專利名稱：柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)。適用于天線方向圖的近場測量。
技術(shù)背景天線方向圖測量是天線研究、設(shè)計、制造過程中的重要環(huán)節(jié)。常用的測量方法有遠場測量、緊縮場測量和近場測量。其中近場測量通常選擇在室內(nèi)的無回波反射的微波暗室內(nèi)進行。由于室內(nèi)近場測量需要的測試場地較小，同時較好地消除了環(huán)境的電波反射、雜波干擾，而且測試效率高、可以全天候工作，因此其方案越來越受到重視和普及。
近場測量大致可分為平面近場、柱面近場、球面近場測量三種，根據(jù)有限的成本實現(xiàn)最佳的用途的原則，三種近場測量方案適用的被測天線各有不同。其中平面近場僅適用于具有高增益和二維窄波束方向圖的天線、柱面近場適用于至少具有一維窄波束且具有中高增益方向圖的天線、球面近場則適用于具有低增益寬波束方向圖的天線。如此，采用一種測量方案，為了包容更多的天線類型的測量，則測試系統(tǒng)的體積可能過于龐大，造價昂貴，且測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)精度難以保證。
圖1為美國專利US6,191,744顯示的一種現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)臂714可以繞方位轉(zhuǎn)軸712作360°(Φ角)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)臂718可以繞橫滾轉(zhuǎn)軸716作360°(θ角)旋轉(zhuǎn)。如此，設(shè)于轉(zhuǎn)臂718末端的天線探頭722可以在球坐標系內(nèi)沿θ、Φ變化在整個球面上移動，從而接收探測到被測天線732分布在包圍該天線的一個球面上的電場分布，最終反演導出被測天線的遠場方向圖。
上述技術(shù)方案中，首先，其功能較為單一，只能實現(xiàn)球面近場測量的功能；其次，一旦被測天線尺寸過大，則球面轉(zhuǎn)動系統(tǒng)尺寸需要加大，成本大大上升，且測試精度相應(yīng)降低，同時單探頭測試效率低。顯然，該方案不適用于大尺寸天線的測試，也不滿足柱面與球面共用的近場測量場合的需要。
此外，現(xiàn)實應(yīng)用中也有針對柱面近場測量的現(xiàn)有技術(shù)，但很明顯，無論其所采用的技術(shù)方案如何，其單一功能的缺陷無法克服。
而在許多無線電領(lǐng)域，大尺寸和小尺寸的天線兼而有之，比如，在移動通信領(lǐng)域，其天線形式包含基站天線陣、智能天線陣、室外直放站天線陣、室內(nèi)分布小天線單元。滿足上述類型的天線方向圖近場測量至少需要柱面近場和球面近場二種。如此，二套方案的場地和測試設(shè)備的造價是昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是要克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)。
本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的本實用新型柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)，包括與測試儀表和控制電腦電性連接的若干天線探頭，此外，還包括圓環(huán)、直線運動測試架以及圓周運動測試架，所述天線探頭均勻設(shè)置在圓環(huán)的內(nèi)壁上并投射向圓環(huán)的中心，所述直線運動測試架沿圓環(huán)中心對稱軸設(shè)置并提供在該軸上直線運動的部件，所述圓周運動測試架被設(shè)置于圓環(huán)中心并提供在該處圓周運動的部件。
所述的直線運動測試架包括若干介質(zhì)支撐立柱、由立柱支撐的滑軌裝置，以及驅(qū)動該滑軌裝置水平直線運動的驅(qū)動裝置。
所述的滑軌裝置包括兩條相互平行的水平架和連結(jié)所述水平架的至少兩個支桿，以及位于所述的水平架之間的可移動介質(zhì)板，可移動介質(zhì)板兩側(cè)與兩條水平架之間通過介質(zhì)齒條連接。
所述驅(qū)動裝置包括主電機、減速齒輪組和傳動齒輪，所述主電機通過其轉(zhuǎn)子連接減速齒輪組，該減速齒輪組則與傳動齒輪嚙合，此外，傳動齒輪還與所述介質(zhì)齒條相嚙合。
所述介質(zhì)板一端設(shè)有與其連接的介質(zhì)軟管，被測天線置于所述的介質(zhì)板之上，并通過饋電接頭連接至饋電電纜，所述的饋電電纜置于該介質(zhì)軟管內(nèi)。測試時，被測天線置于所述的介質(zhì)板之上，所述的被測天線通過饋電接頭連接至饋電電纜，置于介質(zhì)軟管內(nèi)的饋電電纜可以降低運動過程中的相位畸變。
