一种三维空间自动轨迹控制的天线测试数据采集方法技术

一种三维空间自动轨迹控制的天线测试数据采集方法，包括如下步骤：(1)待测天线安装于转台上，五探头阵列天线安装于机械臂上；(2)建立机械臂与待测天线口面的空间坐标关系，并使机械臂的运动平面与天线口面平行；(3)建立转台和机械臂的通信，获取转台和机械臂的当前位置与状态；选择采集数据的空间坐标系；(4)根据空间坐标系，设置机械臂的空间扫描的开始位置、结束位置、空间点集个数；使得机械臂的扫描中心位于天线的相位中心；(5)扫描过程中，机械臂与网络分析仪同步，网络分析仪采集幅度与相位数据；(6)采集五探头阵列天线的通道平衡近场数据，通过通道平衡数据补偿进行近远场变换，(7)计算出待测天线的远场方向图。(7)计算出待测天线的远场方向图。(7)计算出待测天线的远场方向图。

【技术实现步骤摘要】
一种三维空间自动轨迹控制的天线测试数据采集方法


[0001]本专利技术涉及一种三维空间自动轨迹控制的天线测试数据采集方法，特别是一种将五探头阵列天线应用于测试系统集成控制数据采集的方法，属于天线测量


技术介绍

[0002]天线方向图测试是检验天线设计指标的重要手段，天线技术的发展要求天线测试系统可具备高频、高效率、多功能的测试能力，满足不同类型的天线测试任务，并且节约测试成本。
[0003]天线测试系统是完成天线测试数据采集的工具系统，可完成天线辐射指标的测试验证工作，随着天线技术的发展，天线测试技术也在更新，天线测试系统的数据采集方法也是工程师研究的一个问题，最主要的是扩展现有测试系统的测试功能，提高测试效率，优化测试方法等，目前，本专业
已经从传统的单一近场扫描系统，发展为多功能的测试系统，其中利用机械臂代替传统的扫描架或转台成为一种流行趋势。
[0004]目前，国内外天线测试系统的建设有相关机械臂的测试系统，但是都没有将多探头阵列天线应用于三维空间位置点集的数据采样，苏州特拉芯光电技术有限公司公开号为CN201621211473.7的一种太赫兹天线机器人近场三合一测试系统，该专利技术采用了机械臂与该精度激光定位器实现天线测试的高精度空间定位，使用的是单探头天线并未提及多探头阵列采样，并且没有实时连续运动采集近场测试数据。成都锐芯盛通电子科技有限公司公开号为CN201621211473.7的基于机器人的天线智能测试系统中，提到了机械臂用于天线测试系统组成的系统集成每个部件，形成测试系统的方式，对机械臂与转台的任意平面运动并未做详细说明与设计。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种三维空间自动轨迹控制的天线测试数据采集方法，包括如下步骤：(1)待测天线安装于转台上，五探头阵列天线安装于机械臂上；(2)建立机械臂与待测天线口面的空间坐标关系，并使机械臂的运动平面与天线口面平行；(3)建立转台和机械臂的通信，获取转台和机械臂的当前位置与状态；选择采集数据的空间坐标系；(4)根据空间坐标系，设置机械臂的空间扫描的开始位置、结束位置、空间点集个数；使得机械臂的扫描中心位于天线的相位中心；(5)扫描过程中，机械臂与网络分析仪同步，网络分析仪采集幅度与相位数据；(6)采集五探头阵列天线的通道平衡近场数据，通过通道平衡数据补偿进行近远场变换，(7)计算出待测天线的远场方向图。
[0006]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术实施例提供一种三维空间自动轨迹控制的天线测试数据采集方法，包括如下步骤：
[0008](1)将待测天线安装于转台上，多探头阵列天线安装于机械臂上；
[0009](2)建立转台和机械臂的通信链接，获取转台和机械臂的当前位置与状态；选择天线测试采集数据的空间坐标系；
[0010](3)建立机械臂与待测天线口面的空间坐标关系，通过转台和或机械臂调整坐标平面，使机械臂的运动平面与天线口面平行；
[0011](4)根据空间坐标系，设置机械臂的空间扫描的开始位置、结束位置、空间点集个数；设置机械臂的空间原点坐标的相对偏移量，使得机械臂的扫描中心位于天线的相位中心；
[0012](5)检查多探头阵列天线状态正常后进行扫描，扫描过程中，机械臂在预设的空间扫描位置向网络分析仪发送同步脉冲信号，网络分析仪收到同步脉冲信号后，即刻采集幅度与相位数据，存储于网络分析仪中；
[0013](6)采集多探头阵列天线的近场数据，进行极化补偿；
[0014](7)利用步骤(5)中网络分析仪采集的幅度与相位数据、步骤(6)中的极化补偿数据，计算出待测天线的远场方向图。
[0015]本专利技术一实施例中，步骤(5)中，检查多探头阵列天线状态时，分别将多个阵列探头到待测天线的扫描中心，每次对准一个阵列探头，利用测试系统控制双极化探头的开关切换动作，检查每个阵列探头的两个极化通道的信号是否正常。
