TWI764723B - 多邊形球面空間採樣設備 - Google Patents

多邊形球面空間採樣設備

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TWI764723B TW110117984A TW110117984A TWI764723B TW I764723 B TWI764723 B TW I764723B TW 110117984 A TW110117984 A TW 110117984A TW 110117984 A TW110117984 A TW 110117984A TW I764723 B TWI764723 B TW I764723B
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Abstract

本申請關於一種多邊形球面空間採樣設備，關於球面場天線測量技術領域，其包括探頭、安裝架和支撐平臺，所述支撐平臺安裝於所述安裝架上以用於放置被測物，所述探頭的數量大於或者等於6個，所述探頭安裝於所述安裝架上，多個所述探頭分佈在三維球面空間內的至少兩個豎直面上，多個所述豎直面繞豎向軸線對稱佈置，所述探頭在每一個豎直面上都間隔A度均勻分佈，在同一水平面上的多個所述探頭間隔B度均勻分佈，所述A和所述B均小於或者等於90。本申請不使用轉檯，具有測試準確度更高、設備成本低、測試效率更高的效果。

Description

多邊形球面空間採樣設備
本申請關於球面場天線測量技術領域，尤其是關於一種多邊形球面空間採樣設備。
近場測量是指在距天線 3-8 個波長的距離上，用一個電特性已知的探頭在近區某一表面上，記錄下探頭接收電壓的幅度、相位隨位置變化的關係，通過嚴格的近遠場數學變換來確定天線的遠場特性。根據掃描面形狀，分為平面近場測量、柱面近場測量和球面近場測量。空間採樣技術是球面近場測量的關鍵技術，採樣數據的準確性直接影響到電磁波的場變換結果，是影響系統誤差的關鍵因素。
現階段球面近場空間採樣方案：多個探頭等間距分佈在圓環結構上，通過探頭的電切換獲取被測物一個面上的採樣數據，通過被測物在測量平臺上旋轉180°獲取被測物多個面上的採樣數據，從而得到被測物的球面空間採樣數據。
針對上述中的相關技術，發明人認為存在以下缺陷：轉檯均為機械轉動方式，每測試一次都需要進行一次機械轉動以帶動被測物轉換一個角度，測試效率不高。
為了改善常見採樣設備使用轉檯結構導致測試效率不高的問題，本申請提供一種多邊形球面空間採樣設備。
本申請提供一種多邊形球面空間採樣設備，採用如下的技術方案： 一種多邊形球面空間採樣設備，包括探頭、安裝架和支撐平臺，所述支撐平臺安裝於所述安裝架上以用於放置被測物，所述探頭的數量大於或者等於6個，所述探頭安裝於所述安裝架上，多個所述探頭分佈在三維球面空間內的至少兩個豎直面上且環繞所述支撐平臺佈置，多個所述豎直面繞豎向軸線對稱佈置，所述探頭在每一個豎直面上都間隔A度均勻分佈，在同一水平面上的多個所述探頭間隔B度均勻分佈，所述A和所述B均小於或者等於90，所述安裝架的頂部中心和底部中心均共用一個所述探頭，所述探頭的數量N=360/B·（180/A-1）+2，A和B均為被180直接整除的正數。
