所屬天線測(cè)量與電磁波領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)試天線輻射場(chǎng)均勻性的自動(dòng)測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

天線輻射場(chǎng)均勻區(qū)的判斷是開(kāi)展電磁兼容或效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的前提，只有確定了該天線的輻射場(chǎng)均勻區(qū)域，才能確定有效的實(shí)驗(yàn)邊界，進(jìn)而開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約范圍內(nèi)的實(shí)驗(yàn)研究。

與傳統(tǒng)電磁兼容領(lǐng)域不同，強(qiáng)電磁脈沖（如高功率微波，highpowermicrowave）的特點(diǎn)在于其每一個(gè)脈沖的參數(shù)都有細(xì)微差別（如脈沖寬度、峰值功率），無(wú)法使用傳統(tǒng)的多次測(cè)量進(jìn)行均勻性評(píng)估，必須一次性完成所需評(píng)估區(qū)域內(nèi)的多點(diǎn)測(cè)量。同時(shí)，由于強(qiáng)電磁脈沖載波頻率一般在ghz量級(jí)至十ghz量級(jí)，所以必須考慮測(cè)試架對(duì)微波的散射和畸變。加之以往通常的木質(zhì)結(jié)構(gòu)尤其是在潮濕地區(qū)（如：云南，貴州，四川等地）會(huì)由于含水量高而加劇上述影響，故需要設(shè)計(jì)一種強(qiáng)電磁環(huán)境下的輻射場(chǎng)均勻性自動(dòng)測(cè)試裝置，通過(guò)材料的改進(jìn)和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量的同時(shí)盡量減少對(duì)于輻射場(chǎng)的擾動(dòng)，并具備自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)試距離和測(cè)試點(diǎn)分布的能力，以加快測(cè)試速度，減小人為誤差。

采用天線輻照法進(jìn)行微波效應(yīng)研究中，需要進(jìn)行場(chǎng)均勻性測(cè)試以保證被測(cè)物周?chē)膱?chǎng)充分均勻，以便能保證測(cè)試結(jié)果的有效性。傳統(tǒng)的場(chǎng)均勻性測(cè)試是通過(guò)場(chǎng)強(qiáng)探頭以指定步長(zhǎng)在每個(gè)頻段范圍內(nèi)一個(gè)位置接一個(gè)位置的測(cè)量（如iec6100-4-3中介紹的場(chǎng)均勻性測(cè)試方法），因此在場(chǎng)均勻性測(cè)試過(guò)程中需要人工不斷調(diào)整場(chǎng)強(qiáng)探頭的位置，大大降低了測(cè)試效率。為了提高場(chǎng)均勻性測(cè)試的效率，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)均勻性自動(dòng)化測(cè)量，需要設(shè)計(jì)一個(gè)安裝有多個(gè)場(chǎng)強(qiáng)探頭的場(chǎng)均勻性測(cè)試裝置，可同時(shí)測(cè)量多個(gè)位置的場(chǎng)強(qiáng)。

這時(shí)存在的技術(shù)難點(diǎn)有：一是需要降低測(cè)試裝置對(duì)測(cè)試區(qū)域場(chǎng)均勻性的影響；二是場(chǎng)強(qiáng)探頭的位置可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，以滿足不同測(cè)試區(qū)域的需要；三是探頭位置必須足夠精確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了準(zhǔn)確測(cè)量天線輻射場(chǎng)均勻性，同時(shí)解決人為操作誤差問(wèn)題、測(cè)試效率低下問(wèn)題、探頭準(zhǔn)確定位問(wèn)題，并且保證結(jié)構(gòu)緊湊、易于實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明提供了一種測(cè)試天線輻射場(chǎng)均勻性的自動(dòng)測(cè)試裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種測(cè)試天線輻射場(chǎng)均勻性的自動(dòng)測(cè)試裝置，包括一個(gè)規(guī)則的幾何框和與幾何框分離的支撐桿，所述幾何框上設(shè)置有若干個(gè)能沿著幾何框的內(nèi)框方向移動(dòng)的定位桿，所述每一根定位桿指向幾何框的中心且能伸縮，所述支撐桿的一端垂直于幾何框截面并指向幾何框中心，所述支撐桿的一端和定位桿上均設(shè)置有用于測(cè)試天線輻射場(chǎng)的探頭，

