴联动块导槽内运动，特别是当要实现Y轴运动时，平动联动块是在Y轴平动滑块的推动下在X轴联动块导槽内运动，反之亦然。
进一步的方案为，所述的X轴平动滑块和Y轴平动滑块的侧面均设有标记物，所述的标记物与设置在测试夹具底座上的X轴平移标尺以及Y轴平移标尺对应配合；所述的方位轴转台上设有Z轴平移标尺，Z轴平移标尺的位置与方位轴向平移座的位置对应。通过设置平移标尺，且合理的设置平移标尺在空间上的位置，能进一步的方便读数，得到精确的平移值。
更进一步的，所述的Y轴滑块调整螺杆通过Y轴限位圈设置在测试夹具底座上；所述的X轴滑块调整螺杆通过X轴限位圈设置在测试夹具底座上。所述的限位圈为卡簧限位圈。使得调节螺杆只能转动不能平移减少测试背景发生变化的干扰。
一种上述高精度天线相位中心测试夹具的使用方法，包括以下步骤：
步骤1、将测试夹具安装在暗室方位轴转台的极化轴法兰上，保证夹具安装座与极化轴法兰同心，零度方向一致，天线参考点位于暗室方位轴转台的旋转中心，标定或记录测试夹具的二轴平移机构平移量为初始值，标定或记录暗室方位轴转台的轴向平移机构平移量为初始值；
步骤2、对天线进行3D的相位数据测试，采用最小二乘拟合天线相位中心偏移量，得到初步数值，根据测试值调节夹具上的XY轴平移量和暗室方位轴转台上的轴向平移机构，使天线相位中心逼近暗室方位轴转台的旋转中心；再重新进行3D的相位数据测试，经过多次逼近，将相位变化调整到尽可能小的范围；
步骤3、记录测试夹具的二轴平移机构平移量为调整终值，记录暗室方位轴转台的轴向平移机构平移量为调整终值，三个轴的调整终值与初始值的差值，是天线相位中心相对于天线参考点的偏离值，再根据天线参考点与天线几何中心的位置关系，计算准确的出天线相位中心偏移量和天线平均相位中心,供接收机修正误差使用。
综上所述，本实用新型的有益效果在于：
1提供一种高精度天线相位中心测试夹具和使用方法，便于实现对高精度天线相位中心的精确测量；
2测试夹具X轴与Y轴采用二维平动并联机构，实现完全解耦，避免两者的相互耦合，两轴调整完全独立，保证天线测试背景一致，减少干扰；
3设置了三轴标尺，避免了目视测量带来的人为误差，便于对复杂外壳天线相位中心的准确测量，提高了测试精度和测试效率。
4平移驱动采用螺杆方式，且螺杆上设有限位装置，平移单位更小，且限制螺杆移动，避免由螺杆平移驱动产生的背景干扰。
附图说明
图1为高精度天线相位中心测试夹具安装示意图。
图2为高精度天线相位中心测试夹具剖视图。
图3为高精度天线相位中心测试夹具正视图。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本实用新型作进一步的描述。
实施例1
如图1、2、3，本实施例描述的高精度天线相位中心测试夹具，用于三自由度暗室测试转台上，暗室测试转台具有方位轴转台1、方位轴向平移座2、极化轴3。测试夹具底座5固定在暗室极化轴3位置的测试安装座4上，待测天线6固定在测试夹具的天线安装平台13上。
测试夹具主要结构包括包括测试夹具底座5、X轴平移机构、Y轴平移机构、平动联动块14、天线安装平台13、XYZ三轴平移标尺7、8、9。X轴平移机构由燕尾槽导向柱10、X轴平动滑块12、X轴联动块导槽15、X轴滑块调整螺杆17、X轴螺杆限位圈20构成；Y轴平移机构由燕尾槽导向柱10、Y轴平动滑块11、Y轴联动块导槽16、Y轴滑块调整螺杆18、Y轴螺杆限位圈19构成；