所述的介質(zhì)板直線運動于多個離散的位置，尤其各離散位置之間的距離相等時效果最佳，此時，多個天線探頭分別接收測量到相應(yīng)的電場，從而實現(xiàn)了柱面近場測試的目的。
所述的圓周運動測試架包括支撐柱、平臺以及轉(zhuǎn)臺，支撐柱底端設(shè)置于圓環(huán)底部，頂端與平臺固設(shè)，轉(zhuǎn)臺設(shè)置于該平臺上。
該轉(zhuǎn)臺上放置小型配架，轉(zhuǎn)臺可沿鉛垂軸作方位360°旋轉(zhuǎn)。
該轉(zhuǎn)臺的下端面設(shè)置有若干定位銷，對應(yīng)地在平臺的上端面設(shè)置有若干定位孔，二者在實現(xiàn)相互定位的同時，又可以根據(jù)需要將轉(zhuǎn)臺拆卸和分離。
所述的小型轉(zhuǎn)臺圓周運動于多個離散的角位置，尤其各離散位置之間的距離相等時效果最佳，此時，多個天線探頭分別接收測量到相應(yīng)的電場，從而實現(xiàn)了球面近場測試的目的。
該轉(zhuǎn)臺上放置小型配架，轉(zhuǎn)臺可沿鉛垂軸作方位360°旋轉(zhuǎn)。
該主電機與次電機分別或共同與至少一個控制模塊電性連接，并通過所述控制模塊實現(xiàn)有線或無線控制，例如該控制模塊可與控制電腦電性連接，也可與一控制器無線連接。
由于測量系統(tǒng)的造價依次為土建、微波吸波暗室、微波專用測試儀表、多探頭系統(tǒng)、運動測試架、控制系統(tǒng)。如此，僅設(shè)置兩套本實用新型的產(chǎn)品(即運動測試架)，其余設(shè)施一概兼容，即可實現(xiàn)雙測量系統(tǒng)的合一。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的優(yōu)點在于首先，柱面近場測量和球面近場測量二種方案有機結(jié)合為一體，大大減少了造價，方便因需使用；其次，利用多天線探頭形式提高了測量效率，使近場測量的應(yīng)用更為科學化。

圖1為US6,191,744號專利公告所揭示的球面近場測量的原理示意圖；圖2為本實用新型的側(cè)視圖，其中可移動介質(zhì)板上放置被測天線；圖3為本實用新型的立體圖，其中轉(zhuǎn)臺與小型配架未放置，可移動介質(zhì)板處于左側(cè)且放置有被測天線；圖4為本實用新型的立體圖，其中驅(qū)動裝置的蓋體被去除，轉(zhuǎn)臺與小型配架未放置，可移動介質(zhì)板處于中部且放置有被測天線；圖5為本實用新型的立體圖，其反映圖3的相對面，且小型配架上放置有被測天線，可移動介質(zhì)板處于一側(cè)；圖6為圖3中驅(qū)動裝置被放大后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖6中驅(qū)動裝置蓋體被揭開后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明請結(jié)合圖2至圖5，本實用新型方案中的柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)，包括與測試儀表(未圖示)和控制電腦(未圖示)電性連接的若干天線探頭20、圓環(huán)10、直線運動測試架150以及圓周運動測試架90，所述天線探頭20均勻設(shè)置在圓環(huán)10的內(nèi)壁上并投射向圓環(huán)10的中心，所述直線運動測試架150沿圓環(huán)10中心對稱軸設(shè)置并提供在該軸上直線運動的部件，所述圓周運動測試架90被設(shè)置于圓環(huán)10中心并提供實現(xiàn)在該處圓周運動的部件。各天線探頭20通過測試儀表(未圖示)對置于圓環(huán)10中心位置上的被測天線130進行測試后，能將所獲得的數(shù)據(jù)實時傳輸至控制電腦(未圖示)供專用軟件處理。此外，圓環(huán)10內(nèi)壁還設(shè)有吸波材料11。
所述的圓環(huán)10的直徑尺寸取決于測量需求中最大的被測天線30尺寸，所述的天線探頭20的數(shù)目取決于測量需求中最大的被測天線30尺寸以及測試的頻段。
請參閱圖3和圖4，為使直線運動測試架150實現(xiàn)提供在圓環(huán)10的中心對稱軸上的直線運動，所述的直線運動測試架150包括若干介質(zhì)支撐立柱70、由立柱70支撐的滑軌裝置，以及驅(qū)動該滑軌裝置水平直線運動的驅(qū)動裝置200。
所述的滑軌裝置包括兩條相互平行的水平架50和連結(jié)并分離所述水平架50的若干個支桿60，以及位于所述的水平架50之間的作為可直線運動部件的可移動介質(zhì)板80，兩條水平架50間相距一定的距離，可移動介質(zhì)板80兩側(cè)與兩條水平架50之間通過介質(zhì)齒條155連接。如此，可移動介質(zhì)板80可在兩條水平架50的夾持下沿著圓環(huán)10的中心對稱軸來回滑動。
