专利名称：零电气相位中心天线的相位中心测试方法
技术领域：
本发明涉及一种零电气相位中心天线的相位中心测试方法。
背景技术：
天线电气相位中心是指天线电磁辐射场中等相位球面的中心。每个天线都会有一个相位中心。对于理想的精密测量型天线，其电气相位中心应与几何中心一致，即为零电气相位中心天线,而天线的几何中心这里指的是与天线水平面中心垂直的法线。如果能够做到天线的电气相位中心在该法线上或其偏差非常小，并且该天线的相位中心稳定度非常小，便可认为该天线是一个零电气相位中心天线。但是在天线初次研制和生产装配的时候，肯定会存在一定的物理结构偏差，而天线的相位中心在什么位置只能是通过仿真软件仿真出的结果，因此需要找出相位中心的位置，使其相位中心位于固定轴的法线上，而装配带来的相位中心的位置与固定轴法线的偏差，就是相位中心天线的精度。现有的技术采用的是方位角连续测试，仰角按照一定间隔(间隔1°、5°或10°，而在1°情况下，测试时间长，基本采用5°或10° )进行测试的方法。最后测试给出的仰角连续相位数据是通过插值法计算出来的，以方位角连续测试相位数据的缺点在于，一个规则的零电气相位中心天线，在同一个仰角上的相位数据基本是相同的，而我们在对零电气相位中心天线进行相位数据测试时，应该更关心的是不同仰角下天线的相位数据，而采用插值法的方式对连续的仰角相位数据进行填充，增加了天线的不确定度，增大了天线的测试误差。
发明内容
本发明的目的在于提供了测试点更密集、相位数据真实、测试误差小的零电气相位中心天线的相位中心测试方法。本发明实现上述目的的技术方案是，一种零电气相位中心天线的相位中心测试方法，其创新点在于旋转平台小轴的支撑杆可以前后移动，小轴上的夹具能够进行上下左右的移动，支撑杆和夹具的移动，形成了一个三维的变化，其步骤为步骤1，确保天线固定轴的法线与旋转平台的小轴在同一个法线上即同轴；步骤2，对天线进行3D的相位数据测试，而3D的测试数据是通过若干个2D (二维)形成的3D效果，即方位角在一定步进(I度、5度或10度等)情况下，仰角步进为I度时，若干个从-180度 +180度仰角时的相位数据，构成了一个3D(球面)的相位数据。通过现有的矢量网络分析仪便可以测出各个面的相位数据。利用各个面的相位数据计算出每个面(2D面)的相位中心，然后将所有的2D面的相位中心，通过其矢量计算出3D效果下的相位中心位置，根据这一位置，移动旋转平台的Z轴向和夹具上的X、Y轴向，再重新测试相位，计算相位中心结果；步骤3，不断重复步骤2中旋转平台的Z轴向和夹具上的Χ、Υ轴向的移动，再重新测试相位数据，计算相位中心结果，直至X、Y、Z轴向上的相位中心偏移量为零，此时天线的相位中心正好处于旋转平台的中心法线和旋转平台的小轴的法线交点位置，因此我们也就找到了天线的相位中心，天线移动的X、Y、Z相对距离及方向便是相位中心的位置，此时根据2D相位中心的峰峰之的差便可以得到天线的相位中心稳定度；根据相位中心稳定度来判定该天线是否能够成为一个好的零电气相位中心天线；步骤4，根据测试出的相位中心位置，改变天线安装结构，使相位中心位于固定轴的法线上。在步骤I中，确保天线固定轴与旋转平台的小轴在同一个法线上的方法为，采用精密机加工的方式，在夹具与天线固定轴接触面做水平处理，并且夹具固定螺纹中心与夹具轴向在同一法线上，而夹具固定轴与旋转平台的小轴同轴，保证了天线固定轴和旋转平台的小轴在同一个法线上，然后将夹具固定在旋转平台上的小轴上。在步骤2中，对天线进行3D(三维)的相位数据测试，而3D的测试数据是通过若干个2D (二维)形成的3D效果，因此计算出每个2D面上的相位中心，然后将若干个2D面的相位中心，通过其矢量计算出3D效果下的相位中心位置。
