CN207424110U - 天线柱面近场测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天线柱面近场测量系统，包括：承载待测天线并驱使所述待测天线绕一轴线转动的转动装置、测量装置以及控制系统，所述测量装置包括：满足所述待测天线的柱面近场测量范围要求的探头组，所述探头组包括：若干沿平行于所述轴线方向布设的探头；以及，控制所述探头组中部分所述探头依次逐步开启工作以实现该部分所述探头进行转动到指定位置的所述待测天线对应位置测量的电子开关，所述控制系统分别与所述转动装置、所述测量装置相连以控制所述转动装置及所述测量装置工作进行所述待测天线的柱面近场测量。通过增加探头的数量，并增加切换速度较快的电子开关以快速控制探头开启，达到提高测量效率的目的。

Description

天线柱面近场测量系统

技术领域

本实用新型涉及天线测试技术领域，特别涉及一种天线柱面近场测量系统。

背景技术

天线特性参数的测量有多种方法，目前主要的方法包括三大类：天线的远场测量、天线的紧缩场测量、天线的近场测量；其中，天线近场测量主要分为三个大类：平面近场、柱面近场和球面近场。

现有的天线柱面近场测量系统中均采用单探头结构进行测量，其测量过程为：将待测天线置于可绕一轴线转动的转台上，上述单探头平行于轴线的路径上往复移动，并且在单次单向移动过程中，单探头对待测天线进行扫描；使转台和待测天线转动一定角度后，该位置扫描完成后，单探头继续移动到下一位置，重复上述扫描过程，从而完成柱面扫描以得到相应的采样数据；根据采样数据即可通过计算机分析得到检测结果，实现天线柱面近场测量的目的。

但是，上述天线柱面近场测量系统的测量过程需要结合以下两个动作才能完成，动作一：上述探头沿平行于上述轴线的路径间隔性移动，动作二：转台绕上述轴线转动。由于单探头测试技术需要两个机构动作配合才能完成整个柱面近场测量。这样，不仅需要增加能实现探头运动的机构等，导致结构复杂，而且单探头需要在测量所指定的不同位置之间移动或停留，测试连贯性不好，整体测试效率不高。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种天线柱面近场测量系统，具有结构简单、测试效率较高的优点。

本实用新型第一方面提供一种天线柱面近场测量系统，包括：承载待测天线并驱使所述待测天线绕一轴线转动的转动装置、测量装置以及控制系统，所述测量装置包括：满足所述待测天线的柱面近场测量范围要求的探头组，所述探头组包括：若干沿平行于所述轴线方向布设的探头；以及，控制所述探头组中部分所述探头沿预设直线方向逐步开启工作以实现该部分所述探头进行转动到指定位置的所述待测天线对应位置测量的电子开关，所述控制系统分别与所述转动装置、所述测量装置相连以控制所述转动装置及所述测量装置工作进行所述待测天线的柱面近场测量。

实现上述方案的天线柱面近场测量系统，其测量过程为：将待测天线固定于转动装置上，电子开关控制探头逐个快速开启，由于多个探头沿平行于转轴方向布设，进而可以得到待测天线一条直线上的多个采样数据，转动装置带动待测天线转动一定角度，进而电子开关再次控制探头逐个快速开启，以得到待测天线另一条直线上的多个采样数据，如此反复测得柱面采样数据即可实现对待测天线进行柱面近场测量的目的，上述预设直线方向即为多个探头布设的方向。上述测量过程与常见测量系统的测量过程相比，通过增加探头的数量，并增加电子开关以快速控制探头开启，从而测得直线采样数据，替代了原有需要单探头需要在测量所指定的不同位置之间移动或停留的测量方式，测试连贯性更好，同时减少了控制原有单探头移动或停留的机构，使其结构简单、控制过程简单，从而大大提高了测量效率。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述转动装置包括：与所述探头对立布置的、供所述待测天线固定的、绕所述轴线自由转动的转台，以及，受所述控制系统控制的、驱使所述转台绕所述轴线转动的驱动机构。

实现上述方案的天线柱面近场测量系统，驱动机构受控制系统控制而动作，从而产生作用力于转台上，以驱使转台绕上述转轴转动，在待测天线固定于转台的情况下，即可实现待测天线的稳定转动，以提高该系统的测量精度。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述天线柱面近场测量系统还包括:

