本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種天線(xiàn)相位中心的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：天線(xiàn)接收轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)、發(fā)射極化器子系統(tǒng)、發(fā)射接收子系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)數(shù)顯子系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)，天線(xiàn)接收轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)和發(fā)射極化器子系統(tǒng)均與發(fā)射接收子系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)數(shù)顯子系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)連接，其中，天線(xiàn)接收轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)由方位轉(zhuǎn)臺(tái)（１）、二維平動(dòng)裝置（２）、支架（３）和天線(xiàn)極化器（４）組成，該二維平動(dòng)裝置（２）位于方位轉(zhuǎn)臺(tái)（１）與天線(xiàn)極化器（４）之間，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)天線(xiàn)與方位轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸的位置，使天線(xiàn)的相位中心與轉(zhuǎn)臺(tái)的軸心接近，且保證在方位轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)方位轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸與天線(xiàn)極化器轉(zhuǎn)軸之間的位置穩(wěn)定。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)具有測(cè)量自動(dòng)化高的優(yōu)點(diǎn)，可用于對(duì)天線(xiàn)相位中心的精確標(biāo)定。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于測(cè)量
，具體涉及天線(xiàn)相位中心的測(cè)量，可用于對(duì)天 線(xiàn)相位中心進(jìn)行精確定位。
技術(shù)介紹
隨著通信、雷達(dá)、人造衛(wèi)星和宇航技術(shù)的發(fā)展，對(duì)天線(xiàn)的跟蹤、定位精 確度要求越來(lái)越高，單靠幅度波束來(lái)搜索定位已不能滿(mǎn)足要求，必須以天線(xiàn) 的相位中心為基準(zhǔn)進(jìn)行精確定位或測(cè)量。而天線(xiàn)的相位中心問(wèn)題在其相位測(cè) 量應(yīng)用、形成波束偵收應(yīng)用、作為干涉儀陣列單元和作為拋物面天線(xiàn)的饋源 使用等諸多方面都很重要。所謂天線(xiàn)相位中心，就是天線(xiàn)的等效輻射中心。 對(duì)絕大多數(shù)天線(xiàn)來(lái)說(shuō)可能沒(méi)有這樣一個(gè)確定的相位中心，但是許多天線(xiàn)可以 找到這樣一個(gè)參考點(diǎn)，使得在主瓣某一范圍內(nèi)輻射場(chǎng)的相位保持相對(duì)恒定，則這個(gè)參考點(diǎn)就被稱(chēng)為"視在相位中心"。在GPS及雷達(dá)定位、測(cè)量、導(dǎo)航時(shí)， 常以視在相位中心為基準(zhǔn)，但作業(yè)時(shí)，天線(xiàn)的安裝卻是以幾何中心為基準(zhǔn)， 這樣就會(huì)產(chǎn)生幾何中心和視在相位中心的誤差，而這種誤差必然會(huì)給實(shí)際應(yīng) 用帶來(lái)不良影響，因此必須對(duì)天線(xiàn)相位中心進(jìn)行精確標(biāo)定。目前，關(guān)于如何方便、精確標(biāo)定天線(xiàn)相位中心主要有以下幾種研究l.美 國(guó)學(xué)者Sch叩ler等人1994年在Journal of The Institute of Navigation 雜志發(fā)表《Signal characteristics of GPS user antermas》的論文，首次 提出在微波暗室內(nèi)進(jìn)行天線(xiàn)相位中心標(biāo)定的方法。但是該標(biāo)定方法需要不斷 手動(dòng)調(diào)整天線(xiàn)位置直到相位中心方向圖比較對(duì)稱(chēng)為止，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且 不易操作，校準(zhǔn)誤差大。2. 西安電子科技大學(xué)毛乃宏教授等人著的《天線(xiàn)測(cè)量手冊(cè)》和成都電子科 技大學(xué)林昌碌教授著的《天線(xiàn)測(cè)量技術(shù)》書(shū)籍上介紹的相位中心測(cè)試方法。 這些方法同樣需要通過(guò)人為的不斷觀(guān)察來(lái)調(diào)整天線(xiàn)位置，校準(zhǔn)誤差大。3. 2002年美國(guó)學(xué)者A. Prata在IPN Progress R印ort發(fā)表{Misaligned antenna phase-center determination using measured phase patterns》的論文提出另一種天線(xiàn)相位中心的標(biāo)定方法，該方法建立了相位方向圖測(cè)量 與相位中心偏差的函數(shù)關(guān)系式，利用求解方程組來(lái)求解相位中心偏差。但該 方法有一定局限性，只適合于存在確定相位中心的天線(xiàn)校準(zhǔn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于解決現(xiàn)有標(biāo)定天線(xiàn)相位中心的方法需要不斷手動(dòng)調(diào)整 天線(xiàn)位置、人為觀(guān)察判斷，費(fèi)時(shí)費(fèi)力、不易操作和校準(zhǔn)誤差大的問(wèn)題，提出 了一種天線(xiàn)相位中心自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)天線(xiàn)的精確定標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)提供的天線(xiàn)相位中心自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，以計(jì)算機(jī)為 核心，控制具有相應(yīng)功能的多種外圍設(shè)備，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集、分析和處理， 自動(dòng)完成天線(xiàn)相位中心的測(cè)量任務(wù)。整個(gè)系統(tǒng)包括天線(xiàn)接收轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)、 發(fā)射極化器子系統(tǒng)、發(fā)射接收子系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)數(shù)顯子系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)。 