其裝置的自動(dòng)測(cè)試方法，包括以下步驟：

在測(cè)試截面上設(shè)置有若干個(gè)用于測(cè)試的探頭，其中中心探頭與發(fā)射天線處于同一軸線，其他每一個(gè)探頭沿著測(cè)試截面的周向可以移動(dòng)，使得探頭的測(cè)試位置變化，同時(shí)每一個(gè)探頭能在測(cè)試截面上沿著徑向伸縮使得探頭的測(cè)試位置變化，所述測(cè)試截面可以沿著天線輻射方向移動(dòng)從而調(diào)節(jié)測(cè)試截面與天線的距離，使得每一個(gè)探頭對(duì)天線輻射場(chǎng)的不同位置進(jìn)行測(cè)試。

在上述技術(shù)方案中，所述幾何框上設(shè)置有可以移動(dòng)的云臺(tái)，所述定位桿設(shè)置在云臺(tái)上。

在上述技術(shù)方案中，幾何框的內(nèi)框表面上內(nèi)嵌有齒輪帶，所述云臺(tái)上設(shè)置有與內(nèi)框表面齒輪嚙合的徑向定位齒輪。

在上述技術(shù)方案中，所述定位桿上設(shè)置有齒輪帶，所述云臺(tái)上設(shè)置有與定位桿上齒輪嚙合的周向定位齒輪。

在上述技術(shù)方案中，幾何框上相對(duì)立的兩個(gè)外側(cè)上設(shè)置有凹槽，所述凹槽與云臺(tái)上的兩個(gè)定位卡扣卡入凹槽內(nèi)。

在上述技術(shù)方案中，所述幾何框設(shè)置在支撐平臺(tái)上，所述支撐平臺(tái)上設(shè)置有若干個(gè)支撐腿，幾何框與支撐腿固定連接。

在上述技術(shù)方案中，所述支撐腿的上端面上設(shè)置有凹槽，所述凹槽的直徑大于幾何框的框體的寬度，所述幾何框通過(guò)螺釘固定連接在凹槽內(nèi)。

在上述技術(shù)方案中，所述凹槽的深度小于幾何框框體的高度。

在上述技術(shù)方案中，所述支撐平臺(tái)上設(shè)置有移動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得支撐平臺(tái)能再地面進(jìn)行移動(dòng)。

在上述技術(shù)方案中，所述支撐桿上探測(cè)頭的端部與所有定位桿在同一平面內(nèi)。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明中，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)在環(huán)形導(dǎo)軌以及舵機(jī)控制的探針伸縮移動(dòng)，確保在0.5m至2m的測(cè)試區(qū)域內(nèi)任意調(diào)整，即指定區(qū)域內(nèi)自由且循序測(cè)試；

（2）本發(fā)明中，支撐平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了發(fā)射天線與測(cè)試截面距離的有效步進(jìn)定位。該裝置與傳統(tǒng)測(cè)試方法相比，達(dá)到了測(cè)試范圍內(nèi)無(wú)外物、降低環(huán)境因素、避免人為操作對(duì)測(cè)試準(zhǔn)確性的影響，任意截面測(cè)試等設(shè)計(jì)要求，提高了工作效率與測(cè)試準(zhǔn)確度；

（3）本發(fā)明中，支撐結(jié)構(gòu)材料選用增強(qiáng)尼龍，該材料剛度、摩擦系數(shù)、易加工性都較為適合，確保了材料對(duì)電磁波影響?。?/p>

（4）本發(fā)明中，由于探針在可伸縮的支撐桿上測(cè)量，確保了測(cè)試時(shí)，測(cè)試區(qū)域內(nèi)無(wú)外物遮擋，提高了測(cè)量準(zhǔn)確度；

（5）本發(fā)明中，所有結(jié)構(gòu)均采用標(biāo)準(zhǔn)件或者機(jī)械加工件，裝配過(guò)程簡(jiǎn)便，不需要開(kāi)展后續(xù)的澆注等加工，易于實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，使用方便且制作和維護(hù)費(fèi)用較低，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，在天線測(cè)量與電磁波領(lǐng)域適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中：

圖1是本發(fā)明的測(cè)試系統(tǒng)布設(shè)示意圖；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中云臺(tái)與幾何框體的連接示意圖；

