CN111965439A - 基于机械臂的天线测试***、方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于天线微波技术领域，公开了一种基于机械臂的天线测试***、方法及装置，所述***用于对待测天线6进行测试，包括：天线架设平台1、机械臂2、机械臂控制机柜5，测试探头7，矢量分析仪8；协同控制机柜10，所述协同控制机柜10接收数据处理子***的工作指令，将工作指令转换为定时控制时序输出至机械臂控制机柜5和矢量分析仪8；数据处理子***，与机械臂控制机柜5、矢量分析仪8、协同控制机柜10协同完成测试采样点的定位及测试采样点微波信号的采集。采用本发明能够实现对待测天线的近、中、远场测试，满足毫米波频段天线及阵列所需的高精度、高效率、多模式、可编程和低成本的方向图测试需求。

Description

基于机械臂的天线测试***、方法及装置

技术领域

本发明属于天线微波技术领域，具体涉及一种基于机械臂的天线测试、方法及装置。

背景技术

随着应用需求的不断发展，使用毫米波频段进行雷达探测、通信的电子***日益增多。此类电子***往往使用无源或有源天线以支撑其较高的性能需求，如何快速、准确地测试评价这类毫米波天线的性能，成为当前天线测试研究中需要解决的难题。

传统上独立线单元的方向图性能测试主要通过远场测试法来进行。在毫米波波段，此类小型天线的远场距离一般在数十厘米。近年来，随着芯片及封装技术的发展，基于多芯片封装技术的收发组件集成乃至整个有源子阵的集成的应用，直接推动了毫米波波段有源阵列在探测、通信***中的应用。

对于有源阵列天线而言，其方向图性能的测试往往还需要先进行通道性能的校准，这需要采用平面近场或中场测试法来进行。近场测试距离一般在距离天线数毫米至数厘米范围内，而中场测试距离则与阵列单元的远场距离相当，为数十厘米。

目前，毫米波天线的方向图性能测试，鉴于其尺寸小、测试定位精度要求高，仍主要以远场测试法为主(如Xian-Ming Qing,etc.,Measurement Setups for MillimeterWave Antennas at 60/140/270GHz Bands,The 2014 International Workshop onAntenna Technology,pp.281-284.所公开的远场测试法)。毫米波远场测量***由于体积较大、测试自由度少、各类测试场景可调节灵活性差，无法满足毫米波阵列所需的近场测试需要；而传统的平面近场测量***，不仅成本高，同时由于其伺服运动轨迹单一，又无法兼顾远场测量需要。因此，在毫米波天线研制过程中，迫切需要一种能够对待测天线进行近、中、远场测试的毫米波天线测试***。

随着机器人技术的发展，协作型机器人(例如多轴协作机械臂)作为一种新型机器人，具有安装快速、部署灵活、编程简单、协作性与安全性好、综合成本低等优势，能与测试操作人员在同一空间中进行近距离互动，同时进行高精度、高重复性工作。因此，在毫米波天线测试领域，通过采用多轴协作机械臂来替代传统天线方向图性能测试***中的转台或扫描架，可为高频段毫米波波段天线及阵列方向图性能测试与评价提供一种新的高效、低成本解决方案。但是，多轴协作机械臂的运动、停止需与高频段毫米波天线测试***的射频采集协同，否则会出现多轴协作机械臂到达采样点的时刻与射频***对该采样点进行采集的时刻不同，从而射频***进行采集时多轴协作机械臂所在的位置与机械臂应到达的采样点位置不匹配，造成测试结果不准确的问题。

发明内容

本发明目的是：针对现有技术的不足，提供一种基于机械臂的天线测试***、方法及装置，能够实现对待测天线的近、中、远场测试，满足毫米波频段天线及阵列所需的高精度、高效率、多模式、可编程和低成本的方向图测试需求。

