远球场天线测试系统及其进行近场天线测试的方法技术方案

本发明专利技术适用于天线测试领域，提供了一种远球场天线测试系统及其进行近场天线测试的方法。系统包括大于或等于6个自由度的机器臂和用于安装标准天线的固定支架，被测天线安装在机器臂的末端轴上，由机器臂控制被测天线的运动轨迹；进行远球场天线测试时，标准天线和被测天线之间进行交互运动；通过对机器臂的不同编程与设定，通过不同的扫描方式对各类数据进行采集。本申请能动态调整天线相位中心以及完成多自由度运动的测量试验，精度效率高，可编程，适合于几乎任何轨迹的数据扫描及采集工作，缩短研发周期。能完成远近场一体化测试，快速切换，容许一次装载实现不同测试方法的对比，提升测试数据可信度。提升测试数据可信度。提升测试数据可信度。

【技术实现步骤摘要】
远球场天线测试系统及其进行近场天线测试的方法


[0001]本专利技术属于天线测试领域，尤其涉及一种远球场天线测试系统、远球场天线测试系统进行近场测试的方法和远球场天线测试系统进行远场3D方向图测试的方法。

技术介绍

[0002]目前的远球场天线测试系统通常是采用转台和多探头来实现，存在以下弊端：一方面不能调整探头数，因此无法灵活设置采样点数；另一方面难以应对带载荷式的天线(例如汽车玻璃天线、无人机天线等)的灵活测试。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种能灵活设置采样点数和被测天线位置，能完成多自由度运动的测量试验的远球场天线测试系统、远球场天线测试系统进行近场天线测试的方法和远球场天线测试系统进行远场3D方向图测试的方法。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种远球场天线测试系统，包括大于或等于6个自由度的机器臂和用于安装标准天线的固定支架，被测天线安装在机器臂的末端轴上，由机器臂控制被测天线的运动轨迹；进行远球场天线测试时，标准天线和被测天线之间进行交互运动包括：标准天线单独运动、被测天线单独运动或者标准天线和被测天线同时运动；通过对机器臂的不同编程与设定，通过不同的扫描方式对各类数据进行采集；所述远球场天线测试包括远场天线测试和近场天线测试，近场天线测试包括平面近场天线测试、柱面近场天线测试和球面近场天线测试；
[0005]当所述远球场天线测试系统直接进行远场天线测试时，获得远场的2D方向图或3D方向图，根据设定的不同参数，实现不同扫描方式的远场天线测试数据采集；通过调整标准天线和被测天线之间的距离，所述远球场天线测试系统进行近场天线测试，再根据近远场变换求解，将近场天线测试数据反演到远场天线测试数据。
[0006]第二方面，本专利技术提供了一种远球场天线测试系统进行球面近场天线测试的方法，所述方法包括以下步骤：S101、确定被测天线所需球面场测试阶数，并根据所述球面场测试阶数确定球面各轴离散采集范围；S102、安装在固定支架上的标准天线不动，大于或等于6个自由度的机器臂控制安装在机器臂的末端轴上的被测天线移动到与标准天线对准的测试区，通过校准或校准后进行偏心补偿实现被测天线与标准天线的相位中心轴重合且口面平行；S103、所述机器臂携被测天线按照球面场要求的离散点围绕校准后的被测天线的相位中心采集数据，以实现单条近场方向图采集；按照球面近场离散度数要求，旋转所述机器臂的末端轴，即可实现第一种极化方式的球面近场天线测试，采集得到第一种极化方式的球面近场天线测试数据；S104、控制标准天线自旋90
°
，然后所述机器臂重复执行步骤S103，实现另一种极
化方式的球面近场天线测试，采集得到另一种极化方式的球面近场天线测试数据；
[0007]S105、对采集得到的球面近场天线测试数据进行球面场的近远场变换，从而解算出远场天线测试数据。
[0008]第三方面，本专利技术提供了一种远球场天线测试系统进行远场3D方向图测试的方法，所述方法包括以下步骤：S201、大于或等于6个自由度的机器臂控制安装在机器臂的末端轴上的被测天线移动到与标准天线对准的测试区，通过校准或校准后进行偏心补偿实现被测天线与标准天线的相位中心轴重合且口面平行；S202、安装在固定支架上的标准天线不动，所述机器臂携被测天线按照远场要求的离散点围绕校准后的被测天线的相位中心旋转360