通過採用上述技術方案，取消了常見採樣設備的轉檯，被測物放置於支撐平臺上之後，被測物為靜止狀態，需要全方位測量被測物的採樣數據時，被測物始終為靜止狀態，由於多個探頭分佈在三維球面空間內，所以通過電控切換的方式啟動各個點位的探頭，不包含轉檯的機械轉動，測試效率更高，更適合產線的快速測需求；且轉檯作為一個可以隨意活動的部件，其轉檯旋轉精度具有較大的不確定因素，所以整個採樣設備的測試精度不受轉檯旋轉精度的影響，測試精度更高；被測物最大重量不受轉檯承重限制，支撐平臺上可以放置重量非常大的被測物，測試對象的範圍更大；由於採樣設備的底部不需要安裝轉檯，所以採樣設備底部也可以安裝探頭，從而探頭的佈置方位會更加全面，進一步提升了測試精度，而且省去了結構較為複雜的轉檯，有利於縮小採樣設備的體積，方便搬運、安裝、後期維護該採樣設備；如果三維球面空間的最頂部和最底部不設置探頭，在測試時，該兩個點位處具有代表性的關鍵數據就會缺失，導致測試結果不精確、參考價值受損，安裝架的頂部中心和底部中心剛好位於三維球面空間的最頂部和最底部，在該處設置有探頭，結構設計更加合理。
較佳地，所述安裝架包括兩個相互垂直的安裝框和底座，兩個所述安裝框均垂直於所述底座的上表面，所述A為45，所述B為90，所述探頭的數量等於14個，兩個所述安裝框的頂部連接處和兩個所述安裝框的底部連接處分別共用一個所述探頭。
通過採用上述技術方案，上述探頭的佈局方式較為密集且均勻，測試點位較多，測試結果更為精準，同時安裝架的結構較為簡單。
較佳地，所述安裝架包括底座和三個繞豎向軸線對稱佈置的安裝框，三個所述安裝框均垂直於所述底座的上表面，所述A為45，所述B為60，所述探頭的數量等於20個，三個所述安裝框的頂部連接處和三個所述安裝框的底部連接處分別共用一個所述探頭。
通過採用上述技術方案，上述探頭的佈局方式較為密集且均勻，測試點位較多，測試結果更為精準。
較佳地，所述支撐平臺包括：連接部和支撐板，所述支撐板通過所述連接部固定於所述安裝架內，所述支撐板上設置有減重孔。
通過採用上述技術方案，連接部為支撐板提供了穩定的安裝位置，以保證支撐板靠近三維球面空間球心位置，而支撐板方便供被測物穩定放置，減重孔具有減輕重量、減小耗材的效果。
較佳地，所述支撐板上可拆式安裝有高度不同的測試治具，或者所述支撐板可調式安裝於所述連接部上且具有高度調節功能。
通過採用上述技術方案，在測試不同的被測物時，高度不同的測試治具或者高度可調節的支撐板，都可以保證被測物測試時處於三維球面空間球心位置，設備適用性更高，而且測試精度會更準。
較佳地，所述安裝架的外表面包裹有吸波棉，所述吸波棉設置有供所述探頭安裝的通孔。
通過採用上述技術方案，吸波棉能吸收或者大幅減弱其表面接收到的電磁波能量，從而減少電磁波的干擾，進一步提升了測試精度。
較佳地，所述安裝架安裝於電磁屏蔽箱體內，所述電磁屏蔽箱體設置有箱門，所述電磁屏蔽箱體的內壁和所述箱門的內表面均設置有吸波棉。
通過採用上述技術方案，電磁屏蔽箱體具有保護探頭的效果，而且具有較好的電磁屏蔽屏蔽效果，有利於測試人員的身體健康，為測試提供必要的近場測試環境，吸波棉能吸收或者大幅減弱其表面接收到的電磁波能量，從而減少電磁波的干擾，進一步提升了測試精度。
較佳地，所述安裝架的頂部和外周側壁均設置有金屬走線盒。
通過採用上述技術方案，由於該設備在三維球面空間內增加了多個探頭，增加的金屬走線盒可以供較多的電線鋪設，以便將三維球面空間內各個點位的探頭信號搜集起來，且可以避免電線過多而淩亂，同時將金屬走線盒設置在安裝架的頂部和外周側壁，可以避免過多的電線靠近探頭，金屬走線盒可以防止電線產生較大的電磁干擾，提升了測試精度。
較佳地，所述安裝架由鋼板通過焊接方式和/或通過螺栓組裝而成，部分所述鋼板上設置有穿孔。
通過採用上述技術方案，鋼板的結構強度比較高，提升了整個設備的結構穩定性，而且取材方便，與澆注程序相比，加工製作也非常方便，穿孔可以適當減輕安裝架的重量，方便搬運、轉移該設備。
