一種外場天線方向圖的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種外場天線方向圖的測試方法，通過將輔助天線和天線轉臺系統(tǒng)安裝在可移動的機動設備上圍繞被測天線做運動尋找測試站點，創(chuàng)新性地采用了光學測繪儀器中的全站儀來對天線移動時進行角度和距離定位，能夠精確定位到相應偏離角度的測試站點。這樣本發(fā)明采用機動設備、光學測量儀器中的全站儀、天線轉臺系統(tǒng)相結合的測試點定位方法，解決了在外場條件下如何因地制宜，準確地對測試角度定位的難題。同時，在定位測試站點之后，采用全站儀自動跟蹤方位信息，利用天線轉臺系統(tǒng)上的水平掃描架移動輔助天線，可以在每個測試站點將輔助天線準確定位到一定測試角度范圍的各測試點，減少了機動設備移動的次數(shù)，降低其帶來的誤差，提高測試效率。
【專利說明】一種外場天線方向圖的測試方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于測試計量【技術領域】，更為具體地講，涉及一種在外場環(huán)境條件下天線方向圖的測試方法。
【背景技術】
[0002]隨著天線在雷達、通信等無線電系統(tǒng)中的應用越來越廣泛，天線的測量問題越來越引起人們的關注。天線測量的技術指標有很多，其中天線方向圖表征了天線在空間中輻射電磁波的能力，反映了天線的性能指標與工作狀態(tài)，因此，測量分析天線方向圖可以對天線的輻射特性進行分析，可以為天線在使用過程中的調(diào)試、安裝、維護、檢修提供分析數(shù)據(jù)，判定天線的性能指標是否符合要求，天線是否存在故障。
[0003]目前，對天線方向圖的測試一般都是在微波暗室中進行，而微波暗室的測試成本都比較高。另外在某些特定的外場環(huán)境條件下，特別是天線安裝固定后無法機動的情況下，如果將天線拆卸下來返回微波暗室測量，不僅費時費力，降低工作效率，而且不能實現(xiàn)其實際應用條件下的測試。因此，如何實現(xiàn)外場環(huán)境條件下天線方向圖的測量，對天線的研制和外場標校都具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種外場天線方向圖的測試方法，以實現(xiàn)在外場不拆卸天線單元且被測天線不方便機動而保持原位測試的情況下對天線方向圖進行準確、快速地測量，為外場維護、故障定位提供分析數(shù)據(jù)，用于外場天線的定檢。
[0005]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明外場天線方向圖的測試方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006](I)、設備架設
[0007]將輔助天線安裝在天線轉臺系統(tǒng)上，通過機動設備移動到距離被測天線正前方滿足外場距離要求的R米處，在被測天線中心線正下方架設全站儀一臺，將棱鏡安裝在輔助天線中心線正上方；
[0008](2)、天線定位
[0009]開啟全站儀，利用全站儀標定被測天線與輔助天線兩天線的高度，通過機動設備調(diào)整輔助天線的位置，使輔助天線與被測天線中心位置物理對正，此方向即為被測天線的O度方向；
[0010](3)、測試設站
[0011]天線定位完畢確定被測天線的O度方向后，設置方向圖測試角度范圍和步進，規(guī)劃出測試站點；
[0012]利用全站儀以及輔助天線中心線正上方安裝的棱鏡進行實時監(jiān)測，以進行角度和距離定位，通過機動設備圍繞被測天線做運動，調(diào)整更換輔助測試天線所處位置到測試站點，并與被測天線對正；[0013]根據(jù)當前角度和距離信息計算出此測試站點對應的各可測試點的方位信息；
[0014](4)、參數(shù)測量
[0015]采用全站儀自動跟蹤方位信息，利用天線轉臺系統(tǒng)上的水平掃描架移動輔助天線到當前測試站點所覆蓋的各測試點，記錄測量得到的不同測試點的幅度、相位數(shù)據(jù)即測試數(shù)據(jù)；
[0016]當一個測試站點所覆蓋的所有測試點測試完成后，重復測試設站過程，將移動機動設備到下一個測試站點進行測量，直到測量完方向圖測試角度范圍內(nèi)的所有測試點；
[0017](5)、數(shù)據(jù)處理:
[0018]對測量所得的測試數(shù)據(jù)進行處理，將不同測試站點的測試數(shù)據(jù)按測試方位角度合成為相應度數(shù)要求的完整的天線方向圖。
