CN105277745B - 一种高精度天线罩电性能大角度自动测量转台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高精度天线罩电性能大角度自动测量转台，包括大致呈L型的天线方位轴和天线罩方位轴以及底座和工控机，天线方位轴和天线罩方位轴均可转动的设置在底座上，且二者的旋转轴线重合。本发明中天线罩方位轴、天线方位轴和SMAP均采用闭环控制，尤其天线罩方位轴与天线方位轴共用一个圆光栅，可最大程度上消除机械形变等造成的角度误差问题。

Description

一种高精度天线罩电性能大角度自动测量转台

技术领域

本发明涉及一种天线罩电性能测量装置。更具体地，涉及一种高精度天线罩电性能大角度自动测量转台。

背景技术

天线罩电性能测试很大程度上受天线罩测试转台的运动方式、范围、精度等指标的影响。天线罩转台模拟天线罩与接收天线在各种工况下的运动关系。随着军事科技的不断发展，对于天线罩各方面性能要求越来越高，这就对用于天线罩电性能测试的转台的运动方式、精度、范围提出了更高的要求。

目前天线罩测试用转台传动方式多样，主要有单立柱和双立柱形式，这两种的主要差别是测试过程中天线与天线罩位置关系的实现方式不同。

单立柱转台测试过程中，天线是利用SMAP(天线转台)安装于天线罩转台摇臂或俯仰或自旋上，这种方式联动测量精度保持性好，但是分动测量需要天线相对与天线罩反转相应的角度来实现天线与天线罩的位置关系，由于加工制造、装配、以及运动控制多个方面的误差积累，在测试过程中天线与天线罩的的空间指向精度很难保证。

传统双立柱转台为满足天线罩相对于天线的大角度测量有两种形式，方式1是天线方位与天线罩方位为独立结构，在实现联动时天线大方位与天线罩方位用销钉固定，分动时天线大方位于基座用销钉固定，这种结构测试精度很大程度上依赖于加工精度和人员操作水平，同一位置不同时段测量时重复性不高，误差难分析。大角度测量时需要人员测量中途进入暗室手动调节，由于测量环境辐射大，对于人员健康存在危害且延长了测试时间。方式2是天线方位由天线曲臂支杆、天线极化组成，天线罩大角度测试时，在天线与天线罩不能相对转动时，天线斜支杆翻转实现大角度测试。但天线斜支杆翻转半径大，容易与天线罩干涉，移除天线罩后翻转，翻转完成后再安装天线罩存在二次定位问题，反转定位以及由于天线斜支杆翻转带来的射频电缆扭转、晃动等问题，使测量结果更不可靠，影响因素繁杂，不利于天线罩电性能的测量分析。以上3种测试方式主要存在人员的职业健康危害、测试过程无法连续、测试周期长、测量精度不高、影响因素繁杂等问题。为了适应各种测量方式的需要，需要对天线罩电性能测试的各种运动方式进行整合，提高测量精度、减少测试过程的人员干预，使测量过程连续、缩短测量时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够自动调整角度并解决天线罩口径不同大角度测量时存在干涉问题的天线罩电性能测量转台。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种高精度天线罩电性能大角度自动测量转台，包括大致呈L型的天线方位轴和天线罩方位轴以及底座和工控机，所述天线方位轴和天线罩方位轴均可转动的设置在所述底座上，且二者的旋转轴线重合；所述天线罩方位轴的顶端设置有天线罩俯仰轴，所述天线罩俯仰轴上设置有天线罩前后伸缩轴，所述天线罩前后伸缩轴上设置有天线罩自旋轴，待测试的天线罩设置在所述天线罩自旋轴上，所述天线罩方位轴位于所述底座内的另一端设有圆光栅，所述天线罩方位轴上还设置有用于驱动所述天线方位轴旋转的天线方位轴驱动部件；所述天线方位轴的顶端设置有天线伸缩轴，所述天线伸缩轴上设有SMAP，待测试的天线设置在所述SMAP上，所述天线方位轴位于所述底座内的另一端设有刹车片和与所述圆光栅对应的第一读数头；所述底座内设有与所述刹车片相对应的第一离合器和第二离合器，所述第一离合器闭合时天线方位轴与底座锁紧为一体，所述第二离合器闭合时天线方位轴与天线罩方位轴锁紧为一体，所述底座内还固定设置有与所述圆光栅对应的第二读数头和用于驱动天线罩方位轴旋转的天线罩方位轴旋转驱动部件；所述工控机接收第一读数头和第二读数头的数据并发送控制信号给所述天线罩方位轴旋转驱动部件和天线方位轴旋转驱动部件，从而对天线方位轴和天线罩方位轴的旋转进行闭环控制。