具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的。

一方面，本发明提供一种基于机械臂的天线测试***，用于对待测天线6进行测试，包括伺服子***、射频子***、协同控制机柜10和数据处理子***，其中：

伺服子***，所述伺服子***包括天线架设平台1，安装在天线架设平台1上的机械臂2，以及根据数据处理子***的指令移动机械臂2的机械臂控制机柜5；所述待测天线6固定在天线架设平台1上；

射频子***，所述射频子***包括固定在机械臂2上的测试探头7，矢量分析仪8以及相应射频连接电缆；矢量分析仪8、待测天线6与测试探头7相互之间的电磁场传播路径、以及射频电缆构成完整射频传输闭环链路；矢量分析仪8根据所述数据处理子***的指令采集各个测试采样点的微波信号，并发送给数据处理子***；

协同控制机柜10，所述协同控制机柜10接收数据处理子***的工作指令，将工作指令转换为定时控制时序输出至机械臂控制机柜5和矢量分析仪8；

数据处理子***，与机械臂控制机柜5、矢量分析仪8、协同控制机柜10协同完成测试采样点的定位及测试采样点微波信号的采集。

进一步的，天线架设平台1上表面和测试探头7周边铺设有吸波材料。

进一步的，所述天线架设平台1上还设置有机械臂导轨4，机械臂2通过机械臂导轨4与天线架设平台1相连接，可沿机械臂导轨4进行位置调节和固定。

进一步的，所述天线架设平台1上表面与机械臂导轨4相对的一角安装有待测天线支架3，用于固定待测天线6。

进一步的，所述矢量分析仪8设置有发射端射频端口，通过射频电缆与待测天线6连接；和接收端射频端口，通过射频电缆与测试探头7连接。

进一步的，还包括变频模块，矢量分析仪8通过该变频模块，与待测天线6和测试探头7进行连接，将微波信号从高于矢量分析仪8可测的频率变频到矢量分析仪8可测的频率。

进一步的，所述数据处理子***，根据采集的测试数据完成待测天线方向图绘制和输出。

另一方面，本发明还提供一种基于机械臂的天线测试方法，采用上述基于机械臂的天线测试***进行测试，包括以下步骤：

标定机械臂坐标系和测试坐标系的原点，建立起机械臂坐标系与测试坐标系的映射关系；

在数据处理子***上配置测试模式参数，包括与伺服子***相关的运动参数，与射频子***相关性能测试参数；数据处理子***将测试模式参数相应的配置指令发送给伺服子***、射频子***，使得机械臂控制机柜5和矢量分析仪8完成初始化；

启动正式测试，包括：数据处理子***向协同控制机柜10发送工作指令，由协同控制机柜10将工作指令转换为定时控制时序输出至机械臂控制机柜5和矢量分析仪8；矢量分析仪8，以及由机械臂控制机柜5控制的机械臂2在该时序驱动下同步工作，完成测试探头7在设定测试采样点的坐标定位及相关射频幅相数据的采集，并将采集的数据返回到数据处理子***。

进一步的，所述测试模式包括远场测试模式，和/或中场测试模式，和/或近场测试模式，和/或柱面测试模式。

进一步的，在启动正式测试之前还包括包络覆盖性测试，具体方法为：

数据处理子***仅向伺服子***发送运动测试指令，此时射频子***不启动工作，机械臂控制机柜(5)驱动机械臂(2)按照给定运动参数完成所有测试采样点的遍历，并向数据处理子***返回该测试采样点的坐标数据，以确认在数据处理子***的运动测试指令下运动的机械臂(2)运动包络满足测试覆盖要求。

进一步的，在建立起机械臂坐标系与测试坐标系的映射关系之前还包括：

通过调节机械臂(2)、待测天线(6)的位置，使机械臂(2)的臂展范围能够覆盖待测天线6测试场采样区域；

1)远场测试模式下，所述测试场采样区域为以待测天线6的几何中心为球心的半球形区域，其半径R为：

R≥2L²/λ (1)；

2)中场、近场测试模式下，所述测试场采样区域为平面区域，范围是以待测天线6在该平面上的投影为中心且距待测天线6预设距离，若记该平面区域的边长为X，则应满足：

X≥L+10λ (2)；

3)柱面测试模式下，所述测试场采样区域为圆柱形区域，待测天线6位于该圆柱的轴线中心位置，此时该圆柱形区域半径R和高度X应满足：

R≥2L²/λ，X≥L+10λ (3)