机架，所述测量装置滑动式装配于所述机架的第一内壁，所述测量装置的滑动方向与所述轴线平行，所述转动装置固定于所述机架的第二内壁，所述第一内壁和第二内壁相对立或者相交；以及，

动力机构，所述动力机构受所述控制系统控制并驱使所述测量装置相对于所述待测天线沿所述滑动方向滑动。

实现上述方案的天线柱面近场测量系统，机架对测量装置和转动装置具有一定的防护作用，在动力机构驱使测量装置相对于待测天线滑动的基础上，在获取一组待测天线的柱面采样数据之后，可以驱使测量装置移动一定的距离，进而获取另一组柱面采样数据，进而得到的采样数据更加密集，从而综合多组柱面采样数据所得的检测结果更加精确。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述天线柱面近场测量系统还包括:

两组设于所述第一内壁的、相互平行布置的滑轨；以及，

设于所述测量装置上的、与所述滑轨相装配的滑块，

所述动力机构包括：

转动式装配于所述第一内壁的、位于两组所述滑轨之间的丝杆；

固定于所述测量装置上的、与所述丝杆螺纹装配的滑套；以及，

驱使所述丝杆转动以带动所述测量装置相对于所述待测天线滑动的伺服电机。

实现上述方案的天线柱面近场测量系统，通过滑轨和滑块的配合作用，以使测量装置在滑动过程中更加稳定，有利于确保采样数据的精确性；伺服电机动作以带动丝杆转动，进而带动滑套和测量装置沿着滑轨方向移动，伺服电机有利于控制其输出轴转动的圈数，继而有利于精确控制测量装置移动的距离。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述转动装置还包括：

供所述转台的两端转动式装配的、固定装配于所述第二内壁的、供所述驱动机构固定安装的、由铝型材和板件拼接成“凹”形状的支撑架。

实现上述方案的天线柱面近场测量系统，“凹”形状的支撑架不仅预留有较大的转动空间以供转台转动，而且增加转台转动过程中的稳定性，以利于确保采样数据的精确性；同时铝型材取材方便、价格实惠、重量轻、结构强度高。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述驱动机构包括：

设于所述转台的端部的、与所述支撑架转动式装配的转轴；

与所述转轴固定装配的蜗轮；

与所述蜗轮相装配的蜗杆；以及，

驱使所述蜗杆转动以带动所述转台绕所述轴线转动的减速电机。

实现上述方案的天线柱面近场测量系统，减速电机的输出轴具有较低的转速，进而其带动蜗杆转动的过程中，可以驱使蜗轮、转轴以及转台绕转轴的轴线转动，这种结构易于通过控制减速电机的输出轴转动圈数实现控制转台转动的角度，进而使得到的柱面采样数据更加精确。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述转台包括：

供所述待测天线安装的、预留有与所述待测天线相适配的定位孔的、与多个所述探头所形成的直线之间平行布置的安装板；以及，

两块设于所述安装板两侧的、与所述安装板形成“凹”形状以使所述待测天线临近所述轴线布置的侧板。

实现上述方案的天线柱面近场测量系统，安装板与两块侧板形成的“凹”形状结构，使得待测天线固定于安装板后，待测天线靠近转台转动的轴线布置，从而待测天线转动的角度和转台转动的角度更加接近，更有利于确保采样数据的精确性；定位孔与待测天线相装配后，待测天线不易相对于安装板滑动，以使得测量结果更加精确。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述天线柱面近场测量系统还包括:

设于所述机架和/或所述支撑架上的、围绕所述待测天线布置的吸波材料。

实现上述方案的天线柱面近场测量系统，吸波材料吸收或者大幅减弱投射到待测天线表面的电磁波能量，从而减少电磁波的干扰，以使获得的采样数据更加精确。

综上所述，本实用新型实施例具有以下有益效果：

其一，增加探头的数量，并增加电子开关以快速控制探头开启，以提高测得直线采样数据的效率，结合转台带动待测天线转动，结合多组直线采样数据得到待测天线的柱面采样数据，效率更高；

其二，通过动力机构驱使测量装置移动，进而柱面采样数据更加密集，从而综合多组柱面采样数据所得的检测结果更加精确。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的一视角的结构示意图，图中部分机架已剔除；