在步骤2中，夹具具有可以进行X、Y方向调整的功能，而该调整，不会影响到旋转平台的小轴法线，而是移动了天线位置，改变了天线与旋转平台小轴法线的交点，并且配合旋转平台Z轴向的移动，实现了三维的移动。在步骤2中，此时根据2D相位中心的峰峰之的差便可以得到天线的相位中心稳定度。在步骤4中，一个天线是否是良好的零电气相位中心天线，并不是简单依靠天线的相位中心稳定度来判断了，而是由相位中心的位置要在固定轴的法线上，即通过结构安装保证相位中心的位置。天线固定轴的法线与旋转平台的小轴同轴的精度在O. 2_以下。在步骤2中，通过矢量网络分析仪对天线进行3D的相位数据测试。方位角在一定步进情况下，所述步进的范围为I度、5度或10度等。本发明的优点在于I、测试点更密集、相位数据真实，天线相位数据的测试为仰角-180° +180°，可以测试每个仰角的相位数据，得到的数据为真值，不是用需要通过插值法计算出的数据，比插值法更加准确，且测试时间短。并且可根据实际需要设定测试仰角范围，如-70° +70°。本发明采用的是方位角按照一定间隔(间隔1°、5°或10°，而在1°情况下，测试时间长，基本采用5°或10° )进行测试，仰角连续测试的方法。本发明测试的仰角连续相位数据是实测值；2、能够找到相位中心，能够通过相位数据计算出天线相位中心XYZ的偏移量(即相位中心的位置)后，移动旋转平台的Z轴向和夹具上的X、Y轴向进行验证。3、夹具具有可以进行Χ、Υ方向调整的功能，而该调整，不会影响到旋转平台的小轴法线，而是移动了天线位置，改变了天线与旋转平台小轴法线的交点，并且配合旋转平台Z轴向的移动，实现了三维的移动。4、找到的相位中心位置更加真实，在进行天线的相位数据测试时，由于被测天线的相位中心不能一次放置在测试转台两个轴(Theta轴和Phi轴)的法线交点上，因此在进行测试时会引入测试场和天线相位的测试误差，需要找到天线的相位中心位置后，将天线的相位中心位置移动到法线交点上，再进行天线的相位测试。
图I为本发明的旋转平台的示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明做进一步详细描述。一种零电气相位中心天线的相位中心测试方法，采用旋转平台来(如图I所示)进行测试，其步骤为步骤1，确保天线固定轴的法线与旋转平台的小轴在同一个法线上即同轴；步骤2，对天线进行3D的相位数据测试，而3D的测试数据是通过若干个2D (二维)形成的3D效果，即方位角在一定步进(I度、5度或10度等)情况下，仰角步进为I度时，若干个从-180度 +180度仰角时的相位数据，构成了一个3D(球面)的相位数据。通过现有的矢量网络分析仪便可以测出各个面的相位数据。利用各个面的相位数据计算出每个面(2D面)的相位中心，然后将所有的2D面的相位中心，通过其矢量计算出3D效果下的相位·中心位置，根据这一位置，移动旋转平台的Z轴向和夹具上的X、Y轴向，再重新测试相位，计算相位中心结果；步骤3，不断重复步骤2中旋转平台的Z轴向和夹具上的Χ、Υ轴向的移动，再重新测试相位数据，计算相位中心结果，直至X、Y、Z轴向上的相位中心偏移量为零，此时天线的相位中心正好处于旋转平台的中心法线和旋转平台的小轴的法线交点位置，因此我们也就找到了天线的相位中心，天线移动的X、Y、Z相对距离及方向便是相位中心的位置，此时根据2D相位中心的峰峰之的差便可以得到天线的相位中心稳定度；根据相位中心稳定度来判定该天线是否能够成为一个好的零电气相位中心天线；步骤4，根据测试出的相位中心位置，改变天线安装结构，使相位中心位于固定轴的法线上。在步骤I中，确保天线固定轴与旋转平台的小轴在同一个法线上的方法为，采用精密机加工的方式，在夹具与天线固定轴接触面做水平处理，并且夹具固定螺纹中心与夹具轴向在同一法线上，而夹具固定轴与旋转平台的小轴同轴，保证了天线固定轴和旋转平台的小轴在同一个法线上，然后将夹具固定在旋转平台上的小轴上；在步骤2中，对天线进行3D (三维)的相位数据测试，而3D的测试数据是通过若干个2D (二维)形成的3D效果，因此计算出每个2D面上的相位中心，然后将若干个2D面的相位中心，通过其矢量计算出3D效果下的相位中心位置。在步骤2中，夹具具有可以进行X、Y方向调整的功能，而该调整，不会影响到旋转平台的小轴法线，而是移动了天线位置，改变了天线与旋转平台小轴法线的交点，并且配合旋转平台Z轴向的移动，实现了三维的移动。在步骤2中，此时根据2D相位中心的峰峰之的差便可以得到天线的相位中心稳定度。在步骤4中，一个天线是否是良好的零电气相位中心天线，并不是简单依靠天线的相位中心稳定度来判断了，而是由相位中心的位置要在固定轴的法线上，即通过结构安装保证相位中心的位置。天线固定轴的法线与旋转平台的小轴同轴的精度在O. 2_以下。在步骤2中，通过矢量网络分析仪对天线进行3D的相位数据测试。所述矢量网络分析仪为现有的可在市面上购得的。方位角在一定步进情况下，所述步进的范围为I度、5度或10度等。如图I所示，测试转台为一个三轴转台，可以带动待测天线做三维转动。转动平面法线与地面垂直的为Theta轴，也叫方位轴，转动平面法线与地面平行的为Phi轴，也叫极 化轴。测试转台可以通过这两个正交的转动轴实现对待测物的三维转动。转台基础为大圆法3D远场测试转台，底部Theta轴,可以O 360度旋转，Theta平台上布置Z轴移动平台。转台顶端为Phi轴，可以O 360度旋转。