公式(1)(2)(3)中λ为待测天线6的工作频率对应的波长，L为待测天线口径尺寸。

再一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述基于机械臂的天线测试方法。

又一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基于机械臂的天线测试方法。

本发明的有益效果如下：

采用本发明的基于机械臂的天线测试方法、装置及***，

通过配置协作机械手臂的运动包络和运动路径，使得该***兼具传统远场、平面近场测试***的功能，具备连续、走停、拖拽等多种定位模式，可灵活完成对待测毫米波天线的近场、中场及远场方向图性能的方向图测试；同时，基于协作机械臂自身所具备的微米级高定位精度和多轴快速运动速度，该***还可大幅度提高天线测试精度和测试效率；

通过数据处理子***向协同控制机柜10发送工作指令，由其将工作指令转换为定时控制时序输出至机械臂控制机柜5和矢量分析仪8，矢量分析仪8，以及由机械臂控制机柜5控制的机械臂2在该时序驱动下开始同步工作，使得当机械臂2通过走停运动抵达至每一个测试模式所指定的采样点位置时刻，驱动矢量分析仪8完成对该状态下的微波信号的采集，直至所有采样点完成遍历测试，时序协同过程确保能准确获取待测天线6在指定测试包络下的准确电磁场分布，即电磁场数据与待测点位置严格匹配。

附图说明

图1是本发明实施例的天线测试***立体示意图。

图2是本发明实施例的天线测试***组成示意图。

图3是本发明实施例的天线测试方法流程图。

图中标识：1-天线架设平台，2-机械臂，3-待测天线支架，4-机械臂导轨，5-机械臂控制机柜，6-待测天线，7-测试探头，8-矢量分析仪，9-吸波材料，10-协同控制机柜。

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

本发明的一个实施例，介绍了一种基于机械臂的天线测试方法及***。

如图1、图2所示，本实施例采用的基于机械臂的天线测试***，用于对待测天线6进行测试，主要包括伺服子***、射频子***、协同控制机柜10和数据处理子***。伺服子***包括天线架设平台1、机械臂2、待测天线支架3、机械臂导轨4以及机械臂控制机柜5。射频子***包括测试探头7、矢量分析仪8以及相应射频连接电缆。数据处理子***包括与机械臂控制机柜5、矢量分析仪8、协同控制机柜10通信的计算机(图1未示出)。机械臂控制机柜5用来按照数据处理子***的指令移动机械臂，并将待测探头7在机械臂坐标系下的坐标返回给数据处理子***。射频子***用来根据数据处理子***的指令采集各个测试模式下采样点的微波信号，并将相应的微波信号发送给数据处理子***。数据处理子***用来配置测试模式及相应参数，启动测试，协同伺服子***、射频子***完成测试采样点的定位及各测试模式下采样点微波信号的采集，根据采集的测试数据完成待测天线方向图绘制和输出。获取其中各采样点的坐标，计算得出坐标系间变换关系。

如图1所示，天线架设平台1为箱体结构，具有较强的承重能力，采用金属材质制成，优选的可以采用铝制成。底部可以安装可进行锁定的滚轮，以便于移动和固定。天线架设平台1能在机械臂2运动过程中始终保持稳定。天线架设平台1内部设有设备舱可用于放置相关测试设备，如机械臂控制机柜5、矢量分析仪8和协同控制机柜10，用于减小射频损耗。