綜上所述，本申請包括以下至少一種有益技術效果： 1.取消了常見採樣設備的轉檯，被測物放置於支撐平臺上之後，被測物為靜止狀態，需要全方位測量被測物的採樣數據時，被測物始終為靜止狀態，由於多個探頭分佈在三維球面空間內，所以通過電控切換的方式啟動各個點位的探頭，不包含轉檯的機械轉動，測試效率更高，更適合產線的快速測需求； 2.在測試不同的被測物時，高度不同的測試治具或者高度可調節的支撐板，都可以保證被測物測試時處於三維球面空間球心位置，設備適用性更高，而且測試精度會更準。
以下結合圖1~5對本申請作進一步詳細說明。
本申請實施例公開一種多邊形球面空間採樣設備。參照圖1，該多邊形球面空間採樣設備包括探頭1、安裝架2和支撐平臺3，支撐平臺3安裝於安裝架2上以用於放置被測物，探頭1的數量大於或者等於6個，探頭1安裝於安裝架2上，多個探頭1分佈在三維球面空間內的至少兩個豎直面上且環繞支撐平臺3佈置，每一個探頭1都朝向三維球面空間的球心佈置，多個豎直面繞豎向軸線對稱佈置，探頭1在每一個豎直面上都間隔A度均勻分佈，在同一水平面上的多個探頭1間隔B度均勻分佈，A和B均小於或者等於90，安裝架2的頂部中心和底部中心均共用一個探頭1，探頭1的數量N=360/B·（180/A-1）+2，A和B均為被180直接整除的正數，例如A可以等於1、2、5、10、11.25、15、22.5、30、45、60、75或者90，例如B可以等於1、2、5、10、11.25、15、22.5、30、45、60、75或者90。
實施例1 參照圖1和圖2，一種多邊形球面空間採樣設備的安裝架2包括兩個相互垂直的安裝框21和底座22，兩個安裝框21均垂直於底座22的上表面（在其他實施例中安裝框21也可以水平佈置，但是底座22可以替換為立式方框），A為45，,B為90，探頭1的數量等於14個，14個探頭1在三維球面空間內的排佈方式詳見圖3，兩個安裝框21的頂部連接處和兩個安裝框21的底部連接處分別共用一個探頭1。
支撐平臺3包括：連接部31和支撐板32，支撐板32通過連接部31固定於安裝架2內，支撐板32上設置有減重孔321，連接部31在本實施例中具體由四根支撐腿和一個十字架組成，四根支撐腿均固定於底座22上且錯開兩個安裝框21的底部佈置，十字架連接固定於四根支撐腿的頂部，支撐板32通過螺釘固定於十字架上。
支撐板32上可拆式安裝有高度不同的測試治具4，在其他實施例中支撐板32可調式安裝於連接部31。例如可調高度的方案一為：支撐腿具有高度調節功能，例如可調高度的方案二為：連接部31上設置有多個上下間隔佈置的插槽，支撐板32需要調節高度時可以插接在不同高度的插槽內。
安裝框21的外表面和底座22的上表面均包裹有吸波棉5，吸波棉5還可以替換為其他吸波材料（例如吸波陶瓷等），吸波棉5設置有供探頭1安裝的通孔，安裝架2安裝於電磁屏蔽箱體6內，電磁屏蔽箱體6呈長方體形狀。
電磁屏蔽箱體6的底部設置有四個調高腳62，從而確保電磁屏蔽箱體6可以較為水平地放置於地面上，提升了測試精度。電磁屏蔽箱體6設置有箱門61，箱門61的一側鉸接於電磁屏蔽箱體6，電磁屏蔽箱體6在箱門61處開設有矩形開口，箱門61的轉動軸線豎向佈置，箱門61的另一側和電磁屏蔽箱體6之間通過鎖扣件連接，電磁屏蔽箱體6的內壁和箱門61的內表面均設置有吸波棉5。
且兩個安裝框21分別位於電磁屏蔽箱體6的兩條對角線上，提升了電磁屏蔽箱體6內部的空間利用率，而且方便工作人員從電磁屏蔽箱體6內取放待測物。且箱門61上沒有安裝探頭1，不用在箱門61上設置複雜的線路，有利於後續升級改造該設備。