[0019]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
[0020]本發(fā)明外場天線方向圖的測試方法，通過將輔助天線和天線轉臺系統(tǒng)安裝在可移動的機動設備上圍繞被測天線做運動尋找測試站點，創(chuàng)新性地采用了光學測繪儀器中的全站儀來對天線移動時進行角度和距離定位，能夠精確定位到相應偏離角度的測試站點。這樣本發(fā)明采用機動設備、光學測量儀器中的全站儀、天線轉臺系統(tǒng)相結合的測試點定位方法，解決了在外場條件下如何因地制宜，準確地對測試角度定位的難題。同時，在定位測試站點之后，采用全站儀自動跟蹤方位信息，利用天線轉臺系統(tǒng)上的水平掃描架移動輔助天線，可以在每個測試站點將輔助天線準確定位到一定測試角度范圍的各測試點，減少了機動設備移動的次數(shù)，降低其帶來的誤差，提高測試效率。
[0021]本發(fā)明外場天線方向圖的測試方法，在外場條件下，保證被測天線原位固定不動，通過在測試端的機動設備以及天 線轉臺系統(tǒng)尋求滿足測試環(huán)境要求的移動測試點來實現(xiàn)相應度數(shù)要求的天線方向圖參數(shù)測試，免除了對被測天線的拆卸和重新安裝，提高了測量工作效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明中設備架設示意圖；
[0023]圖2是全站儀架站位置示意圖；
[0024]圖3是棱鏡安裝位置示意圖；
[0025]圖4是天線轉臺系統(tǒng)示意圖；
[0026]圖5是掃描架水平移動不意圖；
[0027]圖6是不同測試站點方位變化示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述，以便本領域的技術人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設計的詳細描述也許會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。
[0029]外場天線方向圖的測試時，設備架設圖如圖1所示，具體流程如下:
[0030]將輔助天線安裝在天線轉臺系統(tǒng)上，通過機動設備移動到距離被測天線正前方滿足外場距離要求的R米處。在本實施例中，測試距離R根據(jù)外場測試距離公式R ^ KD2/λ計算，其中D為被測天線口徑，K為常數(shù)，通常取K > 2。在本實施例中，測試信號的頻率1000MHz，對應波長λ為0.3m，測試時被測天線口徑(等效口徑)的最大線尺寸D = 0.7m, K=2，則符合外場距離條件的測試距離R為:
[0031]R> =lx^n =3.21m ο
A' 0.3
[0032]在本實施例中，在被測天線正下方架設全站儀一臺，架設點確認方法:
[0033]首先將全站儀架設在被測天線前方R米處，分別將全站儀激光發(fā)射鏡頭對準被測天線口徑的左、右邊緣，如圖2所示0A、0C連線,記錄此時全站儀角度、距離信息,若OB連線與0A、0C連線角度絕對值相等且0A、0C連線距離相同，則OB連線為全站儀與被測天線的正對方向。將全站儀架設到B點、輔助天線架設到O點，采用同樣的方式對輔助天線進行測量，若測得角度距離相等，此時即為被測天線正下方，否則調(diào)整架設位置，直到滿足上述要求。
[0034]開啟全站儀，利用全站儀標定被測天線與輔助天線兩天線的高度，通過機動設備調(diào)整輔助天線的位置，使輔助天線與被測天線中心位置物理對正，此方向即為被測天線的O度方向。
[0035]通過專用安裝插口將棱鏡安裝在輔助天線中心線正上方，棱鏡安裝在天線中線位置上如圖3 (a)、(b)所示，鏡面朝向輔助天線發(fā)射口徑方向且與口徑面平行如圖3 (C)所示。
[0036]連接好系統(tǒng)工作電源，連接好各測試設備之間通信線纜以及測試設備與被測天線、輔助天線間的射頻線纜。
[0037]開啟全站儀，利用棱鏡進行位置標定，利用全站儀標定兩天線的高度，通過天線轉臺系統(tǒng)的電動升降臺調(diào)整輔助天線的高度，使其與被測天線高度相同，移動機動設備進行天線定位，觀察全站儀的角度讀數(shù)，當角度為0°時，此方向即為天線O度方向，被測天線與輔助天線對正。