机械臂2采用六轴协作型机械手臂，通过一段机械臂导轨4与天线架设平台1相连接。机械臂2的末端设有可固定测试探头7的螺纹孔。

天线架设平台1上表面与机械臂导轨4相对的一角安装有待测天线支架3，用于固定待测天线6。

待测天线支架3以及机械臂导轨4均固定在天线架设平台1上表面，机械臂2可沿机械臂导轨4进行位置调节和固定。测试时，待测天线6安装于待测天线支架3之上。在同一天线架设平台1上安装待测天线6和机械臂2，保证了两者具有固定的相对参考位置，有利于保证测试精度。通过调节待测天线支架3与机械臂2的相对角度与相对距离，使得机械臂2在整个测试过程中其末端可达臂展范围始终能覆盖待测天线6所需的测试场采样区域。天线架设平台1、机械臂2、机械臂导轨4的尺寸由测试所需的测试场采样区域决定。本实施例中，天线架设平台1尺寸为1.2m╳1.2m；机械臂2的最大臂展0.9m，末端移动速度可达2.8m/s，机械臂2具有拖拽及轨迹学习功能；机械臂导轨4的长度为1.1m，采用金属制成，优选地，采用铝制成。

根据测试模式及待测天线口径尺寸L，可以估算对待测天线6进行天线测试所需的测试场采样区域：

1)远场测试模式下，该区域为以待测天线6的几何中心为球心的半球形区域，其半径R为：

R≥2L²/λ (1)

其中λ为待测天线6的工作频率对应的波长。

2)中场、近场测试模式下，该区域为平面区域，范围是以待测天线6在该平面上的投影为中心且距待测天线6一定的距离(约为1λ～5λ)。若记该平面区域的边长为X，则应满足

X≥L+10λ (2)

3)柱面测试模式下，该区域为圆柱形区域，待测天线6位于该圆柱的轴线中心位置，此时该圆柱形区域半径R和高度X应满足：

R≥2L²/λ，X≥L+10λ (3)

待测天线6与测试探头7均通过射频电缆连接至矢量分析仪8。为减小射频损耗，矢量分析仪8置于天线架设平台1内部的设备舱内。

如图1所示，待测天线6被固定在待测天线支架3上，测试探头7则被固定在机械臂2的末端转轴上，待测天线6与测试探头7均通过射频电缆连接至矢量分析仪8。为降低待测天线6和测试探头7周边金属件对场的影响，在天线架设平台1上表面(除待测天线支架3之外区域)和测试探头7周边分布铺设有吸波材料9。

如图2所示，机械臂控制机柜5通过低频电缆与机械臂2进行连接，以向机械臂2传输参数控制指令；通过以太网与协同控制机柜10以及数据处理子***进行通信，以传输各类控制指令、供电信号。机械臂控制机柜5接收来自数据处理子***的参数控制指令，并进行解析、执行，从而控制机械臂2的运动。在数据处理子***的参数控制指令控制下，机械臂2可实现包括平面、柱面、球面、程序设定的曲面等各类测试模式的运动包络，同时还可实现走停、连续、拖拽、编程定位等多种轨迹定位模式，极大地拓展对待测天线6空间场分布数据获取的灵活性和便利性，同时其定位精度可达数十微米量级，可很好地满足毫米波频段的测试精度需求。

矢量分析仪8的两个射频端口(发射端和接收端)分别通过射频电缆与待测天线6、测试探头7进行连接以实现对微波信号的测试。在天线方向图性能测试过程中，矢量分析仪8、待测天线6与测试探头7相互之间的电磁场传播路径、以及射频电缆构成了一条完整射频传输闭环链路。矢量分析仪8通过数据处理子***接收不同测试模式的配置参数(包括发射/接收模式、测试带宽/频点数、源功率电平等)完成测试的初始化设置。在测试过程中测试探头7随机械臂2按预设包络运动，与待测天线6构成了不同相对距离和角度，从而引起射频传输闭环链路中矢量分析仪8的两个射频端口(发射和接收端)之间的相对幅度和相位的变化，可表征待测天线6的不同角度、不同距离上的电磁场分布。当测试探头7随机械臂2运动到达预定采样点位置时，矢量分析仪8根据从数据处理子***接收到的预定测试配置参数，同步完成当前两个射频端口间幅度、相位数据采集，并通过以太网将采集的数据送回数据处理子***，进行数据处理。