天線(xiàn)接收轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)分別與發(fā)射接收子系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)數(shù)顯子系統(tǒng)連接，發(fā) 射極化器子系統(tǒng)分別與發(fā)射接收子系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)數(shù)顯子系統(tǒng)連接，計(jì)算機(jī) 子系統(tǒng)分別與發(fā)射接收子系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)數(shù)顯子系統(tǒng)連接。其中，天線(xiàn)接收 轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)由方位轉(zhuǎn)臺(tái)、二維平動(dòng)裝置、支架和天線(xiàn)極化器組成，該二維平 動(dòng)裝置固定在方位轉(zhuǎn)臺(tái)上，并通過(guò)支架與天線(xiàn)極化器連接，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)天 線(xiàn)與方位轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸的位置，使被測(cè)天線(xiàn)的相位中心與轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸軸心接近， 且保證在方位轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)方位轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸與天線(xiàn)極化器轉(zhuǎn)軸之間的位置相對(duì)穩(wěn) 定。上述自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的二維平動(dòng)裝置包括上滑板、滑動(dòng)板和下 滑座，上滑板通過(guò)第一導(dǎo)滑體與滑動(dòng)板連接，滑動(dòng)板通過(guò)第二導(dǎo)滑體與下滑 座連接。上述的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的滑動(dòng)板的設(shè)在橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和縱向傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)之間，橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)上滑板在第一導(dǎo)滑體上沿橫向移動(dòng)，縱向傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑動(dòng)板在第二導(dǎo)滑體上沿縱向移動(dòng)。上述自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上分別設(shè)有 橫向零位裝置和縱向零位裝置，以分別作為上滑板和滑動(dòng)板的移動(dòng)起始位置；橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩端均設(shè)有橫向限位裝置，縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩端均設(shè)有縱向 限位裝置，以限定上滑板和滑動(dòng)板的移動(dòng)位置。上述自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別通過(guò)伺 服驅(qū)動(dòng)數(shù)顯子系統(tǒng)控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)二維平動(dòng)裝置沿橫向和縱向的移動(dòng)量。上述自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的橫向限位裝置和縱向限位裝置采用開(kāi)關(guān) 限位和機(jī)械限位兩級(jí)限位結(jié)構(gòu)，以保證二維平動(dòng)裝置移動(dòng)的安全性。上述的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)包括控制計(jì)算機(jī)、數(shù)顯 控制卡、GPIB卡、多軸可編程控制卡和控制及數(shù)據(jù)處理軟件，所述的這些控 制卡插在控制計(jì)算機(jī)的接口插槽里，分別完成實(shí)時(shí)顯示各運(yùn)動(dòng)軸的位置信息、 對(duì)發(fā)射接收子系統(tǒng)的設(shè)定和控制、對(duì)各運(yùn)動(dòng)軸的位置控制；所述的控制及數(shù) 據(jù)處理軟件包安裝在控制計(jì)算機(jī)上，完成測(cè)試方式下對(duì)被測(cè)天線(xiàn)及參考天線(xiàn) 各軸的驅(qū)動(dòng)控制，并通過(guò)GPIB卡在測(cè)試狀態(tài)下對(duì)幅度、相位信息的采集和存 儲(chǔ)。本專(zhuān)利技術(shù)由于采用通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制調(diào)整被測(cè)天線(xiàn)的參考點(diǎn)，重新測(cè)試 并計(jì)算相位中心偏差的技術(shù)方案，克服了手動(dòng)調(diào)整天線(xiàn)位置和人為觀(guān)察判斷， 其測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性差的問(wèn)題；同時(shí)由于采用二維平動(dòng)裝置可自動(dòng)調(diào)節(jié)天線(xiàn)與 方位轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸的位置，使被測(cè)天線(xiàn)的相位中心與轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸軸心接近，且 保證在方位轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)方位轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸與天線(xiàn)極化器轉(zhuǎn)軸之間的位置相對(duì)穩(wěn) 定；此外由于限位裝置采用兩級(jí)限位結(jié)構(gòu)，可保證二維平動(dòng)裝置移動(dòng)的安全 性。測(cè)試結(jié)果和誤差分析表明天線(xiàn)安裝偏差所引入的模型近似誤差是主要誤差源，本專(zhuān)利技術(shù)的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)2-3次對(duì)參考點(diǎn)的移動(dòng)，就可減少此項(xiàng)誤差，得到較高相位中心測(cè)試精度，其實(shí)測(cè)結(jié)果優(yōu)于l,。該自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)不 僅可以精確測(cè)量天線(xiàn)相位中心位置偏差，而且測(cè)量過(guò)程程序化、自動(dòng)化，不 需要手動(dòng)操作。