安裝架2的頂部焊接有水平佈置的金屬走線盒7，安裝框21的外周側壁均焊接有豎向佈置的金屬走線盒7，金屬走線盒7由鋼板焊接而成且呈矩形長條形狀，金屬走線盒7具體數量為5個。
安裝架2由鋼板通過焊接方式和/或通過螺栓組裝而成，部分鋼板上設置有穿孔，安裝架2的整體形狀為方形盒狀，且安裝架2中間開設有正八邊形孔洞，在其他實施例中，隨著探頭1數量的增多，正八邊形孔洞可以替換為正十邊形孔洞、正十二邊形孔洞、正十六邊形孔洞、正二十邊形孔洞等等。
整個設備的控制系統（例如實現射頻切換的功能單元、線纜接口等），可以安裝於電磁屏蔽箱體6的頂部、底部或者四周，在本實施例中較佳設置在頂部，以便於節省空間。
實施例1的實施原理為：取消了常見採樣設備的轉檯，被測物放置於支撐平臺3上之後，被測物為靜止狀態，需要全方位測量被測物的採樣數據時，被測物始終為靜止狀態，由於多個探頭1分佈在三維球面空間內，所以通過電控切換的方式啟動各個點位的探頭1，不包含轉檯的機械轉動，測試效率更高，更適合產線的快速測需求；且轉檯作為一個可以隨意活動的部件，其轉檯旋轉精度具有較大的不確定因素，所以整個採樣設備的測試精度不受轉檯旋轉精度的影響，測試精度更高；被測物最大重量不受轉檯承重限制，支撐平臺3上可以放置重量非常大的被測物，測試對象的範圍更大；由於採樣設備的底部不需要安裝轉檯，所以採樣設備底部也可以安裝探頭1，從而探頭1的佈置方位會更加全面，進一步提升了測試精度，而且省去了結構較為複雜的轉檯，有利於縮小採樣設備的體積，方便搬運、安裝、後期維護該採樣設備。
實施例2 參照圖2和圖4，一種多邊形球面空間採樣設備與實施例一的不同之處在於，安裝架2包括底座22和三個繞豎向軸線對稱佈置的安裝框21，三個安裝框21均垂直於底座22的上表面（並未在本申請的圖式中畫出，但是三個安裝框21的結構均和圖2中的一致，且三個安裝框21之間的夾角為60度），A為45，B為60，探頭1的數量等於20個，20個探頭1在三維球面空間內的排佈方式詳見圖4，三個安裝框21的頂部連接處和三個安裝框21的底部連接處分別共用一個探頭1。
上述探頭1的佈局方式較為密集且均勻，測試點位較多，測試結果更為精準。
實施例3 參照圖2和圖5，一種多邊形球面空間採樣設備與實施例一的不同之處在於，安裝架2包括兩個相互垂直的安裝框21和底座22，兩個安裝框21均垂直於底座22的上表面（並未在本申請的圖式中畫出，但是兩個安裝框21的結構均和圖2中的大致一樣），A和B均為90，探頭1的數量等於6個，6個探頭1在三維球面空間內的排佈方式詳見圖5，兩個安裝框21的頂部連接處和兩個安裝框21的底部連接處分別共用一個探頭1。
上述探頭1的佈局方式所採用的探頭1數量最小，整個設備的製作成本最低。
實施例4 參照圖2和圖6，一種多邊形球面空間採樣設備與實施例一的不同之處在於，電磁屏蔽箱體6設置有箱門61，電磁屏蔽箱體6的兩側分別固定安裝有一個氣缸動力件8，氣缸動力件8的活塞桿端部連接於箱門61的內表面。氣缸動力件8的活塞桿伸出時，箱門61處於打開狀態；氣缸動力件8的活塞桿收縮時，箱門61處於關閉狀態。通過上述結構，方便工作人員自動控制箱門6開啟，取放被測物比較方便，而且可以在箱門61的正面增設控制氣缸動力件8啟動的按鈕，自動化程度更高，操作更加方便。
以上均為本申請的較佳實施例，並非依此限制本申請的保護範圍，故：凡依本申請的結構、形狀、原理所做的等效變化，均應涵蓋於本申請的保護範圍之內。
1:探頭
2:安裝架
21:安裝框
22:底座
3:支撐平臺
31:連接部
32:支撐板
321:減重孔
4:測試治具
5:吸波棉