請參閱圖3、圖6和圖7，所述驅(qū)動裝置200被一蓋體120封裝，其包括主電機130、減速齒輪組170和傳動齒輪160，所述主電機130固定在一條水平架50上，其轉(zhuǎn)子與減速齒輪組170相連接，該減速齒輪組170則與設(shè)置在水平架50上的傳動齒輪160相嚙合，此外，傳動齒輪160還與所述介質(zhì)齒條155相嚙合。如此，藉由電機提供動力，通過減速齒輪組170減速后帶動傳動齒輪160，傳動齒輪160帶動介質(zhì)齒條155作直線運動，進而可帶動介質(zhì)板80的直線運動。
所述介質(zhì)板80一端設(shè)有類似已倒角的介質(zhì)軟管40，測試時，被測天線30置于所述的介質(zhì)板80之上，并通過一饋電接頭42將其連接至饋電電纜41，所述的饋電電纜41置于該介質(zhì)軟管40內(nèi)。如此，可以降低在直線運動過程中的相位畸變，使測量工作更為準確。
通過主電機130的驅(qū)動，所述的介質(zhì)板80直線可運動于多個離散的位置，為達到更好的效果，還可將介質(zhì)板80局限在幾個等間隔位置之間移動。如此，多個天線探頭20分別接收測量到相應(yīng)的電場，從而實現(xiàn)了柱面近場測試的目的。
請參閱圖2和圖5，所述的圓周運動測試架90包括支撐柱91、平臺92以及作為圓周運動部件的轉(zhuǎn)臺93，支撐柱91底端設(shè)置于圓環(huán)10底部，當然也可通過其它公知的方式使其相對固定，頂端則與所述平臺92固設(shè)，轉(zhuǎn)臺93設(shè)置于該平臺92上。為適應(yīng)各種被測天線的不同形狀，宜在該轉(zhuǎn)臺93上放置小型配架100，將被測天線放置在該小型配架100上。
為實現(xiàn)球面測量的功能，轉(zhuǎn)臺93須可沿鉛垂軸作方位360°(Φ角)旋轉(zhuǎn)。為實現(xiàn)這一目的，該轉(zhuǎn)臺93內(nèi)部包含一個次電機(未圖示)和傳動齒輪結(jié)構(gòu)(未圖示)，完成轉(zhuǎn)臺93的方位360°(Φ角)旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)臺93的下端面設(shè)置有若干定位銷，對應(yīng)地在平臺92的上端面設(shè)置有若干定位孔，轉(zhuǎn)臺93和平臺92在實現(xiàn)相互定位的同時，又可以根據(jù)需要將轉(zhuǎn)臺93拆卸和分離。
同理，通過次電機(未圖示)的驅(qū)動，當然在不采用所述傳動裝置時也可采用手動方式，所述的小型轉(zhuǎn)臺93可圓周運動于多個離散的角位置，還可將轉(zhuǎn)臺93局限在幾個等間隔位置上轉(zhuǎn)動。如此，多個天線探頭20分別接收測量到相應(yīng)的電場，從而實現(xiàn)了球面近場測試的目的。
本實用新型的測量系統(tǒng)在應(yīng)用時，需要進行靈活的操作，即作球面近場測量時，將輕重量和小尺寸的轉(zhuǎn)臺93置于平臺92之上，且將柱面近場測量的介質(zhì)板80移動至直線運動測試架150的一端；作柱面近場測量時，將輕重量和小尺寸的轉(zhuǎn)臺93卸離，以方便測試架150的結(jié)構(gòu)無阻礙直線運動。
為實現(xiàn)自動控制，該主電機130與次電機(未圖示)均與一個控制模塊(未圖示，下同)電性連接，也可以分別與一控制模塊電性連接，甚至可以各自與一個控制模塊電性連接，然后，即可結(jié)合公知的技術(shù)，通過所述控制模塊實現(xiàn)對所述驅(qū)動裝置200和所述傳動裝置的有線或無線控制。
由于測量系統(tǒng)的造價依次為土建、微波吸波暗室、微波專用測試儀表、多探頭系統(tǒng)、運動測試架。如此，本實用新型僅設(shè)置兩套獨立的運動測試架，其余設(shè)施一概兼容，即實現(xiàn)雙測量系統(tǒng)的合一。
上述實施例構(gòu)成的天線方向圖近場測試系統(tǒng)，實現(xiàn)了柱面球面測量的合二為一，并通過采用多探頭提高測試效率，具有結(jié)構(gòu)簡單可靠，測試性能優(yōu)良，以及更高的性能價格比。既適用于寬波束天線的測試，又適用于窄波束天線的測試，可滿足不同的應(yīng)用需求。