矢量分析仪8一般仅支持40GHz以下微波信号的测试，当待测天线6工作在更高频段时，为完成相应高频段的天线性能测试，可视需求将矢量分析仪8先加装相应变频模块后，再与待测天线6和测试探头7进行连接，将微波信号从40GHz以上工作频率变频到矢量分析仪8可测的中频信号，以满足测试需要。

数据处理子***可以由计算机配置相应软件来实现，包含参数配置、指令发送、数据录取及分析计算功能模块。计算机通过以太网与机械臂***进行通信，根据机械臂***手册提供的控制指令参考，向机械臂***发送不同测试模式下相应的运动指令进行控制；计算机通过网口或USB端口与矢量分析仪8相连接，向矢量分析仪8发送矢量分析仪配置参数(用于初始化设置)、测试参数(用于测试)，并接收矢量分析仪8采集的射频幅度和相位数据；接收机械臂***返回的机械臂坐标系下采样点坐标数据(即测试探头7坐标数据)；结合采样点坐标数据及对应的射频幅度和相位数据，数据处理子***完成对天线方向图及相关特性参数(包括方向性、波束宽度、副瓣电平等)的分析计算，形成曲线及报表输出并显示。

本实施例中的坐标系包括机械臂坐标系、测试坐标系。机械臂坐标系是机械臂***自身所采用的坐标系，其原点通常由生产厂家自定义，也可以根据厂家原始坐标系再进行原点标定，其目的在于标定测试探头7的运动轨迹。测试坐标系与待测天线6相关，其目的在于能比较方便地描述待测天线6的空间场分布。通常以当前测试模式下测试探头7所运动包络的中心为原点(如球面包络则为球心、柱面包络则为中心轴中点、平面包络则为平面中心)，根据包络特性设定该虚拟坐标系。测试过程中，机械臂***返回给计算机的各个坐标为机械臂坐标系下的坐标(x_j,y_j,z_j)，数据处理子***则通过数学变换将其变换到测试坐标系(x_c,y_c,z_c)下,以便进行位姿比较和计算。

本实施例的基于机械臂的天线测试方法，其实现的主要步骤如下：

1、确定测试场采样区域范围不超出机械臂的覆盖能力。具体来说，将待测天线6安装在待测天线支架3上，根据对待测天线6的性能测试需要，确定所需进行的测试模式(例如选择远场、中场或近场中的一个)，并按该测试模式，参考公式(1)～(3)估算该测试模式下测试场采样区域范围。只有确认机械臂***手册中给出的包络参数可覆盖上述采样区域范围时，即确保机械臂2具备覆盖该测试场采样区域的能力时，方可开展性能测试。

2、通过调节机械臂2、待测天线6的位置，使机械臂的运动范围可以覆盖待测天线所需的测试包络。具体来说，通过转动机械臂2的多轴关节使其运动，手动调节待测天线6在待测天线支架3的位置，以及安装有测试探头7的机械臂2在机械臂导轨4上的位置，使得基于测试坐标系的测试采样区域范围(即需要测试探头7运动的轨迹范围)内，机械臂2可完全运动抵达，即臂展范围覆盖待测天线6测试场采样区域，以避免出现由于机械臂2存在运动死角而导致无法满足待测天线6所需测试包络的情况。

3、根据测试模式标定机械臂坐标系和测试坐标系的原点，建立起机械臂坐标系与测试坐标系的映射关系，以利于后续进行数据处理。通常以机械臂安装面中心为机械臂坐标系原点。测试坐标系原点则根据测试模式而定，通常远场、柱面测试模式以待测天线6的中心位置为测试坐标系原点，中场、近场测试模式以平面中心为测试坐标系原点。