°
，得到一个极化辐射方向图；所述机器臂控制安装在机器臂末端轴上的被测天线移动回与标准天线的相位中心轴重合且口面平行的初始位置；S203、控制标准天线旋转90
°
，所述机器臂携被测天线按照远场要求的离散点围绕校准后的被测天线的相位中心旋转360
°
，得到另一个极化辐射方向图；所述机器臂控制安装在机器臂末端轴上的被测天线移动回与标准天线的相位中心轴重合且口面平行的初始位置；S204、控制标准天线旋转回测试的初始位置，所述机器臂携被测天线旋转90
°
；S205、安装在固定支架上的标准天线不动，所述机器臂携被测天线按照远场要求的离散点围绕校准后的被测天线的相位中心旋转360
°
，得到一个极化辐射方向图；所述机器臂控制安装在机器臂末端轴上的被测天线移动回与标准天线的相位中心轴重合且口面平行的初始位置；
[0009]S206、控制标准天线旋转90
°
，所述机器臂携被测天线按照远场要求的离散点围绕校准后的被测天线的相位中心旋转360
°
，得到另一个极化辐射方向图；所述机器臂控制安装在机器臂末端轴上的被测天线移动回与标准天线的相位中心轴重合且口面平行的初始位置。
[0010]在本申请中，由于采用大于或等于6个自由度的机器臂，被测天线安装在机器臂的末端轴上，由机器臂控制被测天线的运动轨迹；进行远球场天线测试时，标准天线和被测天线之间进行交互运动；通过对机器臂的不同编程与设定，通过不同的扫描方式对各类数据进行采集；所述远球场天线测试包括远场天线测试和近场天线测试，近场天线测试包括平面近场天线测试、柱面近场天线测试和球面近场天线测试；当所述远球场天线测试系统直接进行远场天线测试时，获得远场的2D方向图或3D方向图，根据设定的不同参数，实现不同扫描方式的远场天线测试数据采集；通过调整标准天线和被测天线之间的距离，所述远球场天线测试系统进行近场天线测试，再根据近远场变换求解，将近场天线测试数据反演到远场天线测试数据。因此能动态调整天线相位中心以及完成多自由度运动的测量试验，精度效率高，可编程，适合于几乎任何轨迹的数据扫描及采集工作，缩短研发周期。且本申请的远球场天线测试系统是通过机器臂实现多种模式3D球面信号采集，灵活设置采样点数和被测天线位置，弥补了传统多探头球面近场不能调整探头数的弊端。本申请的远球场天线测试系统支持远场天线测试和近场天线测试多种测试模式，可以完成远近场一体化测试，快速切换，容许一次装载实现不同测试方法的对比，提升测试数据的可信度。
附图说明
[0011]图1是本专利技术实施例提供的远球场天线测试系统的示意图。
[0012]图2是本专利技术实施例提供的远球场天线测试系统进行球面近场天线测试的方法流程图。
[0013]图3是本专利技术实施例提供的远球场天线测试系统进行远场3D方向图测试的方法流程图。
[0014]图4是本专利技术实施例提供的远球场天线测试系统采集得到一个方向的远场天线测试数据的示意图。
[0015]图5是本专利技术实施例提供的远球场天线测试系统采集得到另一个方向的远场天线测试数据的示意图。
[0016]图6是一种偏心扫描步骤的示意图。
[0017]图7是另一种偏心扫描步骤的示意图。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0019]为了说明本专利技术所述的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种远球场天线测试系统，其特征在于，包括大于或等于6个自由度的机器臂和用于安装标准天线的固定支架，被测天线安装在机器臂的末端轴上，由机器臂控制被测天线的运动轨迹；进行远球场天线测试时，标准天线和被测天线之间进行交互运动包括：标准天线单独运动、被测天线单独运动或者标准天线和被测天线同时运动；通过对机器臂的不同编程与设定，通过不同的扫描方式对各类数据进行采集；所述远球场天线测试包括远场天线测试和近场天线测试，近场天线测试包括平面近场天线测试、柱面近场天线测试和球面近场天线测试；当所述远球场天线测试系统直接进行远场天线测试时，获得远场的2D方向图或3D方向图，根据设定的不同参数，实现不同扫描方式的远场天线测试数据采集；通过调整标准天线和被测天线之间的距离，所述远球场天线测试系统进行近场天线测试，再根据近远场变换求解，将近场天线测试数据反演到远场天线测试数据。