[0016]本专利技术一实施例中，步骤(5)扫描过程中，转台保持静止状态，机械臂运动。
[0017]本专利技术一实施例中，多探头阵列天线中的阵列探头排成一条直线，该直线平行于每个阵列探头的交叉极化方向。
[0018]本专利技术一实施例中，步骤(6)中采集多探头阵列天线的近场数据进行极化补偿的方法为；对每个阵列探头，调整机械臂在阵列探头0
°
时沿主极化轴扫描一条近场直线，然后机械臂带动阵列探头绕极化轴转90
°
，沿交叉极化轴扫描一条近场直线，利用该两条直线的测量结果进行极化补偿。
[0019]本专利技术一实施例中，机械臂向矢量网络分析仪发送脉冲信号，用于触发矢量网络分析仪进行数据采集。
[0020]本专利技术实施例提供一种三维空间自动轨迹控制的天线测试系统，包括转台、多探头阵列天线、机械臂、矢量网络分析仪、上位机；
[0021]转台用于承载待测天线；
[0022]多探头阵列天线安装在机械臂上，机械臂用于带动多探头阵列天线运动，并向矢量网络分析仪发送采集信号；
[0023]矢量网络分析仪用于采集幅度与相位数据；
[0024]上位机用于进行数据处理；
[0025]天线测试系统采用上述的天线测试数据采集方法进行测试。
[0026]本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：
[0027](1)本专利技术采用了机械臂与五探头阵列天线相结合的任意平面近场天线测试方式，同时与天线测试转台协同运动，实现了天线测试三维空间任意平面近场的高效率测试方法。
[0028](2)本专利技术实现了通过机械臂与转台的姿态调整，共同形成空间任意平面点集的采集工作，提高了平面近场天线测试的灵活性，可测试任意空间角度的平面近场。
[0029](3)本专利技术的任意平面近场测试的脉冲同步信号，高速实时触发网络分析仪进行近场数据的幅度和相位的采集工作，实时触发网络分析仪，保存近场的测试数据，避免了读取位置后再采集近场的幅度与相位数据的低效率的测试方法，提高了测试系统的测试精度与测试效率。
[0030](4)本专利技术将双极化五探头阵列天线应用于机械臂的天线测试系统，替代传统的单极化单探头天线，几倍提高天线测试系统的测试效率。
[0031](5)本专利技术应用了一种双极化五探头阵列天线的通道平衡技术，提高天线的近场测试精度，补偿双极化的原始通道幅度相位数据的不一致性。
[0032](6)本专利技术采用了实时位置高速同步脉冲信号，可保证机械臂的连续运动，替代了传统的每个步进停止一次在运动的问题，在连续运动过程中，发送同步脉冲，提高了系统的测试效率，节省测试时间成本。
[0033](7)五探头阵列天线中的阵列探头排成一条直线，该直线平行于每个阵列探头的交叉极化方向，有利于提高测试精度，避免相邻探头之间的测试干扰。
[0034](8)本专利技术在待测天线测试结束后，马上进行五探头阵列天线的近场数据极化补偿，能够更好的提高补偿精本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维空间自动轨迹控制的天线测试数据采集方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将待测天线安装于转台上，多探头阵列天线安装于机械臂上；(2)建立转台和机械臂的通信链接，获取转台和机械臂的当前位置与状态；选择天线测试采集数据的空间坐标系；(3)建立机械臂与待测天线口面的空间坐标关系，通过转台和或机械臂调整坐标平面，使机械臂的运动平面与天线口面平行；(4)根据空间坐标系，设置机械臂的空间扫描的开始位置、结束位置、空间点集个数；设置机械臂的空间原点坐标的相对偏移量，使得机械臂的扫描中心位于天线的相位中心；(5)检查多探头阵列天线状态正常后进行扫描，扫描过程中，机械臂在预设的空间扫描位置向网络分析仪发送同步脉冲信号，网络分析仪收到同步脉冲信号后，即刻采集幅度与相位数据，存储于网络分析仪中；(6)采集多探头阵列天线的近场数据，进行极化补偿；(7)利用步骤(5)中网络分析仪采集的幅度与相位数据、步骤(6)中的极化补偿数据，计算出待测天线的远场方向图。2.根据权利要求1所述的三维空间自动轨迹控制的天线测试数据采集方法，其特征在于，步骤(5)中，检查多探头阵列天线状态时，分别将多个阵列探头到待测天线的扫描中心，每次对准一个阵列探头，利用测试系统控制双极化探头的开关切换动作，检查每个阵列探头的两个极化通道的信号是否正常。3.根据权利要求1所述的三维空间自动轨...

【专利技术属性】
技术研发人员：马玉丰，刘灵鸽，张启涛，赵兵，王宇，陈烨，王新峰，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：