4、在数据处理子***上配置相应测试模式参数，包括：与伺服子***相关的运动参数，如连续/走停模式、自动定点/手动拖曳模式、运动速度、测试采样区域(含测试点坐标或测试点数目与间隔)等；与射频子***相关性能测试参数，如测试起始/终止频率、测试频率点数、端口待测S参数、测试源功率电平等。数据处理子***将相应配置指令发送给伺服子***、射频子***，使得机械臂控制机柜5(含机械臂2)和矢量分析仪8完成初始化。

5、由数据处理子***启动包络覆盖性测试，即仅向伺服子***发送运动测试指令，此时射频子***不启动工作，机械臂控制机柜5驱动机械臂2按照给定运动参数完成所有采样点的遍历，并向数据处理子***返回该采样点的坐标数据。通过该步骤，确认在数据处理子***的运动测试指令下运动的机械臂2运动包络满足测试覆盖要求，例如可运动抵达所有设置的待测区域和绕开禁止区域(如有设定)，未出现参数设置错误等情况。

6、由数据处理子***启动正式测试，即数据处理子***通过测试计算机向协同控制机柜10发送工作指令，由其将工作指令转换为定时控制时序输出至机械臂控制机柜5和矢量分析仪8。矢量分析仪8，以及由机械臂控制机柜5控制的机械臂2在该时序驱动下开始同步工作，自动完成测试探头7在设定测试采样点的坐标定位及相关射频幅相数据的采集，并将采集的数据返回到数据处理子***。通过机械臂坐标系与测试坐标系间的变换关系，可以进行测试坐标系下采样点坐标与机械臂坐标系下采样点坐标间的变换。所有数据获取完毕后，由数据处理子***结合上述坐标及其对应的幅相数据，完成对天线方向图及相关特性参数(包括方向性、波束宽度、副瓣电平等)的分析计算，形成曲线及报表输出并显示。

当机械臂2上的测试探头7沿运动模式相应的运动路径到达某个采样点的时刻与采集该采样点的射频数据的时刻不一致时，会造成实际采集的射频数据与测试模式所指定的采样点位置不匹配。因此，伺服子***与射频子***需在测试过程中进行时序上的协同。该时序协同由置于天线架设平台1内部设备舱的协同控制机柜10，通过接收、解析外部数据处理子***的控制指令，并转换输出相应定时控制时序至机械臂控制机柜5和矢量分析仪8来完成。例如，接收、解析的控制指令为对机械臂上的测试探头7到达的下一个采样点进行射频数据采集，协同控制柜10根据测试探头7当前运动速度，计算得到1秒后机械臂2上的测试探头到达该采样点，则转换输出时序脉冲给机械臂控制机柜5和矢量分析仪8，使得机械臂2上的测试探头7在1秒后到达该采样点时停顿，并且矢量分析仪8在1秒后对该采样点进行射频采样。时序协同的目的在于使得当伺服子***驱动机械臂2通过走停运动抵达至每一个测试模式所指定的采样点位置时刻，射频子***驱动矢量分析仪8完成对该状态下的微波信号的采集，直至所有采样点完成遍历测试。时序协同过程确保能准确获取待测天线6在指定测试包络下的准确电磁场分布，即电磁场数据与待测点位置严格匹配。

本发明提出的机械臂天线测试***，通过采用多轴协作机械臂来替代传统测试***中的转台或扫描架，并进一步改进相应测试方法，构建基于协作机械臂的可编程、高精度天线测试***，可为高频段毫米波波段天线及阵列方向图性能测试与评价，提供一种新的高效、低成本解决方案。

在一些实施例中，上述技术的某些方面可以由执行软件的处理***的一个或多个处理器来实现。该软件包括存储或以其他方式有形实施在非暂时性计算机可读存储介质上的一个或多个可执行指令集合。软件可以包括指令和某些数据，这些指令和某些数据在由一个或多个处理器执行时操纵一个或多个处理器以执行上述技术的一个或多个方面。非暂时性计算机可读存储介质可以包括例如磁或光盘存储设备，诸如闪存、高速缓存、随机存取存储器(RAM)等的固态存储设备或其他非易失性存储器设备。存储在非临时性计算机可读存储介质上的可执行指令可以是源代码、汇编语言代码、目标代码或被一个或多个处理器解释或以其他方式执行的其他指令格式。