其中：1是發(fā)射天線，2是中心探頭，3是探頭，4是幾何框體，5是支撐桿，6是支撐平臺(tái)，7、8是齒輪帶，9、10是定位齒輪，11是云臺(tái)。

具體實(shí)施方式

本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本發(fā)明的一種強(qiáng)電磁環(huán)境下的輻射場(chǎng)均勻性自動(dòng)測(cè)試裝置。包括測(cè)試導(dǎo)軌和支撐平臺(tái)兩個(gè)部分組成，測(cè)試導(dǎo)軌為一個(gè)內(nèi)側(cè)嵌有環(huán)形齒輪帶的環(huán)形導(dǎo)軌。導(dǎo)軌上布設(shè)了八個(gè)安裝有步進(jìn)電機(jī)的云臺(tái)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)與環(huán)形齒輪帶嚙合的齒輪使得云臺(tái)沿著環(huán)形導(dǎo)軌做圓周運(yùn)動(dòng)；每個(gè)云臺(tái)上安裝有舵機(jī)，通過(guò)舵機(jī)控制云臺(tái)上的支撐桿沿圓周做徑向運(yùn)動(dòng)，使得支撐桿上的探針可沿導(dǎo)軌徑向運(yùn)動(dòng)，云臺(tái)的圓周運(yùn)動(dòng)與支撐桿的徑向運(yùn)動(dòng)配合可使得探針到達(dá)測(cè)試區(qū)域內(nèi)任意位置。支撐平臺(tái)結(jié)構(gòu)為“凹”字形結(jié)構(gòu)，使環(huán)形導(dǎo)軌與之配合，支撐平臺(tái)設(shè)計(jì)安裝有兩個(gè)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)電機(jī)和6個(gè)滾輪，其中兩個(gè)為主動(dòng)輪，四個(gè)為從動(dòng)輪，通過(guò)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的運(yùn)動(dòng)。

半徑為1.5m的環(huán)形導(dǎo)軌，使其滿足最大有效測(cè)試截面2m×2m，最小有效測(cè)試截面0.5m×0.5m。利用多個(gè)步進(jìn)電機(jī)在環(huán)形導(dǎo)軌上聯(lián)調(diào)聯(lián)控，每個(gè)步進(jìn)電機(jī)上裝一個(gè)舵機(jī)使探針可以伸縮到達(dá)指定測(cè)試點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)在測(cè)試截面上精準(zhǔn)定位并確保測(cè)試范圍內(nèi)無(wú)外物遮擋和任意測(cè)試截面變換的功能。在此結(jié)構(gòu)下設(shè)計(jì)與之匹配的定位軌道使該測(cè)試結(jié)構(gòu)能在高度與縱向上可以精確調(diào)控，滿足不同天線測(cè)試條件。在結(jié)構(gòu)的材料選擇上摒棄了木質(zhì)材料改為增強(qiáng)尼龍，并在選用的材料上貼附0.03m~0.06m的吸波材料，使結(jié)構(gòu)本身對(duì)測(cè)試的影響降到最低。

具體的結(jié)構(gòu)如下：

如圖2所示，一種天線輻射場(chǎng)均勻性自動(dòng)化測(cè)試裝置，包括環(huán)形導(dǎo)軌1和安裝于環(huán)形導(dǎo)軌1內(nèi)側(cè)的環(huán)形齒輪帶3，在環(huán)形導(dǎo)軌1上安裝有八個(gè)云臺(tái)4，每個(gè)云臺(tái)四上均安裝有圓周定位電機(jī)7、徑向定位電機(jī)8、圓周定位齒輪5和徑向定位齒輪6以及定位桿，整個(gè)環(huán)形導(dǎo)軌1安裝在支撐平臺(tái)10上，在支撐平臺(tái)10上安裝有一個(gè)中心支撐桿9，中心支撐桿9的末端指向環(huán)形導(dǎo)軌1圓心，并與定位桿2的末端在同一個(gè)平面上。本發(fā)明在定位桿2、環(huán)形導(dǎo)軌1、云臺(tái)4、圓周定位電機(jī)7、徑向定位電機(jī)8、中心支撐桿9、支撐平臺(tái)10正對(duì)天線輻射面均貼有一定厚度的吸波材料，以減小測(cè)試裝置對(duì)天線輻射場(chǎng)測(cè)試區(qū)域的影響。