图2是本实用新型实施例一的另一视角的结构示意图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是本实用新型实施例一中转动装置的结构示意图；

图5是图4中B处的放大图。

附图标记：1、机架；2、测量装置；21、壳体；22、探头；3、转动装置；31、转台；311、安装板；3111、定位孔；312、侧板；32、驱动机构；321、转轴；322、蜗轮；323、蜗杆；324、减速电机；33、支撑架；4、动力机构；41、丝杆；42、滑套；43、伺服电机；5、滑轨；6、滑块；7、吸波材料；8、待测天线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：一种天线柱面近场测量系统，结合图1和图2所示，包括：机架1、测量装置2、转动装置3、吸波材料7以及控制系统，控制系统分别与转动装置3、测量装置2相连以控制转动装置3及测量装置2工作以进行待测天线8的柱面近场测量。

机架1整体呈长方体状，且由多根铝型材和墙板搭建而成，并形成密封的暗室结构，图中剔除了部分机架1以展示其内部结构。且测量装置2和转动装置3分别布设于机架1内相对应的第一内壁和第二内壁，第一内壁为机架1的顶壁，第二内壁为机架1的底壁，机架1对测量装置2和转动装置3具有一定的防护作用。

测量装置2包括：壳体21、探头22以及电子开关，壳体21包裹所有的探头22以及电子开关，起到保护作用。探头22用于扫描待测天线8以得到采样数据，探头22的数量为五十一个且呈直线型均匀间隔布置以形成探头组，整个探头组满足待测天线8的柱面近场测量范围的要求，在其他实施例中探头22的数量可以适应性增减，壳体21朝向转动装置3的端面开有供探头22部分伸出的穿孔。电子开关控制五十一个探头22逐个启闭，且本实施例中电子开关的切换速度设定在纳秒级别，电子开关置于壳体21内部，图中由于视角关系未具体示出电子开关的结构。

转动装置3包括：支撑架33、转台31以及驱动机构32。两个支撑架33分设在转台31两端，并与转台31的两端转动式装配，且支撑架33固定装配于机架1的第二内壁，驱动机构32固定安装于支撑架33上，支撑架33由铝型材和板件拼接成“凹”形状。转台31与上述探头22相对布置，转台供待测天线8固定，转台31可绕一轴线（如图4中虚线所示）自由转动，该轴线与探头22的布设方向平行。驱动机构32驱使转台31绕上述轴线转动。

“凹”形状的支撑架33不仅预留有较大的转动空间以供转台31转动，而且增加转台31转动过程中的稳定性，以利于确保采样数据的精确性；同时铝型材取材方便、价格实惠、重量轻、结构强度高。

一部分吸波材料7设于机架1的内壁，另一部分吸波材料7设于支撑架33上，吸波材料7围绕待测天线8布置，且吸波材料7具体为角锥吸波棉，吸波材料7吸收或者大幅减弱投射到待测天线8表面的电磁波能量，从而减少电磁波的干扰，以使获得的采样数据更加精确。

结合图2和图3所示，天线柱面近场测量系统还包括:两组滑轨5、滑块6以及动力机构4。测量装置2滑动式装配于机架1的第一内壁，测量装置2的滑动方向与上述轴线平行。动力机构4受控制系统控制以驱使测量装置2相对于待测天线8沿上述滑动方向滑动。

滑轨5固定安装于机架1的第一内壁且两组滑轨5之间相互平行，滑块6固定安装于测量装置2的壳体21上，滑块6与滑轨5滑动式装配。

动力机构4包括：丝杆41、滑套42以及伺服电机43，伺服电机43与控制系统电连接。丝杆41通过两支撑座转动式装配于机架1的第一内壁上，且丝杆41位于两组滑轨5之间；滑套42固定安装于测量装置2的壳体21上且与丝杆41相螺纹装配；伺服电机43驱使丝杆41转动以带动测量装置2相对于待测天线8滑动。通过滑轨5和滑块6的配合作用，以使测量装置2在滑动过程中更加稳定；伺服电机43动作以带动丝杆41转动，进而带动滑套42和测量装置2沿着滑轨5方向移动，伺服电机43有利于控制其输出轴转动的圈数，继而有利于精确控制测量装置2移动的距离。