优选地，所述SMAP上设置有用于测量其旋转角度的栅尺和第三读数头，所述工控机接收第三读数头的数据并向SMAP驱动部件发送控制信号，实现对所述SMAP的闭环控制。

优选地，所述天线罩方位轴、天线方位轴和SMAP上均设有零位传感器，所述零位传感器与工控机连接。

优选地，所述天线罩方位轴上设置有用于限制所述天线方位轴转动角度的天线方位轴电气限位开关和天线方位轴机械限位开关。

优选地，所述底座内设置有用于限制所述天线罩方位轴转动角度的天线罩方位轴电气限位开关和天线罩方位轴机械限位开关。

优选地，所述天线伸缩轴上设置有用于标示伸缩量的游标卡尺。

本发明的有益效果如下：

本发明解决了天线罩口径不同，大角度测量时的干涉问题。采用发明中提到的天线罩电性能大角度自动测量设备，由于其天线罩方位轴、天线方位轴和SMAP均采用闭环控制，尤其天线罩方位轴与天线方位轴共用一个圆光栅，可最大程度上消除机械形变等造成的角度误差问题。同时通过本发明，还可以解决不同口径天线罩测量的场地问题，而避免天线罩系列多，尺寸差异大，而单一暗室测量环境无法兼顾的问题，使用该设备可以适应的更多的天线罩与天线测试，减少了资源的消耗。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明的结构示意图。

图2示出本发明的剖视图。

图3示出本发明的天线罩方位轴的结构示意图。

图4示出本发明的天线罩方位轴上的局部示意图。

图5示出本发明的天线方位轴的结构示意图。

图6示出本发明的天线方位轴上的局部示意图。

图7示出本发明的底座的结构示意图。

图8示出本发明的底座的局部示意图。

图9示出本发明的测试位置示意图。

图10示出本发明的天线方位轴固定时天线罩方位轴转动范围示意图。

图11示出本发明的天线方位轴相对于天线罩方位轴转动时天线罩方位轴转动范围示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1和图2所示，一种高精度天线罩电性能大角度自动测量转台，包括天线罩方位轴1、天线方位轴2、底座3和工控机，天线罩方位轴1和天线方位轴2大致呈L型，二者可转动地设置在底座3上，天线罩方位轴1和天线方位轴2的旋转轴线重合，因此二者位于底座3内的部分为套装的结构，天线罩方位轴1位于外侧，天线方位轴2位于内侧。

如图3和图4所示，天线罩方位轴1的顶端设有天线罩俯仰轴11，天线罩俯仰轴11上设有天线罩前后伸缩轴12，天线罩前后伸缩轴12上设有天线罩自旋轴13。天线罩俯仰轴11和天线罩自旋轴13上均设有与工控机连接的零位传感器。天线罩方位轴1上还设有天线方位轴驱动部件14、天线方位轴电气限位开关15、天线方位轴机械限位开关16和天线方位轴零位传感器17。天线罩方位轴1位于底座4内的底端上设有圆光栅18和第二离合器19。天线方位轴电气限位开关15和天线方位轴零位传感器17向工控机传递位置信号。

如图2、图5和图6所示，天线方位轴2的顶端设有天线伸缩轴21，天线伸缩轴21上设有SMAP22，天线方位轴2上与天线方位轴驱动部件14对应位置处设有齿轮23，天线方位轴驱动部件14驱动齿轮23旋转，从而带动天线方位轴2旋转，齿轮23旋转过程中会与天线方位轴电气限位开关15和天线方位轴机械限位开关16接触，从而限制了天线方位轴2的旋转角度。天线方位轴2位于底座3内的底端设有刹车片24和第一读数头25，第一读数头25读取圆光栅18，并向工控机传递数据，从而准确读出天线方位轴2相对于天线罩方位轴1的转动角度增量，工控机向天线方位轴驱动部件14传递控制信号，从而对天线方位轴2形成闭环控制。如图6所示，天线伸缩轴21为齿轮齿条结构，其上设有用于固定伸缩量的锁紧螺母26和标示伸缩量的游标卡尺27。SMAP22上设有栅尺28和第三读数头29，第三读数头29向工控机传递数据，从而准确读出SMAP22的旋转角度，工控机向SMAP22的旋转驱动部件发送控制信号，从而对SMAP22形成闭环控制。SMAP22上还设有零位传感器、电气限位开关和机械限位开关。

如图2、图7和图8所示，底座3内设有与刹车片24相对应的第一离合器31，第一离合器31夹紧刹车片24即第一离合器31闭合时天线方位轴2与底座3锁紧为一体，第二离合器19夹紧刹车片24即第二离合器19闭合时天线方位轴2与天线罩方位轴1锁紧为一体。底座3内还固定设置有与圆光栅18对应的第二读数头32和用于驱动天线罩方位轴1旋转的天线罩方位轴旋转驱动部件33。第二读数头32读取圆光栅18并向工控机传递数据，从而准确读出天线罩方位轴1的旋转角度，工控机向天线罩方位轴旋转驱动部件33发送控制信号，从而对天线罩方位轴1形成闭环控制。天线罩方位轴旋转驱动部件33为一由电机驱动的蜗杆，蜗杆驱动天线罩方位轴底端设置的涡轮，从而带动天线罩方位轴1旋转。底座3内还设有天线罩方位轴电气限位开关、天线罩方位轴机械限位开关和天线罩方位轴零位传感器。