导向柱10固定在测试夹具底座5上。X轴平动滑块12和Y轴平动滑块11叠放，同时受到四个平动导向柱10约束。使它们在平动调整螺杆17、18的驱动下，只能按照相应的轴向平动。平动调整螺杆17、18采用卡簧作为螺杆限位圈20、19固定在测试夹具底座5上，只能转动不能平移。两轴之间运动没有关联，是各自独立的并联机构，调节简单，并且调节孔小，利于保证天线测试背景基本不变。
上述高精度天线相位中心测试夹具的使用方法，包括以下步骤：
步骤1、将测试夹具安装在暗室方位轴转台的极化轴法兰上，保证夹具安装座与极化轴法兰同心，零度方向一致，天线参考点位于暗室方位轴转台的旋转中心，标定或记录测试夹具的二轴平移机构平移量为初始值，标定或记录暗室方位轴转台的轴向平移机构平移量为初始值；
步骤2、对天线进行3D的相位数据测试，采用最小二乘拟合天线相位中心偏移量，得到初步数值，根据测试值调节夹具上的XY轴平移量和暗室方位轴转台上的轴向平移机构，使天线相位中心逼近暗室方位轴转台的旋转中心；再重新进行3D的相位数据测试，经过多次逼近，将相位变化调整到尽可能小的范围；
步骤3、记录测试夹具的二轴平移机构平移量为调整终值，记录暗室方位轴转台的轴向平移机构平移量为调整终值，三个轴的调整终值与初始值的差值，是天线相位中心相对于天线参考点的偏离值，再根据天线参考点与天线几何中心的位置关系，计算出较准确的天线相位中心偏移量和天线平均相位中心,供接收机修正误差使用。
Claims (5)
1.一种高精度天线相位中心测试夹具，包括方位轴转台(1)、方位轴向平移座(2)、极化轴(3)、测试安装座(4)、测试夹具底座(5)以及天线安装平台(13)，其特征是所述的方位轴平移座(2)通过滑轨设置在方位轴转台(1)上，方位轴平移座(2)设置极化轴(3)，极化轴(3)的端部设置测试安装座(4)，测试安装座(4)上设置测试夹具底座(5)，测试夹具底座(5)通过相互独立运动的X轴平移机构和Y轴平移机构连接天线安装平台(13)。
2.根据权利要求1所述的高精度天线相位中心测试夹具，其特征是所述的Y轴平移机构由Y轴平动滑块(11)、燕尾槽导向柱(10)和Y轴滑块调整螺杆(18)组成，Y轴平动滑块(11)与燕尾槽导向柱(10)组成Y轴上的滑动副，在Y轴平动滑块(11)上设有X轴向的Y轴联动块导槽(16)；所述的X轴平移机构由X轴平动滑块(12)、燕尾槽导向柱(10)和X轴滑块调整螺杆(17)组成，X轴平动滑块(12)与燕尾槽导向柱(10)组成X轴上的滑动副，在X轴平动滑块(12)上设有Y轴向的X轴联动块导槽(15)，所述的天线安装平台(13)背部设有平动联动块(14)，平动联动块(14)与Y轴联动块导槽(16)以及X轴联动块导槽(15)均配合。
3.根据权利要求2所述的高精度天线相位中心测试夹具，其特征是所述的X轴平动滑块(12)和Y轴平动滑块(11)的侧面均设有标记物，所述的标记物与设置在测试夹具底座(5)上的X轴平移标尺(7)以及Y轴平移标尺(8)对应配合；所述的方位轴转台(1)上设有Z轴平移标尺(9)，Z轴平移标尺(9)的位置与方位轴向平移座(2)的位置对应。
4.根据权利要求2或3所述的高精度天线相位中心测试夹具，其特征是所述的Y轴滑块调整螺杆(18)通过Y轴限位圈(19)设置在测试夹具底座(5)上；所述的X轴滑块调整螺杆(17)通过X轴限位圈(20)设置在测试夹具底座(5)上。
5.根据权利要求4所述的高精度天线相位中心测试夹具，其特征是所述的限位圈(19)为卡簧限位圈。
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