如圖3所示，支撐平臺(tái)10上開(kāi)有環(huán)形槽，寬度與環(huán)形導(dǎo)軌1的厚度相同，環(huán)形導(dǎo)軌通過(guò)非金屬螺絲固定在環(huán)形槽中；環(huán)形槽的深度小于環(huán)形導(dǎo)軌1的厚度，使得環(huán)形導(dǎo)軌1上安裝的云臺(tái)不被支撐平臺(tái)阻擋。

環(huán)形導(dǎo)軌1內(nèi)側(cè)開(kāi)有環(huán)形槽，環(huán)形槽的寬度與環(huán)形齒輪帶3的寬度相同，環(huán)形齒輪帶3通過(guò)粘合劑固定在環(huán)形槽中；在環(huán)形導(dǎo)軌1的兩側(cè)對(duì)稱開(kāi)有環(huán)形槽，用于云臺(tái)的定位安裝，云臺(tái)可沿環(huán)形槽在環(huán)形導(dǎo)軌1上做圓周運(yùn)動(dòng)。

通過(guò)圓周定位電機(jī)7轉(zhuǎn)動(dòng)圓周定位齒輪5，使得云臺(tái)4可在環(huán)形導(dǎo)軌上1上做圓周運(yùn)動(dòng)；通過(guò)徑向定位電機(jī)8轉(zhuǎn)動(dòng)徑向定位齒輪6，使得定位桿2可沿環(huán)形導(dǎo)軌1的徑向運(yùn)動(dòng)；通過(guò)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)電機(jī)11轉(zhuǎn)動(dòng)滾輪12使得測(cè)試裝置在縱向移動(dòng)。通過(guò)設(shè)置圓周定位電機(jī)7、徑向定位電機(jī)8和平臺(tái)運(yùn)動(dòng)電機(jī)11的參數(shù)，可使得定位桿2上的探針定位在指定測(cè)試位置。本發(fā)明優(yōu)先采用大扭矩舵機(jī)作為圓周定位電機(jī)7和徑向定位電機(jī)8，重量輕，定位精確，易于程序控制。

當(dāng)然，本發(fā)明中用于承載云臺(tái)的導(dǎo)軌采用的是規(guī)則的幾何框，可以是上述的圓形導(dǎo)軌，也可以是矩形矩形導(dǎo)軌。上述的圓形導(dǎo)軌是最理想的幾何框，具有最好的測(cè)試效果，但是就目前的工藝而言，圓形導(dǎo)軌的加工工藝是難度最大的，最不好加工的。而矩形框是加工難度最小的，因此本方案可以用矩形導(dǎo)軌代替圓形導(dǎo)軌。

測(cè)試流程：

步驟一，估算發(fā)射天線遠(yuǎn)場(chǎng)距離和該處的均勻場(chǎng)區(qū)域測(cè)試點(diǎn)，如圖1中圓圈所示；

步驟二，測(cè)試系統(tǒng)布設(shè)于發(fā)射天線遠(yuǎn)場(chǎng)邊緣，中心探頭位于發(fā)射天線軸線，周?chē)?探頭呈矩形排布，測(cè)試區(qū)域面積為估算均勻測(cè)試區(qū)域面積的1/2，如圖1圓點(diǎn)所示；

步驟三，測(cè)試輻射場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)，判斷該區(qū)域是否滿足均勻場(chǎng)定義（一般標(biāo)準(zhǔn)定義周?chē)?點(diǎn)與中心場(chǎng)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相差不超過(guò)3db）；

步驟四，若滿足均勻性要求，周?chē)?點(diǎn)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)以一定步長(zhǎng)擴(kuò)大測(cè)試范圍，直至某一點(diǎn)不滿足場(chǎng)均勻性要求，即可確定該天線輻射截面的場(chǎng)均勻區(qū)域；

步驟五，若第三步測(cè)試不滿足均勻性要求，則周?chē)?點(diǎn)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)以一定步長(zhǎng)縮小測(cè)試范圍，直至所有點(diǎn)滿足場(chǎng)均勻性要求，即可確定該天線輻射截面的場(chǎng)均勻區(qū)域；

步驟六，沿發(fā)射天線軸線以指定步長(zhǎng)移動(dòng)測(cè)試臺(tái)架，在下一個(gè)測(cè)試平面重復(fù)上述過(guò)程，直至完成所有指定區(qū)域的均勻區(qū)分布測(cè)試。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。