權(quán)利要求1.一種柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)，包括與測試儀表和控制電腦電性連接的若干天線探頭(20)，其特征在于還包括圓環(huán)(10)、直線運動測試架(150)以及圓周運動測試架(90)，所述天線探頭(20)均勻設(shè)置在圓環(huán)(10)的內(nèi)壁上并投射向圓環(huán)(10)的中心，所述直線運動測試架(150)沿圓環(huán)(10)中心對稱軸設(shè)置并提供在該軸上直線運動的部件，所述圓周運動測試架(90)被設(shè)置于圓環(huán)(10)中心并提供在該處圓周運動的部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)，其特征在于所述的直線運動測試架(150)包括若干介質(zhì)支撐立柱(70)、由立柱(70)支撐的滑軌裝置，以及驅(qū)動該滑軌裝置水平直線運動的驅(qū)動裝置(200)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)，其特征在于所述的滑軌裝置包括兩條相互平行的水平架(50)和連結(jié)所述水平架(50)的至少兩個支桿(60)，以及位于所述的水平架(50)之間的可移動介質(zhì)板(80)，可移動介質(zhì)板(80)兩側(cè)與兩條水平架(50)之間通過介質(zhì)齒條(155)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動裝置(200)包括主電機(130)、減速齒輪組(170)和傳動齒輪(160)，所述主電機(130)通過其轉(zhuǎn)子連接減速齒輪組(170)，該減速齒輪組(170)則與傳動齒輪(160)嚙合，此外，傳動齒輪(160)還與所述介質(zhì)齒條(155)相嚙合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)，其特征在于所述介質(zhì)板(80)一端設(shè)有介質(zhì)軟管(40)，供被測天線(30)置于所述的介質(zhì)板(80)之上連接饋電電纜(41)時容置饋電電纜(41)之用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)，其特征在于所述的介質(zhì)板(80)直線運動于多個離散的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)，其特征在于所述的圓周運動測試架(90)包括支撐柱(91)、平臺(92)以及轉(zhuǎn)臺(93)，支撐柱(91)底端設(shè)置于圓環(huán)(10)底部，頂端與平臺(92)固設(shè)，轉(zhuǎn)臺(93)設(shè)置于該平臺(92)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)，其特征在于該轉(zhuǎn)臺(93)上放置小型配架(100)，轉(zhuǎn)臺(93)可沿鉛垂軸作方位360°旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)，其特征在于在轉(zhuǎn)臺(93)下端面設(shè)置有若干定位銷，對應(yīng)地在平臺(92)上端面設(shè)置有若干定位孔，二者在實現(xiàn)相互定位的同時。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)，其特征在于所述的小型轉(zhuǎn)臺(93)圓周運動于多個離散的角位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)，其特征在于該轉(zhuǎn)臺(93)上放置小型配架(100)，轉(zhuǎn)臺(93)可沿鉛垂軸作方位360°旋轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)，其特征在于該主電機(130)與次電機分別或共同與至少一個控制模塊電性連接，并通過所述控制模塊實現(xiàn)有線或無線控制。
專利摘要本實用新型涉及一種柱面球面合一的多探頭近場天線測量系統(tǒng)，包括與測試儀表和控制電腦電性連接的若干天線探頭，還包括圓環(huán)、直線運動測試架以及圓周運動測試架，所述天線探頭均勻設(shè)置在圓環(huán)的內(nèi)壁上并投射向圓環(huán)的中心，所述直線運動測試架沿圓環(huán)中心對稱軸設(shè)置并提供在該軸上直線運動的部件，所述圓周運動測試架被設(shè)置于圓環(huán)中心并提供在該處圓周運動的部件。本實用新型將柱面近場測量和球面近場測量二種方案有機結(jié)合為一體，減少了造價，方便因需使用，并且利用多天線探頭形式提高了測量效率，使近場測量的應(yīng)用更為科學化。
文檔編號G01R29/10GK2888459SQ20062005862
公開日2007年4月11日 申請日期2006年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月8日
發(fā)明者段紅彬, 薛鋒章, 卜斌龍 申請人:京信通信技術(shù)(廣州)有限公司