结合图2和图4所示，转台31包括：安装板311以及两块侧板312。安装板311呈矩形状，安装板311供待测天线8安装，且安装板311与多个探头22所形成的直线之间平行，安装板311预留有与待测天线8相适配的定位孔3111，待测天线8设有插入定位孔3111内的凸起；两块侧板312一体成型于安装板311的两侧端，两块侧板312与安装板311形成“凹”形状以使待测天线8临近上述轴线布置。

安装板311与两块侧板312形成的“凹”形状结构，使待测天线8转动轴向与转台31转动轴向尽量接近或重合，更有利于确保采样数据的精确性，满足柱面近场测量要求；定位孔3111与待测天线8相装配后，待测天线8不易相对于安装板311滑动，以使得测量结果更加精确。

结合图4和图5所示，驱动机构32包括：转轴321、蜗轮322、蜗杆323以及减速电机324，减速电机324与控制系统电连接。转轴321固定装配于转台31的侧板312上，且转轴321与支撑架33转动式装配，转轴321的中轴线即为上述轴线；蜗轮322固定于转轴321上且和转轴321同轴线布置；蜗杆323与蜗轮322相装配；减速电机324驱使蜗杆323转动以带动转台31绕上述轴线转动。蜗轮322、蜗杆323的装配结构能实现减速电机324动力输出的换向。

减速电机324的输出轴具有符合柱面近场测量要求的转速的转速，进而其带动蜗杆323转动的过程中，可以驱使蜗轮322、转轴321以及转台31绕转轴321的轴线转动，这种结构易于通过控制减速电机324的输出轴转动圈数实现控制转台31转动的角度，进而使得到的柱面采样数据更加精确。

工作过程及原理：将待测天线8固定于转台31上，电子开关控制探头22逐个快速开启，由于多个探头22呈直线型布置，进而可以得到待测天线8一条直线上的多个采样数据，驱动机构32驱使转台31转动θ度，从而带动待测天线8转动θ度，进而电子开关再次控制探头22逐个快速开启，以得到待测天线8另一条直线上的多个采样数据，如此逐步使待测天线8间隔θ度转动，即可得柱面采样数据从而实现对待测天线8进行柱面近场测量的目的。

上述测量过程与常见测量系统的测量过程相比，通过增加探头22的数量，并增加切换速度在纳秒级别的电子开关以快速控制探头22开启，从而测得直线采样数据，替代了原有需要驱动单探头直线运动并反复停止、运动的测量方式，由于上述单探头反复停止、运动需要耗费较长时间，远远没有电子开关的切换速度快，从而大大提高了测量效率。

柱面近场天线测量双倍采样：获取柱面采样数据后，通过动力机构4驱使测量装置2相对于待测天线8移动一定距离，上述距离为相邻探头22之间间距的1/2，再次重复上述测量过程，再获取一次柱面采样数据。

柱面近场天线测量三倍采样：获取柱面采样数据后，通过动力机构4驱使测量装置2相对于待测天线8移动一定距离，上述距离为相邻探头22之间间距的1/3，再次重复上述测量过程，再获取一次柱面采样数据；继续驱使测量装置2移动上述距离，再次重复上述测量过程，再获取一次柱面采样数据。

柱面近场天线测量N倍采样：获取柱面采样数据后，通过动力机构4驱使测量装置2相对于待测天线8每次移动一定距离，上述距离为相邻探头22之间间距的1/N，再次重复上述测量过程，再获取N-1次柱面采样数据。

通过动力机构4驱使测量装置2移动，进而柱面采样数据更加密集，从而综合多组柱面采样数据所得的检测结果更加精确。

实施例二：一种天线柱面近场测量系统，与实施例一的不同之处在于，结合图3所示，将动力机构4中的丝杆41和滑套42更换为相互配合的齿轮和齿条，进而动力机构4同样能够实现上述驱动目的。

实施例三：一种天线柱面近场测量系统，与实施例一的不同之处在于，结合图4所示，驱动机构32直接替换为电机，电机的输出轴直接和和转台31的端部固定连接，进而同样可以实现驱使转台31转动的目的。

实施例四：一种天线柱面近场测量系统，与实施例一的不同之处在于，结合图1所示，测量装置2同样滑动式装配于机架1的第一内壁，第一内壁和第二内壁相交，第一内壁为机架1的侧壁，第二内壁为机架1的底壁。上述布置同样可以实现测量装置2的探头22与转动装置3上的待测天线8对立布置，以达到测量目的。