权利要求
1.一种零电气相位中心天线的相位中心测试方法，其特征在于采用可以移动的旋转平台来进行测试，其步骤为 步骤1，确保天线固定轴的法线与旋转平台的小轴在同一个法线上即同轴； 步骤2，对天线进行3D的相位数据测试，测出各个2D面的相位数据，利用各个2D面的相位数据计算出每个2D面的相位中心，然后将所有的2D面的相位中心，通过其矢量计算出3D效果下的相位中心位置，根据这一位置，移动旋转平台的Z轴向和夹具上的X、Y轴向，再重新测试相位，计算相位中心结果； 步骤3，不断重复步骤2中旋转平台的Z轴向和夹具上的X、Y轴向的移动，再重新测试相位数据，计算相位中心结果，直至X、Y、Z轴向上的相位中心偏移量为零，此时天线的相位中心正好处于旋转平台的中心法线和旋转平台的小轴的法线交点位置，即天线的相位中心，天线移动的X、Y、Z相对距离及方向便是相位中心的位置，此时根据2D相位中心的峰峰值的差便可以得到天线的相位中心稳定度，根据相位中心稳定度来判定该天线是否能够成为一个好的零电气相位中心天线； 步骤4，根据测试出的相位中心位置，改变天线安装结构，使相位中心位于固定轴的法线上。
2.根据权利要求I所述的零电气相位中心天线的相位中心测试方法，其特征在于在步骤I中，确保天线固定轴与旋转平台的小轴在同一个法线上的方法为，在夹具与天线固定轴接触面做水平处理，并且夹具固定螺纹中心与夹具轴向在同一法线上，而夹具固定轴与旋转平台的小轴同轴，保证了天线固定轴和旋转平台的小轴在同一个法线上，然后将夹具固定在旋转平台上的小轴上。
3.根据权利要求I所述的零电气相位中心天线的相位中心测试方法，其特征在于在步骤2中，对天线进行3D的相位数据测试，而3D的测试数据是通过若干个2D形成的3D效果，即方位角在一定步进情况下，仰角步进为I度时，若干个从-180度 +180度仰角时的相位数据,构成了一个3D球面的相位数据，因此计算出每个2D面上的相位中心，然后将若干个2D面的相位中心，通过其矢量计算出3D效果下的相位中心位置。
4.根据权利要求I所述的零电气相位中心天线的相位中心测试方法，其特征在于在步骤2中，夹具具有可以进行X、Y方向调整的功能，而该调整，不会影响到旋转平台的小轴法线，而是移动了天线位置，改变了天线与旋转平台小轴法线的交点，并且配合旋转平台Z轴向的移动，实现了三维的移动。
5.根据权利要求I或2所述的零电气相位中心天线的相位中心测试方法，其特征在于天线固定轴的法线与旋转平台的小轴同轴的精度在O. 2_以下。
6.根据权利要求I或2所述的零电气相位中心天线的相位中心测试方法，其特征在于在步骤2中，通过矢量网络分析仪对天线进行3D的相位数据测试。
7.根据权利要求3所述的零电气相位中心天线的相位中心测试方法，其特征在于方位角在一定步进情况下，所述步进的范围为I度、5度或10度等。
全文摘要
本发明公开了一种零电气相位中心天线的相位中心测试方法，其步骤为确保天线固定轴的法线与旋转平台的小轴在同一个法线上即同轴；对天线进行3D的相位数据测试，得出相位中心结果；不断重复旋转平台的Z轴向和夹具上的X、Y轴向的移动，再测试相位数据，计算相位中心结果，直至X、Y、Z轴向上的相位中心偏移量为零，此时天线的相位中心正好处于旋转平台的中心法线和旋转平台的小轴的法线交点位置，因此我们也就找到了天线的相位中心，天线移动的X、Y、Z相对距离及方向便是相位中心的位置，此时根据2D相位中心的峰峰之的差便可以得到天线的相位中心稳定度。本发明测试点更密集、相位数据真实、测试误差小。
文档编号G01R29/08GK102866305SQ20111018745
公开日2013年1月9日 申请日期2011年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者马泽涛 申请人:马泽涛