专利名称：柱面球面合一的多探头近场天线测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种柱面球面合一的多探头近场天线测量系统。适用于天线方向图的近场测量。
技术背景天线方向图测量是天线研究、设计、制造过程中的重要环节。常用的测量方法有远场测量、紧缩场测量和近场测量。其中近场测量通常选择在室内的无回波反射的微波暗室内进行。由于室内近场测量需要的测试场地较小，同时较好地消除了环境的电波反射、杂波干扰，而且测试效率高、可以全天候工作，因此其方案越来越受到重视和普及。
近场测量大致可分为平面近场、柱面近场、球面近场测量三种，根据有限的成本实现最佳的用途的原则，三种近场测量方案适用的被测天线各有不同。其中平面近场仅适用于具有高增益和二维窄波束方向图的天线、柱面近场适用于至少具有一维窄波束且具有中高增益方向图的天线、球面近场则适用于具有低增益宽波束方向图的天线。如此，采用一种测量方案，为了包容更多的天线类型的测量，则测试系统的体积可能过于庞大，造价昂贵，且测量系统的结构精度难以保证。
图1为美国专利US6,191,744显示的一种现有技术转臂714可以绕方位转轴712作360°(Φ角)旋转，转臂718可以绕横滚转轴716作360°(θ角)旋转。如此，设于转臂718末端的天线探头722可以在球坐标系内沿θ、Φ变化在整个球面上移动，从而接收探测到被测天线732分布在包围该天线的一个球面上的电场分布，最终反演导出被测天线的远场方向图。
上述技术方案中，首先，其功能较为单一，只能实现球面近场测量的功能；其次，一旦被测天线尺寸过大，则球面转动系统尺寸需要加大，成本大大上升，且测试精度相应降低，同时单探头测试效率低。显然，该方案不适用于大尺寸天线的测试，也不满足柱面与球面共用的近场测量场合的需要。
此外，现实应用中也有针对柱面近场测量的现有技术，但很明显，无论其所采用的技术方案如何，其单一功能的缺陷无法克服。
而在许多无线电领域，大尺寸和小尺寸的天线兼而有之，比如，在移动通信领域，其天线形式包含基站天线阵、智能天线阵、室外直放站天线阵、室内分布小天线单元。满足上述类型的天线方向图近场测量至少需要柱面近场和球面近场二种。如此，二套方案的场地和测试设备的造价是昂贵的。
发明内容本实用新型的目的就是要克服上述现有技术的不足，提供一种柱面球面合一的多探头近场天线测量系统。
本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的本实用新型柱面球面合一的多探头近场天线测量系统，包括与测试仪表和控制电脑电性连接的若干天线探头，此外，还包括圆环、直线运动测试架以及圆周运动测试架，所述天线探头均匀设置在圆环的内壁上并投射向圆环的中心，所述直线运动测试架沿圆环中心对称轴设置并提供在该轴上直线运动的部件，所述圆周运动测试架被设置于圆环中心并提供在该处圆周运动的部件。
所述的直线运动测试架包括若干介质支撑立柱、由立柱支撑的滑轨装置，以及驱动该滑轨装置水平直线运动的驱动装置。
所述的滑轨装置包括两条相互平行的水平架和连结所述水平架的至少两个支杆，以及位于所述的水平架之间的可移动介质板，可移动介质板两侧与两条水平架之间通过介质齿条连接。
所述驱动装置包括主电机、减速齿轮组和传动齿轮，所述主电机通过其转子连接减速齿轮组，该减速齿轮组则与传动齿轮啮合，此外，传动齿轮还与所述介质齿条相啮合。
所述介质板一端设有与其连接的介质软管，被测天线置于所述的介质板之上，并通过馈电接头连接至馈电电缆，所述的馈电电缆置于该介质软管内。测试时，被测天线置于所述的介质板之上，所述的被测天线通过馈电接头连接至馈电电缆，置于介质软管内的馈电电缆可以降低运动过程中的相位畸变。
所述的介质板直线运动于多个离散的位置，尤其各离散位置之间的距离相等时效果最佳，此时，多个天线探头分别接收测量到相应的电场，从而实现了柱面近场测试的目的。
所述的圆周运动测试架包括支撑柱、平台以及转台，支撑柱底端设置于圆环底部，顶端与平台固设，转台设置于该平台上。
该转台上放置小型配架，转台可沿铅垂轴作方位360°旋转。