实施例五：一种天线柱面近场测量系统，与实施例一的不同之处在于，结合图1所示，电子开关受控制系统控制以两个为一组或者三个为一组或者更多个为一组同时开启，进而每次扫描过程为：由多个探头22对待测天线8进行多点拍摄，进而在直线采样数据中的数据更加密集，控制系统还可以对同一点采集的数据进行求平均值处理，进而所得采样数据更加可靠、稳定、精确，进一步提高了测量精度。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种天线柱面近场测量系统，其特征在于，包括：

承载待测天线并驱使所述待测天线绕一轴线转动的转动装置(3)、测量装置(2)以及控制系统，

所述测量装置(2)包括：

满足所述待测天线的柱面近场测量范围要求的探头组，所述探头组包括：若干沿平行于所述轴线方向布设的探头(22)；以及，

控制所述探头(22)组中部分所述探头(22)依次逐步开启工作以实现该部分所述探头(22)进行转动到指定位置的所述待测天线对应位置测量的电子开关，

所述控制系统分别与所述转动装置(3)、所述测量装置(2)相连以控制所述转动装置(3)及所述测量装置(2)工作进行所述待测天线的柱面近场测量。

2.根据权利要求1所述的天线柱面近场测量系统，其特征在于，所述转动装置(3)包括：与所述探头(22)对立布置的、供所述待测天线固定的、绕所述轴线自由转动的转台(31)，以及，受所述控制系统控制的、驱使所述转台(31)绕所述轴线转动的驱动机构(32)。

3.根据权利要求2所述的天线柱面近场测量系统，其特征在于，所述天线柱面近场测量系统还包括:

机架(1)，所述测量装置(2)滑动式装配于所述机架(1)的第一内壁，所述测量装置(2)的滑动方向与所述轴线平行，所述转动装置(3)固定于所述机架(1)的第二内壁，所述第一内壁和第二内壁相对立或者相交；以及，

动力机构(4)，所述动力机构(4)受所述控制系统控制并驱使所述测量装置(2)相对于所述待测天线沿所述滑动方向滑动。

4.根据权利要求3所述的天线柱面近场测量系统，其特征在于，

所述天线柱面近场测量系统还包括:

两组设于所述第一内壁的、相互平行布置的滑轨(5)；以及，

设于所述测量装置(2)上的、与所述滑轨(5)相装配的滑块(6)，

所述动力机构(4)包括：

转动式装配于所述第一内壁的、位于两组所述滑轨(5)之间的丝杆(41)；

固定于所述测量装置(2)上的、与所述丝杆(41)螺纹装配的滑套(42)；以及，

驱使所述丝杆(41)转动以带动所述测量装置(2)相对于所述待测天线滑动的伺服电机(43)。

5.根据权利要求3所述的天线柱面近场测量系统，其特征在于，所述转动装置(3)还包括：

供所述转台(31)的两端转动式装配的、固定装配于所述第二内壁的、供所述驱动机构(32)固定安装的、由铝型材和板件拼接成“凹”形状的支撑架(33)。

6.根据权利要求5所述的天线柱面近场测量系统，其特征在于，所述驱动机构(32)包括：

设于所述转台(31)的端部的、与所述支撑架(33)转动式装配的转轴(321)；

与所述转轴(321)固定装配的蜗轮(322)；

与所述蜗轮(322)相装配的蜗杆(323)；以及，

驱使所述蜗杆(323)转动以带动所述转台(31)绕所述轴线转动的减速电机(324)。

7.根据权利要求2所述的天线柱面近场测量系统，其特征在于，所述转台(31)包括：

供所述待测天线安装的、预留有与所述待测天线相适配的定位孔(3111)的、与多个所述探头(22)所形成的直线之间平行布置的安装板(311)；以及，

两块设于所述安装板(311)两侧的、与所述安装板(311)形成“凹”形状以使所述待测天线临近所述轴线布置的侧板(312)。

8.根据权利要求5所述的天线柱面近场测量系统，其特征在于，所述天线柱面近场测量系统还包括:

设于所述机架(1)和/或所述支撑架(33)上的、围绕所述待测天线布置的吸波材料(7)。