一种球面近场天线偏心时相位测量误差的评估装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种球面近场天线偏心安装时相位测量误差的评估装置及方法，能够评估出待测天线处于场地不同偏心距离下，空间某方向、某切面和某角域范围的相位测量误差。包括：球面近场扫描环7、低频探头阵8、高频探头阵9、球面近场测试方位转台11、转接工装12；所述球面近场扫描环7的两个半环分别布置了所述低频探头阵8和高频探头阵9，所述球面近场测试方位转台11位于球面近场扫描环圆面的中轴线上，方位转台11连接所述转接工装12，所述工装主体结构1和配重块6利用所述转台连接法兰3，一起安装在转接工装12上面，待测天线10安装在试验工装上的天线安装孔2上。上的天线安装孔2上。上的天线安装孔2上。

【技术实现步骤摘要】
一种球面近场天线偏心时相位测量误差的评估装置及方法


[0001]本专利技术属于近场天线测量
，尤其涉及一种球面近场天线偏心时相位测量误差评估装置及方法。

技术介绍

[0002]为满足天线全空间辐射性能的快速测试需求，近几年出现了多探头电扫描球面近场测量系统，可对三维空间数据进行快速采集，得到全空间的幅度、相位方向图和极化等信息。
[0003]在航天应用中，球面近场测试不仅被用来测试天线单机的辐射性能，也被用来测试天线安装在星体板时的辐射性能，以考察星体环境对天线辐射性能的影响。由于可一次性获取全空间辐射信息，球面近场测试可应用于利用相位进行目标定位的天线方向图测试。由于相位测量对测量场地环境、测试系统稳定度、模型加工精度等很多因素敏感，因此相位方向图的准确测量相对幅度方向图更加困难。
[0004]球面近场在进行天线测试时，一般将待测天线放置在测试场地的中心位置，此时，以中心位置为球心包围待测天线的最小球半径最小，其测试精度也最高。根据球面近场的模式展开理论，包围待测天线的最小球越小，表示辐射场所需的球面波模式数越少，测试精度就会越高。这是因为来自环境的干扰一般是高次模，当待测天线偏离中心越远，在进行模式展开时，就会混杂更多来自暗室环境的高次模，这些高次模无法通过模式滤波的数据后处理方式消除，导致相位测试结果受暗室环境影响增大。
[0005]利用球面近场测试待测天线时，根据待测天线的一般架设原则，要将待测天线放置在位于测试转台旋转轴上的场地中心。实际上，测试单个天线辐射性能时可将其放置在场地中心，而测试以辐射载体作为辐射边界的多副天线时，则无法将待测天线都放置在场地中心。对于较大辐射载体上安装多副待测天线的测试场景，如卫星的辐射模型星，上面分布着的多个宽波束天线，容易受周围环境影响，需要带着辐射载体测试，没办法将所有待测天线都放在场地中心进行测试，就会导致部分或全部天线都偏离场地中心。在进行相位测量时发现，待测天线偏离场地中心时，相位测试误差会随偏心距离的增加而增大。
[0006]实际工程应用中，一般会对测试场地的幅度、相位测试精度有一定要求。球面近场相位测试精度与很多因素有关，其中一项是由天线偏心引入的测量误差。其原因是天线相位测量结果与天线在场地中的位置直接相关，不同位置测得的相位会带入由偏心距离引入的相位偏差。为清楚掌握所测量相位数据的准确性，需要对球面近场偏心安装天线的相位测量误差进行评估，这有助于测试人员了解相位测量数据的准确性，在工程应用中具有重要意义。
[0007]我国目前还没有开展球面近场天线偏心时相位测量误差评估的研究工作。

