一種天線方向圖平面近場掃描測試設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測試設(shè)備領(lǐng)域，特別是一種天線方向圖平面近場掃描測試設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]所謂天線方向圖，是指在離天線一定距離處，輻射場的相對場強(歸一化模值)隨方向變化的圖形，通常采用通過天線最大輻射方向上的兩個相互垂直的平面方向圖來表示。天線方向圖是衡量天線性能的重要圖形，可以從天線方向圖中觀察到天線的各項參數(shù)。因此測試分析從而得到精確的天線方向圖尤為重要。
[0003]1982年A.A.Smith，R.F.German和J.B.Pate三人提出了歸一化場衰減模型閉測試天線方向圖，其利用激勵源的頻率、發(fā)射天線與接收天線的天線因子以及最大接收電場值來決定場衰減量。此方法將天線特性的關(guān)聯(lián)性降低，使得驗證更為正確，已獲得各國際標準組織以及各法規(guī)權(quán)責單位的采用。
[0004]1984年，S.R.Mishra和T.J.F.PauIasek等采用幾何光學(xué)法對電波暗室的設(shè)計進行了分析，計算了暗室內(nèi)部電場場強的分布并給出了等值線，采用的天線為偶極子天線，固定在電波暗室一端的墻面上，墻面上鋪設(shè)尖劈形聚氨酷滲碳泡沫材料。
[0005]1994年Kazuo Shimada, Shiferu Takeya等人對鋪設(shè)有鐵氧體吸波材料的電波暗室的歸一化場地衰減指標進行了計算，在測量吸波材料反射系數(shù)時考慮到了鐵氧體瓦間縫隙的影響。通過仔細地研究暗室中電波的各個反射路徑(包括電波在天線上產(chǎn)生的反射)，對不同暗室高度、不同極化方式下的計算結(jié)果與開闊場NSA進行了比較分析。結(jié)果證明二者符合得較好。
[0006]作為完整提供測試系統(tǒng)的廠家，ETS和Sat imo，Sat imo公司的快速測試系統(tǒng)starlab SG24/32/64/128等系列全套測試解決方案，SAHMO近場測試天線系統(tǒng)的測試速度快，適合研發(fā)者使用。美國ETS遠場測試系統(tǒng)，需要建一個大的全封閉的遠場電波暗室，測試精度高，測試時間漫長。
[0007]上述所提到的各種天線方向圖測試記過精確，但是其建造費用都非常昂貴，成本高且測試方法復(fù)雜，因此，有待進一步地改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種成本低廉，測量速度非常快，測試方法簡單，測試精度較高的天線方向圖測試設(shè)備。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種天線方向圖平面近場掃描測試設(shè)備，包括計算機，網(wǎng)絡(luò)分析儀，伺服電機，工作臺和打印機，還包括暗室，所述暗室內(nèi)壁為圓弧面，其采用吸波材料制成，所述工作臺位于暗室的底部中央，其一側(cè)邊緣安裝有導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌上通過支撐塊安裝有用于測試的探頭，所述探頭的一端通過電纜連接到被測天線上，另一端通過電纜連接在所述網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口上，所述計算機通過GPIB與所述網(wǎng)絡(luò)分析儀連接，所述計算機通過R323接口與控制系統(tǒng)連接；所述控制系統(tǒng)用于控制所述伺服電機，所述計算機內(nèi)安裝有驅(qū)動探頭并進行測試的測試軟件。
[0010]進一步地，所述導(dǎo)軌上安裝有滑塊與伺服電機，所述伺服電機可以驅(qū)動滑塊在所述導(dǎo)軌上自由滑動。
[0011 ] 具體地，所述支撐塊安裝在所述滑塊上并帶著所述探頭隨著滑塊移動。
[0012]進一步地，所述支撐塊為“ L ”形。
[0013]具體地，所述控制系統(tǒng)采用PLC控制單元。