本專(zhuān)利技術(shù)的特征和效果可通過(guò)以下附圖和實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明。 附圖說(shuō)明圖1是本專(zhuān)利技術(shù)的系統(tǒng)組成框圖2是本專(zhuān)利技術(shù)的天線(xiàn)接收轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖3是本專(zhuān)利技術(shù)天線(xiàn)接收轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)中的二維平動(dòng)裝置俯視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試一次的天線(xiàn)相位中心結(jié)果圖；圖5是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試二次的天線(xiàn)相位中心結(jié)果圖； 圖6是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試三次的天線(xiàn)相位中心結(jié)果圖。 具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1，本專(zhuān)利技術(shù)的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主要包括天線(xiàn)接收轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)、發(fā)射極 化器子系統(tǒng)、發(fā)射接收子系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)數(shù)顯子系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)五個(gè)部 分。其中-所述的天線(xiàn)接收轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)，如圖2和圖3。它是測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之 一，其作用是安裝待測(cè)天線(xiàn)，精確改變天線(xiàn)在空間的機(jī)械指向，調(diào)整天線(xiàn)與 轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置，以便準(zhǔn)確的確定天線(xiàn)的相位中心。主要由方位轉(zhuǎn)臺(tái)1、 二維 平動(dòng)裝置2、支架3和天線(xiàn)極化器4組成，該二維平動(dòng)裝置2位于方位轉(zhuǎn)臺(tái)1 上，并通過(guò)支架3與天線(xiàn)極化器4連接，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)天線(xiàn)與方位轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸 的位置，使被測(cè)天線(xiàn)的相位中心與轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸軸心接近，且保證在方位轉(zhuǎn) 臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)方位轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸與天線(xiàn)極化器轉(zhuǎn)軸之間的位置相對(duì)穩(wěn)定。支架3采用 空心非金屬圓管粘接結(jié)構(gòu)，以減少對(duì)電磁波的反射，且外圓經(jīng)過(guò)精加工，以 備檢測(cè)校對(duì)旋轉(zhuǎn)中心使用。該方位轉(zhuǎn)臺(tái)1、天線(xiàn)極化器4和二維平動(dòng)裝置2均 由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。在測(cè)試中，為保證天線(xiàn)相位中心和方位轉(zhuǎn)臺(tái)1的旋轉(zhuǎn)軸 重合，當(dāng)二維平動(dòng)裝置2處于0點(diǎn)，即基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種天線(xiàn)相位中心自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，包括：天線(xiàn)接收轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)、發(fā)射極化器子系統(tǒng)、發(fā)射接收子系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)數(shù)顯子系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)，天線(xiàn)接收轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)分別與發(fā)射接收子系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)數(shù)顯子系統(tǒng)連接，發(fā)射極化器子系統(tǒng)分別與發(fā)射接收子系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)數(shù)顯子系統(tǒng)連接，計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)分別與發(fā)射接收子系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)數(shù)顯子系統(tǒng)連接，其特征在于，天線(xiàn)接收轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)包括方位轉(zhuǎn)臺(tái)（１）、二維平動(dòng)裝置（２）、支架（３）和天線(xiàn)極化器（４），該二維平動(dòng)裝置（２）位于方位轉(zhuǎn)臺(tái)（１）上，并通過(guò)支架（３）與天線(xiàn)極化器（４）連接，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)天線(xiàn)與方位轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸的位置，使被測(cè)天線(xiàn)的相位中心與轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸軸心接近，且保證在方位轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)方位轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸與天線(xiàn)極化器轉(zhuǎn)軸之間的位置相對(duì)穩(wěn)定。
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：尚軍平，付德民，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：西安電子科技大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：87[]
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