6:電磁屏蔽箱體
61:箱門
62:調高腳
7:金屬走線盒
8:氣缸動力件
圖1是本申請實施例1的多邊形球面空間採樣設備的結構示意圖。 圖2是本申請實施例1的安裝架的結構示意圖。 圖3是本申請實施例1的探頭在三維球面空間內的排佈示意圖。 圖4是本申請實施例2的探頭在三維球面空間內的排佈示意圖。 圖5是本申請實施例3的探頭在三維球面空間內的排佈示意圖。 圖6是本申請實施例4的多邊形球面空間採樣設備的結構示意圖。
1:探頭
2:安裝架
3:支撐平臺
4:測試治具
5:吸波棉
6:電磁屏蔽箱體
61:箱門
62:調高腳

Claims (8)

  1. 一種多邊形球面空間採樣設備，包括探頭(1)、安裝架(2)和支撐平臺(3)，其中：所述支撐平臺(3)安裝於所述安裝架(2)上以用於放置被測物，所述探頭(1)的數量大於或者等於6個，所述探頭(1)安裝於所述安裝架(2)上，多個所述探頭(1)分佈在三維球面空間內的至少兩個豎直面上且環繞所述支撐平臺(3)佈置，多個所述豎直面繞豎向軸線對稱佈置，所述探頭(1)在每一個豎直面上都間隔A度均勻分佈，在同一水平面上的多個所述探頭(1)間隔B度均勻分佈，所述A和所述B均小於或者等於90，所述安裝架(2)的頂部中心和底部中心均共用一個所述探頭(1)，所述探頭(1)的數量N=360/B．(180/A-1)+2，A和B均為被180直接整除的正數，所述安裝架(2)由鋼板通過焊接方式和/或通過螺栓組裝而成，部分鋼板上設置有穿孔，所述安裝架(2)的整體形狀為方形盒狀，且安裝架(2)中間開設有正多邊形孔洞。
  2. 根據請求項1所述的多邊形球面空間採樣設備，其中：所述安裝架(2)包括兩個相互垂直的安裝框(21)和底座(22)，兩個所述安裝框(21)均垂直於所述底座(22)的上表面，所述A為45，所述B為90，所述探頭(1)的數量等於14個，兩個所述安裝框(21)的頂部連接處和兩個所述安裝框(21)的底部連接處分別共用一個所述探頭(1)。
  3. 根據請求項1所述的多邊形球面空間採樣設備，其中：所述安裝架(2)包括底座(22)和三個繞豎向軸線對稱佈置的安裝框(21)，三個所述安裝框(21)均垂直於所述底座(22)的上表面，所述A為45，所述B為60，所述探頭(1)的數量等於20個，三個所述安裝框(21)的頂部連接處和三個所述安裝框(21)的底部連接處分別共用一個所述探頭(1)。
  4. 根據請求項1所述的多邊形球面空間採樣設備，其中：所述支撐平臺(3)包括：連接部(31)和支撐板(32)，所述支撐板(32)通過所述連接部(31)固定於所述安裝架(2)內，所述支撐板(32)上設置有減重孔(321)。
  5. 根據請求項4所述的多邊形球面空間採樣設備，其中：所述支撐板(32)上可拆式安裝有高度不同的測試治具(4)，或者所述支撐板(32)可調式安裝於所述連接部(31)上且具有高度調節功能。
  6. 根據請求項1所述的多邊形球面空間採樣設備，其中：所述安裝架(2)的外表面包裹有吸波棉(5)，所述吸波棉(5)設置有供所述探頭(1)安裝的通孔。
  7. 根據請求項6所述的多邊形球面空間採樣設備，其中：所述安裝架(2)安裝於電磁屏蔽箱體(6)內，所述電磁屏蔽箱體(6)設置有箱門(61)，所述電磁屏蔽箱體(6)的內壁和所述箱門(61)的內表面均設置有吸波棉(5)。
  8. 根據請求項1所述的多邊形球面空間採樣設備，其中：所述安裝架(2)的頂部和外周側壁均設置有金屬走線盒(7)。
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