技术实现思路

[0008]本专利技术提出一种球面近场天线偏心安装时相位测量误差的评估装置及方法，能够
评估出待测天线处于场地不同偏心距离下，空间某方向、某切面和某角域范围的相位测量误差。
[0009]本专利技术通过以下技术方案实现。
[0010]一种球面近场天线偏心安装时相位测量误差的试验工装，包括：工装主体结构1、天线安装孔2、转台连接法兰3和配重块6；所述工装主体结构为长方体框架结构，上表面为平面，开有若干待测天线安装孔；若干所述天线安装孔表面呈直线等间距排列，所述工装主体结构与转台连接法兰位于第一个天线安装孔正下方，即整个工装长边方向中心偏左位置，右侧为天线安装孔；所述配重块位于工装主体结构的左侧。
[0011]一种基于所述试验工装的评估装置，包括：球面近场扫描环7、低频探头阵8、高频探头阵9、球面近场测试方位转台11、转接工装12；所述球面近场扫描环7的两个半环分别布置了所述低频探头阵8和高频探头阵9，所述球面近场测试方位转台11位于球面近场扫描环圆面的中轴线上，方位转台11连接所述转接工装12，所述工装主体结构1和配重块6利用所述转台连接法兰3，一起安装在转接工装12上面，待测天线10安装在试验工装上的天线安装孔2上。
[0012]本专利技术的有益效果：
[0013]1、本专利技术在待评估的球面近场，利用一个试验工装，实现待测天线安装场地的同一高度不同位置，对待测天线进行全空间相位方向图测试和空间位置测试后，再对测得的数据进行分析计算，可评估出待测天线在场地不同偏心距离下的相位测试误差；
[0014]2、本专利技术利用长方体试验工装安装待测天线，可实现天线在场地中心和不同偏心距离下的测试及不同安装孔位近似相同的辐射边界，降低了由辐射边界差异引入的影响；
[0015]3、本专利技术提出的评估装置，利用光学瞄准测量设备，对待测天线安装在试验工装上不同孔位时的空间位置进行准确测量，降低了计算空间相位差时由天线实际位置偏差引入的计算误差；
[0016]4、本专利技术提出的安装方法，以安装在场地中心的天线相位为参考，能够保证参考数据受偏心影响最小，利用关心角域范围所有采集的相位数据进行误差评估，能够提升评估准确度；
[0017]5、本专利技术提出的评估方法，针对球面近场测量系统天线偏心时的相位测量误差，利用待测天线在球面近场相位测量数据进行评估，更贴近应用场景。
附图说明
[0018]图1为用于验证测试的试验工装的俯视图；
[0019]图2为用于验证测试的试验工装的主视图；
[0020]图3为试验工装在多探头球面近场测试待测天线示意图；
[0021]图4为球面近场坐标系中计算两个位置空间理论相位差示意图；
[0022]图5为待测天线偏心测量得到的4个切面随俯仰角变化的相位测量误差。
[0023]其中，1
‑
工装主体结构(俯视)，2
‑
天线安装孔，3
‑
与转台连接法兰(主视)，4
‑
工装主体结构(主视)，5
‑
与转台连接法兰(侧视)，6
‑
配重块，7
‑
球面近场扫描环，8
‑
低频探头阵，9
‑
高频探头阵，10
‑
待测天线，11
‑
方位转台，12
‑
转接工装。
具体实施方式
[0024]下面结合参考附图来详细描述本专利技术的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本专利技术的原理和精神，而并非限制本专利技术的范围。
[0025]如图1、2所示，本专利技术的一种球面近场天线偏心安装时相位测量误差的试验工装，包括：工装主体结构1、天线安装孔2、转台连接法兰3和配重块6；所述工装主体结构为长方体框架结构，上表面为平面，开有若干待测天线安装孔；若干所述天线安装孔表面呈直线等间距排列，具体实施时，安装孔数量和孔间距根据待测天线偏心最大距离设定；所述工装主体结构与转台连接法兰位于第一个天线安装孔正下方，即整个工装长边方向中心偏左位置，右侧为天线安装孔；所述配重块位于工装主体结构的左侧，具体实施时，重量根据法兰右侧工装长度确定，保证安装法兰位置处左右重量平衡。
[0026]如图3所示，本专利技术还提出一种基于上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种球面近场天线偏心安装时相位测量误差的试验工装，其特征在于，包括：工装主体结构1、天线安装孔2、转台连接法兰3和配重块6；所述工装主体结构为长方体框架结构，上表面为平面，开有若干待测天线安装孔；若干所述天线安装孔表面呈直线等间距排列，所述工装主体结构与转台连接法兰位于第一个天线安装孔正下方，即整个工装长边方向中心偏左位置，右侧为天线安装孔；所述配重块位于工装主体结构的左侧。2.如权利要求1所述的试验工装，其特征在于，所述天线安装孔数量和孔间距根据待测天线偏心最大距离设定。3.如权利要求1或2所述的试验工装，其特征在于，所述配重块重量根据法兰右侧工装长度确定。4.一种基于权利要求1至3所述试验工装的评估装置，其特征在于，包括：球面近场扫描环7、低频探头阵8、高频探头阵9、球面近场测试方位转台11、转接工装12；所述球面近场扫描环7的两个半环分别布置了所述低频探头阵8和高频探头阵9，所述球面近场测试方位转台11位于球面近场扫描环圆面的中轴线上，方位转台11连接所述转接工装12，所述工装主体结构1和配重块6利用所述转台连接法兰3，一起安装在转接工装12上面，待测天线10安装在试验工装上的天线安装孔2上。5.一种基于权利要求4所述评估装置的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、准备长方体试验工装，工装长度根据待评估相位误差的偏心距离设定，工装宽度满足天线法兰安装，工装上表面沿长边方向排布多个天线安装孔位；步骤二、针对待评估相位测量误差的球面近场测试系统，根据待评估的频段选择待测天线，将用于光学瞄准的2台经纬仪校准后架设在场地进行测量的位置；步骤三、将试验工装通过转接工装安装在球面近场测试转台上，试验工装的法兰与转接工装连接，试验工装一端加配重块，使连接法兰左右保持重量平衡；步骤四、将...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雷，樊勇，姜华，鲁帆，周怀安，李博，陈军，段江年，郭杰，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：