[0014]進一步地，所述計算機還連接有顯示器和打印機。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中暗室內(nèi)壁為采用吸波材料制成的圓弧面，且采用伺服電機作為驅(qū)動元件，利用計算機通過伺服電機控制探頭位置，能夠?qū)崿F(xiàn)精準、高速地定位；本發(fā)明測試精度較高，測試速度快，效率極高，三分鐘左右可以完成測量，使用簡單，價格低廉，維護費用低，且適應(yīng)環(huán)境能力強，既適用于生產(chǎn)線與實驗室的測量，又適合在野外工作現(xiàn)場對天線進行測量。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明一種天線方向圖平面近場掃描測試設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明一種天線方向圖平面近場掃描測試設(shè)備中工作臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是使用本發(fā)明實際測試基站天線的極坐標方向圖。
[0019]圖4是使用本發(fā)明實際測試基站天線的直角坐標方向圖。
[0020]圖5是使用本發(fā)明實際測試基站天線的振幅曲線圖。
[0021]圖6是使用本發(fā)明實際測試基站天線的相位曲線圖。
[0022]圖7是使用本發(fā)明實際測試基站天線的平均損耗曲線圖。
[0023]圖8是使用本發(fā)明實際測試基站天線的增益曲線圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施案例加以說明:
如1-圖8所示，一種天線方向圖平面近場掃描測試設(shè)備，包括暗室I，計算機4，網(wǎng)絡(luò)分析儀3，伺服電機12，工作臺2和打印機7。所述暗室I的內(nèi)壁為一個圓弧面，即所述暗室I內(nèi)壁為圓拱形，所述暗室內(nèi)壁主要采用吸波材料8制成。所述工作臺2位于暗室I的底部中央，其一側(cè)邊緣安裝有導(dǎo)軌15，所述導(dǎo)軌15上通過支撐塊14安裝有用于測試的探頭10，具體地，所述支撐塊14為“ L ”形，所述導(dǎo)軌15上安裝有滑塊13與伺服電機12，所述伺服電機12可以驅(qū)動滑塊13在所述導(dǎo)軌15上自由滑動。
[0025]進一步地，所述探頭10的一端通過電纜9連接到被測天線16上，另一端通過電纜9連接在所述網(wǎng)絡(luò)分析儀3的端口上，所述計算機4通過GPIB(General_Purpose InterfaceBus，通用接口總線，是一種設(shè)備和計算機連接的總線)與所述網(wǎng)絡(luò)分析儀3連接，所述計算機4通過R323接口又與控制系統(tǒng)連接，這里的控制系統(tǒng)采用PLC控制單元，主要用于控制所述伺服電機12。所述伺服電機12又通過控制所述滑塊13和支撐塊14從而控制所述探頭10的滑動，使所述探頭10在暗室內(nèi)可左右，上下移動。所述計算機4內(nèi)安裝有驅(qū)動探頭并進行測試的測試軟件。進一步地，所述計算機4還連接有顯示器6和打印機7。所述顯示器6用于顯示軟件處理后的方向圖數(shù)據(jù)，所述打印機7打印相應(yīng)的方向圖數(shù)據(jù)。
[0026]本發(fā)明主要采用互易原理進行測試，在互易原理中被測天線為發(fā)射天線，輻射天線為接收天線，由發(fā)射天線發(fā)射電磁波，移動輻射天線進行接收，測出被測范圍內(nèi)不同位置處的信號電平，便可得到發(fā)射天線的方向圖。
[0027]對應(yīng)地，本發(fā)明中所述探頭10為接收天線，被測天線16為發(fā)射天線，所述探頭10測取的被測天線16相位信號與從發(fā)射傳輸線中耦合出來的參考相位信號同時送入所述計算機4內(nèi)的相位測量電路進行測量。然后移動探頭，測取各點幅度和相位分布，再對接收值進行數(shù)學(xué)計算，分析得出被測天線的幅度和相位分布圖，同時將第二個振子所測得數(shù)值與第一個振子相比較，再得出第三個與第四個振子相位差…….依次類推，得出N個振子的振幅和相位分布圖，然后對其進行數(shù)據(jù)分析，參數(shù)計算，最后繪制方向圖，打印方向圖參數(shù)。