[0038]在本實施例中，天線轉臺系統(tǒng)由電動升降臺、水平旋轉臺、極化旋轉臺、水平掃描架構成，如圖4所示，完成輔助天線高度調(diào)整、水平極化和垂直極化調(diào)節(jié)控制以及水平移動；其中，水平旋轉臺可在水平面方向實現(xiàn)360度旋轉，極化旋轉臺可實現(xiàn)輔助天線垂直旋轉。
[0039]開啟測控計算機，在軟件中對外場天線方向圖測試角度范圍、步進參數(shù)進行設置，規(guī)劃出測試站點。
[0040]在本實施例中，利用全站儀以及輔助天線中心線正上方安裝的棱鏡進行實時監(jiān)測，以進行角度和距離定位，通過機動設備圍繞被測天線做運動，調(diào)整更換輔助測試天線所處位置到初始測試站點(外場天線方向圖角度范圍端點，例如測試-90°到90°度，初始站點即為-90°或者90° )。利用全站儀以及輔助天線中心線正上方安裝的棱鏡進行實時監(jiān)測，根據(jù)當前角度和距離信息計算出此測試站點位置的可測試點，利用天線轉臺系統(tǒng)上的水平掃描架移動輔助天線到當前測試站點所覆蓋的各測試點，開始測試。
[0041]不同測試站點的可測試點范圍都由天線轉臺系統(tǒng)上的水平掃描架可移動范圍決定。
[0042]如圖5所示，水平掃描架可在水平方向`進行±x的掃描移動，從而使輔助天線能夠偏離中心位置土 Θ度(0 =)，則偏離O度方向為Θ ^的測試站點對應的測試點角

K度范圍為[θο_θ，θ 0+ θ ] °在本實施例中，掃描架設計為χ軸向1500mm可調(diào)，則對應在距
離為 IOm 時，角度可調(diào)
【權利要求】
1.一種外場天線方向圖的測試方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、設備架設 將輔助天線安裝在天線轉臺系統(tǒng)上，通過機動設備移動到距離被測天線正前方滿足外場距離要求的R米處，在被測天線中心線正下方架設全站儀臺，將棱鏡安裝在輔助天線中心線正上方； (2)、天線定位 開啟全站儀，利用全站儀標定被測天線與輔助天線兩天線的高度，通過機動設備調(diào)整輔助天線的位置，使輔助天線與被測天線中心位置物理對正，此方向即為被測天線的O度向； (3)、測試設站 天線定位完畢確定被測天線的O度方向后，設置方向圖測試角度范圍和步進，規(guī)劃出測試站點； 利用全站儀以及輔助天線中心線正上方安裝的棱鏡進行實時監(jiān)測，以進行角度和距離定位，通過機動設備圍繞被測天線做運動，調(diào)整輔助測試天線所處位置到測試站點，并調(diào)整輔助天線與被測天線對正； 根據(jù)當前角度和距離信息計算出此測試站點對應的各可測試點的方位信息； (4)、參數(shù)測量 采用全站儀自動跟蹤方位信息，利用天線轉臺系統(tǒng)上的水平掃描架移動輔助天線到當前測試站點所覆蓋的各測試點，記錄測量得到的不同測試點的幅度、相位數(shù)據(jù)即測試數(shù)據(jù)；` 當一個測試站點所覆蓋的所有測試點測試完成后，重復測試設站過程，將移動機動設備到下一個測試站點進行測量，直到測量完方向圖測試角度范圍內(nèi)的所有測試點； (5)、數(shù)據(jù)處理 對測量所得的測試數(shù)據(jù)進行處理，將不同測試站點的測試數(shù)據(jù)按測試方位角度合成為相應度數(shù)要求的完整的天線方向圖。
2.根據(jù)權利要求1所述的測試方法，其特征在于，所述的天線轉臺系統(tǒng)由電動升降臺、水平旋轉臺、極化旋轉臺、水平掃描架構成，完成輔助天線高度調(diào)整、水平極化和垂直極化調(diào)節(jié)控制以及水平移動，其中，水平旋轉臺可在水平面方向實現(xiàn)360度旋轉，極化旋轉臺可實現(xiàn)輔助天線垂直旋轉。
3.根據(jù)權利要求1所述的測試方法，其特征在于，所述的水平掃描架可在水平方向進行±x的掃描移動，從而使輔助天線能夠偏離中心位置土 Θ度，則偏離O度方向為Θ ^的測試站點對應的測試點角度范圍為:
[θ ο- Θ，Θ 0+ Θ ] °
4.根據(jù)權利要求2所述的測試方法，其特征在于，步驟(3)中，所述調(diào)整輔助天線與被測天線對正為通過天線轉臺系統(tǒng)的水平旋轉臺對輔助天線指向進行調(diào)整，使其與被測天線的對正。
【文檔編號】G01R29/10GK103558459SQ201310555059
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權日:2013年11月11日
【發(fā)明者】李力, 張朋, 黃建國, 唐煌, 劉華杰, 吳萬東 申請人:電子科技大學