计算机可读存储介质可以包括在使用期间可由计算机***访问以向计算机***提供指令和/或数据的任何存储介质或存储介质的组合。这样的存储介质可以包括但不限于光学介质(例如，光盘(CD)、数字多功能光盘(DVD)、蓝光光盘)、磁介质(例如，软盘、磁带或磁性硬盘驱动器)、易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM)或高速缓存)、非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM)或闪存)或基于微机电***(MEMS)的存储介质。计算机可读存储介质可以嵌入计算***(例如，***RAM或ROM)中，固定地附接到计算***(例如，磁性硬盘驱动器)，可移除地附接到计算***(例如，光盘或通用基于串行总线(USB)的闪存)，或者经由有线或无线网络(例如，网络可访问存储(NAS))耦合到计算机***。

请注意，并非上述一般性描述中的所有活动或要素都是必需的，特定活动或设备的一部分可能不是必需的，并且除了描述的那些之外可以执行一个或多个进一步的活动或包括的要素。更进一步，活动列出的顺序不必是执行它们的顺序。而且，已经参考具体实施例描述了这些概念。然而，本领域的普通技术人员认识到，在不脱离如下权利要求书中阐述的本公开的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的，并且所有这样的修改被包括在本公开的范围内。

上面已经关于具体实施例描述了益处、其他优点和问题的解决方案。然而，可能导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更明显的益处、优点、问题的解决方案以及任何特征都不应被解释为任何或其他方面的关键、必需或任何或所有权利要求的基本特征。此外，上面公开的特定实施例仅仅是说明性的，因为所公开的主题可以以受益于这里的教导的本领域技术人员显而易见的不同但等同的方式进行修改和实施。除了在下面的权利要求书中描述的以外，没有意图限制在此示出的构造或设计的细节。因此明显的是，上面公开的特定实施例可以被改变或修改，并且所有这样的变化被认为在所公开的主题的范围内。因此，本文寻求的保护如下面的权利要求中所述。

Claims (13)

1.一种基于机械臂的天线测试***，用于对待测天线(6)进行测试，其特征在于，包括伺服子***、射频子***、协同控制机柜(10)和数据处理子***，其中：

伺服子***，所述伺服子***包括天线架设平台(1)，安装在天线架设平台(1)上的机械臂(2)，以及根据数据处理子***的指令移动机械臂(2)的机械臂控制机柜(5)；所述待测天线(6)固定在天线架设平台(1)上；

射频子***，所述射频子***包括固定在机械臂(2)上的测试探头(7)，矢量分析仪(8)以及相应射频连接电缆；矢量分析仪(8)、待测天线(6)与测试探头(7)相互之间的电磁场传播路径、以及射频电缆构成完整射频传输闭环链路；矢量分析仪(8)根据所述数据处理子***的指令采集各个测试采样点的微波信号，并发送给数据处理子***；

协同控制机柜(10)，所述协同控制机柜(10)接收数据处理子***的工作指令，将工作指令转换为定时控制时序输出至机械臂控制机柜(5)和矢量分析仪(8)；

数据处理子***，与机械臂控制机柜(5)、矢量分析仪(8)、协同控制机柜(10)协同完成测试采样点的定位及测试采样点微波信号的采集。

2.根据权利要求1所述的基于机械臂的天线测试***，其特征在于，天线架设平台(1)上表面和测试探头(7)周边铺设有吸波材料。

3.根据权利要求1所述的基于机械臂的天线测试***，其特征在于，所述天线架设平台(1)上还设置有机械臂导轨(4)，机械臂(2)通过机械臂导轨(4)与天线架设平台(1)相连接，可沿机械臂导轨(4)进行位置调节和固定。