2.如权利要求1所述的远球场天线测试系统，其特征在于，所述标准天线是根据测试需要来选择不同极化方式的标准天线，极化方式包括水平极化和垂直极化。3.一种如权利要求1或2所述的远球场天线测试系统进行球面近场天线测试的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S101、确定被测天线所需球面场测试阶数，并根据所述球面场测试阶数确定球面各轴离散采集范围；S102、安装在固定支架上的标准天线不动，大于或等于6个自由度的机器臂控制安装在机器臂的末端轴上的被测天线移动到与标准天线对准的测试区，通过校准或校准后进行偏心补偿实现被测天线与标准天线的相位中心轴重合且口面平行；S103、所述机器臂携被测天线按照球面场要求的离散点围绕校准后的被测天线的相位中心采集数据，以实现单条近场方向图采集；按照球面近场离散度数要求，旋转所述机器臂的末端轴，即可实现第一种极化方式的球面近场天线测试，采集得到第一种极化方式的球面近场天线测试数据；S104、控制标准天线自旋90
°
，然后所述机器臂重复执行步骤S103，实现另一种极化方式的球面近场天线测试，采集得到另一种极化方式的球面近场天线测试数据；S105、对采集得到的球面近场天线测试数据进行球面场的近远场变换，从而解算出远场天线测试数据。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当机器臂末端与被测天线的相位中心的位置存在偏差时，S102执行的是通过校准后进行偏心补偿实现被测天线与标准天线的相位中心轴重合且口面平行的步骤，所述偏心补偿具体包括以下步骤：S301、安装在固定支架上的标准天线不动，机械臂末端的法兰中心与被测天线之间的直线最短距离定义为半径大小，大于或等于6个自由度的机器臂控制安装在机器臂的末端轴上的被测天线从空间中的实际初始位置移动到初始的机械臂末端的法兰中心点；相应地，初始的机械臂末端的法兰中心点也沿径方向移动了半径的距离，此时，初始的机械臂末端法兰中心点是被测天线被测初始时的相位中心点；S302、扫描开始之后，已经移动到初始的机械臂末端的法兰中心点之后的被测天线从Z轴上的起点，沿θ和φ设定，进行轨迹上位置点的数据扫描采集，其中θ是被测天线与Z轴之间的夹角，θ的范围是从0
°
至180
°
，φ是投影线与正X轴之间的夹角，φ的范围是从
‑
180
°
至
0
°
，再从0
°
至180
°
，投影线是指被测天线到球心的连线在XY平面的投影线，球心为校准后的机器臂末端法兰中心，X、Y、Z表示以校准后的机器臂末端法兰中心为原点的坐标系的坐标轴；或者沿θ和φ设定，进行轨迹上位置点的数据扫描采集，其中，θ的范围是从180
°
至0
°
，φ的范围是从180
°
至0
°
，再从0
°
至
‑
180
°
；或者分段进行轨迹上位置点的数据扫描采集；或者局部进行轨迹上位置点的数据扫描采集。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当机器臂末端与被测天线的相位中心的位置存在偏差时，S102执行的是通过校准后进行偏心补偿实现被测天线与标准天线的相位中心轴重合且口面平行的步骤，所述偏心补偿具体包括以下步骤：S401、安装在固定支架上的标准天...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕小林，东君伟，陈国研，
申请(专利权)人：中山香山微波科技有限公司，
类型：发明
国别省市：