如图9所示，转台使用前经调试校准，天线罩方位轴1、天线方位轴2、SMAP22均指向零位。工控机处理各轴零位传感器与指向零位的角度偏差，其中天线罩方位轴1的零位与指向零位重合，天线方位轴2的零位为相对于天线罩方位轴1的零位，SMAP零位为相对于天线方位轴的零位。转台上电后第一离合31、第二离合19开启，然后天线方位轴2、SMAP22同时寻零，天线方位轴2寻零后第二离合19闭合，天线方位轴2与天线罩方位轴1锁紧成为一体，然后天线罩方位轴1带动天线方位轴2一同动作完成天线罩方位轴1寻零，其余各轴寻零(天线罩俯仰轴、天线罩自旋轴)，寻零完成即具备测试条件。

如图10所示，设置于天线罩方位轴1上的天线方位轴2能相对于天线罩方位轴1做±A(2A)范围内连续转动，且能在任意位置与底座3锁紧成为一体或与天线罩方位轴1锁紧成为一体。

如图11所示，大角度测量时，首先完成寻零，寻零后第一离合31、第二离合19均开启，天线方位轴2首先绕O点旋转角度A(角度A由测量范围决定，为实际测量范围的1/4)，天线方位轴2旋转到位置后第一离合31闭合，此时天线方位轴2与底座3固定成为一体，然后SMAP22旋转角度A后保持静止，天线罩方位轴1旋转至+2A角度，然后连续测量至零位。

以上过程使得天线罩方位轴1原本测量角度从2A范围扩展为4A范围。

该转台不仅能实现大角度测量，由于设置有两组离合装置，可以使得天线方位轴2在相对于天线罩方位轴2A范围内任意位置时第二离合19闭合，使得天线罩方位轴1与天线方位轴2固定成为一体，此时可以满足天线罩与天线的联动测量，由于设置有天线罩伸缩轴和天线伸缩轴、SMAP方位轴、以及天线罩俯仰轴、天线罩自旋轴可以适应几乎所有天线罩与天线的测量关系。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种高精度天线罩电性能大角度自动测量转台，其特征在于：包括大致呈L型的天线方位轴和天线罩方位轴以及底座和工控机，所述天线方位轴和天线罩方位轴均可转动的设置在所述底座上，且二者的旋转轴线重合；

所述天线罩方位轴的顶端设置有天线罩俯仰轴，所述天线罩俯仰轴上设置有天线罩前后伸缩轴，所述天线罩前后伸缩轴上设置有天线罩自旋轴，待测试的天线罩设置在所述天线罩自旋轴上，所述天线罩方位轴位于所述底座内的另一端设有圆光栅，所述天线罩方位轴上还设置有用于驱动所述天线方位轴旋转的天线方位轴驱动部件；

所述天线方位轴的顶端设置有天线伸缩轴，所述天线伸缩轴上设有天线转台，待测试的天线设置在所述天线转台上，所述天线方位轴位于所述底座内的另一端设有刹车片和与所述圆光栅对应的第一读数头；

所述底座内设有与所述刹车片相对应的第一离合器和第二离合器，所述第一离合器闭合时天线方位轴与底座锁紧为一体，所述第二离合器闭合时天线方位轴与天线罩方位轴锁紧为一体，所述底座内还固定设置有与所述圆光栅对应的第二读数头和用于驱动天线罩方位轴旋转的天线罩方位轴旋转驱动部件；

所述工控机接收第一读数头和第二读数头的数据并发送控制信号给所述天线罩方位轴旋转驱动部件和天线方位轴旋转驱动部件，从而对天线方位轴和天线罩方位轴的旋转进行闭环控制。

2.根据权利要求1所述的一种高精度天线罩电性能大角度自动测量转台，其特征在于：所述天线转台上设置有用于测量其旋转角度的栅尺和第三读数头，所述工控机接收第三读数头的数据并向天线转台驱动部件发送控制信号，实现对所述天线转台的闭环控制。

3.根据权利要求1所述的一种高精度天线罩电性能大角度自动测量转台，其特征在于：所述天线罩方位轴、天线方位轴和天线转台上均设有零位传感器，所述零位传感器与工控机连接。

4.根据权利要求1所述的一种高精度天线罩电性能大角度自动测量转台，其特征在于：所述天线罩方位轴上设置有用于限制所述天线方位轴转动角度的天线方位轴电气限位开关和天线方位轴机械限位开关。

5.根据权利要求1所述的一种高精度天线罩电性能大角度自动测量转台，其特征在于：所述底座内设置有用于限制所述天线罩方位轴转动角度的天线罩方位轴电气限位开关和天线罩方位轴机械限位开关。

6.根据权利要求1所述的一种高精度天线罩电性能大角度自动测量转台，其特征在于：所述天线伸缩轴上设置有用于标示伸缩量的游标卡尺。