4.根据权利要求3所述的基于机械臂的天线测试***，其特征在于，所述天线架设平台(1)上表面与机械臂导轨(4)相对的一角安装有待测天线支架(3)，用于固定待测天线(6)。

5.根据权利要求1所述的基于机械臂的天线测试***，其特征在于，所述矢量分析仪(8)设置有发射端射频端口，通过射频电缆与待测天线(6)连接；和接收端射频端口，通过射频电缆与测试探头(7)连接。

6.根据权利要求5所述的基于机械臂的天线测试***，其特征在于，还包括变频模块，矢量分析仪(8)通过该变频模块，与待测天线(6)和测试探头(7)进行连接，将微波信号从高于矢量分析仪(8)可测的频率变频到矢量分析仪(8)可测的频率。

7.根据权利要求1所述的基于机械臂的天线测试***，其特征在于，所述数据处理子***，根据采集的测试数据完成待测天线方向图绘制和输出。

8.一种基于机械臂的天线测试方法，采用根据权利要求1至7任一所述的基于机械臂的天线测试***进行测试，其特征在于，包括以下步骤：

标定机械臂坐标系和测试坐标系的原点，建立起机械臂坐标系与测试坐标系的映射关系；

在数据处理子***上配置测试模式参数，包括与伺服子***相关的运动参数，与射频子***相关性能测试参数；数据处理子***将测试模式参数相应的配置指令发送给伺服子***、射频子***，使得机械臂控制机柜(5)和矢量分析仪(8)完成初始化；

启动正式测试，包括：数据处理子***向协同控制机柜(10)发送工作指令，由协同控制机柜(10)将工作指令转换为定时控制时序输出至机械臂控制机柜(5)和矢量分析仪(8)；矢量分析仪(8)，以及由机械臂控制机柜(5)控制的机械臂(2)在该时序驱动下同步工作，完成测试探头(7)在设定测试采样点的坐标定位及相关射频幅相数据的采集，并将采集的数据返回到数据处理子***。

9.根据权利要求8所述的基于机械臂的天线测试方法，其特征在于，所述测试模式包括远场测试模式，和/或中场测试模式，和/或近场测试模式，和/或柱面测试模式。

10.根据权利要求8所述的基于机械臂的天线测试方法，其特征在于，在启动正式测试之前还包括包络覆盖性测试，具体方法为：

数据处理子***仅向伺服子***发送运动测试指令，此时射频子***不启动工作，机械臂控制机柜(5)驱动机械臂(2)按照给定运动参数完成所有测试采样点的遍历，并向数据处理子***返回该测试采样点的坐标数据，以确认在数据处理子***的运动测试指令下运动的机械臂(2)运动包络满足测试覆盖要求。

11.根据权利要求8所述的基于机械臂的天线测试方法，其特征在于，在建立起机械臂坐标系与测试坐标系的映射关系之前还包括：

通过调节机械臂(2)、待测天线(6)的位置，使机械臂(2)的臂展范围能够覆盖待测天线(6)测试场采样区域；

1)远场测试模式下，所述测试场采样区域为以待测天线(6)的几何中心为球心的半球形区域，其半径R为：

R≥2L²/λ (1)；

2)中场、近场测试模式下，所述测试场采样区域为平面区域，范围是以待测天线(6)在该平面上的投影为中心且距待测天线(6)预设距离，若记该平面区域的边长为X，则应满足：

X≥L+10λ (2)；

3)柱面测试模式下，所述测试场采样区域为圆柱形区域，待测天线(6)位于该圆柱的轴线中心位置，此时该圆柱形区域半径R和高度X应满足：

R≥2L²/λ，X≥L+10λ (3)

公式(1)(2)(3)中λ为待测天线(6)的工作频率对应的波长，L为待测天线口径尺寸。

12.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求8至11任一所述的方法。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求8至11任一所述的方法。

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