[0028]具體使用本發(fā)明時，首先啟動方向圖測試軟件后，系統(tǒng)進入測試狀態(tài)，建好相應(yīng)的測試文件，計算機4按照測試文件的要求發(fā)指令給PLC控制單元，所述PLC控制單元驅(qū)動所述伺服馬達12，驅(qū)動支撐體14上的測試探頭10到被測天線16第一個振子的上方，由測試探頭10連接著的網(wǎng)絡(luò)分析儀3測得相應(yīng)的振幅與相位，并把測得的振幅與相位傳給計算機4，然后自動跳轉(zhuǎn)到第二個振子所在的位置測試測量相應(yīng)的振幅與相位，以此類推，測第三個，第四個……..直到第N個振子。隨著測量探頭的移動，改變振子的位置，比較測量到的接收信號的幅度和相位值，不同位置的振子將會得到不同的相位差。計算機4上的軟件將對接收的值進行數(shù)學(xué)計算，分析最后繪出被測天線的方向圖曲線，并形成測試報告。
[0029]限定本發(fā)明實施的范圍，即大凡依本發(fā)明申請專利范圍及發(fā)明說明內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種天線方向圖平面近場掃描測試設(shè)備，包括計算機，網(wǎng)絡(luò)分析儀，伺服電機，工作臺和打印機，其特征在于，還包括暗室，所述暗室內(nèi)壁為圓弧面，其采用吸波材料制成；所述工作臺位于暗室的底部中央，其一側(cè)邊緣安裝有導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌上通過支撐塊安裝有用于測試的探頭，所述探頭的一端通過電纜連接到被測天線上，另一端通過電纜與所述網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口連接；所述計算機通過GPIB與所述網(wǎng)絡(luò)分析儀連接，所述計算機通過R323接口與控制系統(tǒng)連接；所述控制系統(tǒng)用于控制所述伺服電機，所述計算機內(nèi)安裝有驅(qū)動探頭并進行測試的測試軟件。2.如權(quán)利要求1所述的一種天線方向圖平面近場掃描測試設(shè)備，其特征在于，所述伺服電機安裝在導(dǎo)軌上，且所述導(dǎo)軌還安裝有滑塊，所述伺服電機可以驅(qū)動滑塊在所述導(dǎo)軌上自由滑動。3.如權(quán)利要求1所述的一種天線方向圖平面近場掃描測試設(shè)備，其特征在于，所述支撐塊安裝在所述滑塊上并帶著所述探頭隨著滑塊移動。4.如權(quán)利要求3所述的一種天線方向圖平面近場掃描測試設(shè)備，其特征在于，所述支撐塊為“ L ”形。5.如權(quán)利要求1所述的一種天線方向圖平面近場掃描測試設(shè)備，其特征在于，所述控制系統(tǒng)采用PLC控制單元。6.如權(quán)利要求1所述的一種天線方向圖平面近場掃描測試設(shè)備，其特征在于，所述計算機還連接有顯示器和打印機。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種天線方向圖平面近場掃描測試設(shè)備，包括計算機，網(wǎng)絡(luò)分析儀，伺服電機，工作臺，打印機和暗室，所述暗室內(nèi)壁為圓弧面，所述工作臺位于暗室的底部中央，其一側(cè)邊緣安裝有導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌上通過支撐塊安裝有用于測試的探頭，所述探頭的一端通過電纜連接到被測天線上，另一端連接在所述網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口上；所述計算機通過GPIB與所述網(wǎng)絡(luò)分析儀連接，所述計算機R323接口與控制系統(tǒng)連接；所述控制系統(tǒng)用于控制所述伺服電機，所述計算機內(nèi)安裝有驅(qū)動探頭并進行測試的測試軟件。本發(fā)明測試精度較高，測試速度快，效率極高，三分鐘左右可以完成測量，使用簡單，價格低廉，維護費用低，且適應(yīng)環(huán)境能力強。
【IPC分類】G01R29/10
【公開號】CN105182091
【申請?zhí)枴緾N201510361791
【發(fā)明人】李梓萌
【申請人】廣州司南天線設(shè)計研究所有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年11月16日