该转台的下端面设置有若干定位销，对应地在平台的上端面设置有若干定位孔，二者在实现相互定位的同时，又可以根据需要将转台拆卸和分离。
所述的小型转台圆周运动于多个离散的角位置，尤其各离散位置之间的距离相等时效果最佳，此时，多个天线探头分别接收测量到相应的电场，从而实现了球面近场测试的目的。
该转台上放置小型配架，转台可沿铅垂轴作方位360°旋转。
该主电机与次电机分别或共同与至少一个控制模块电性连接，并通过所述控制模块实现有线或无线控制，例如该控制模块可与控制电脑电性连接，也可与一控制器无线连接。
由于测量系统的造价依次为土建、微波吸波暗室、微波专用测试仪表、多探头系统、运动测试架、控制系统。如此，仅设置两套本实用新型的产品(即运动测试架)，其余设施一概兼容，即可实现双测量系统的合一。
与现有技术相比较，本实用新型的优点在于首先，柱面近场测量和球面近场测量二种方案有机结合为一体，大大减少了造价，方便因需使用；其次，利用多天线探头形式提高了测量效率，使近场测量的应用更为科学化。
图1为US6,191,744号专利公告所揭示的球面近场测量的原理示意图；图2为本实用新型的侧视图，其中可移动介质板上放置被测天线；图3为本实用新型的立体图，其中转台与小型配架未放置，可移动介质板处于左侧且放置有被测天线；图4为本实用新型的立体图，其中驱动装置的盖体被去除，转台与小型配架未放置，可移动介质板处于中部且放置有被测天线；图5为本实用新型的立体图，其反映图3的相对面，且小型配架上放置有被测天线，可移动介质板处于一侧；图6为图3中驱动装置被放大后的结构示意图；图7为图6中驱动装置盖体被揭开后的内部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明请结合图2至图5，本实用新型方案中的柱面球面合一的多探头近场天线测量系统，包括与测试仪表(未图示)和控制电脑(未图示)电性连接的若干天线探头20、圆环10、直线运动测试架150以及圆周运动测试架90，所述天线探头20均匀设置在圆环10的内壁上并投射向圆环10的中心，所述直线运动测试架150沿圆环10中心对称轴设置并提供在该轴上直线运动的部件，所述圆周运动测试架90被设置于圆环10中心并提供实现在该处圆周运动的部件。各天线探头20通过测试仪表(未图示)对置于圆环10中心位置上的被测天线130进行测试后，能将所获得的数据实时传输至控制电脑(未图示)供专用软件处理。此外，圆环10内壁还设有吸波材料11。
所述的圆环10的直径尺寸取决于测量需求中最大的被测天线30尺寸，所述的天线探头20的数目取决于测量需求中最大的被测天线30尺寸以及测试的频段。
请参阅图3和图4，为使直线运动测试架150实现提供在圆环10的中心对称轴上的直线运动，所述的直线运动测试架150包括若干介质支撑立柱70、由立柱70支撑的滑轨装置，以及驱动该滑轨装置水平直线运动的驱动装置200。
所述的滑轨装置包括两条相互平行的水平架50和连结并分离所述水平架50的若干个支杆60，以及位于所述的水平架50之间的作为可直线运动部件的可移动介质板80，两条水平架50间相距一定的距离，可移动介质板80两侧与两条水平架50之间通过介质齿条155连接。如此，可移动介质板80可在两条水平架50的夹持下沿着圆环10的中心对称轴来回滑动。
请参阅图3、图6和图7，所述驱动装置200被一盖体120封装，其包括主电机130、减速齿轮组170和传动齿轮160，所述主电机130固定在一条水平架50上，其转子与减速齿轮组170相连接，该减速齿轮组170则与设置在水平架50上的传动齿轮160相啮合，此外，传动齿轮160还与所述介质齿条155相啮合。如此，藉由电机提供动力，通过减速齿轮组170减速后带动传动齿轮160，传动齿轮160带动介质齿条155作直线运动，进而可带动介质板80的直线运动。
所述介质板80一端设有类似已倒角的介质软管40，测试时，被测天线30置于所述的介质板80之上，并通过一馈电接头42将其连接至馈电电缆41，所述的馈电电缆41置于该介质软管40内。如此，可以降低在直线运动过程中的相位畸变，使测量工作更为准确。
通过主电机130的驱动，所述的介质板80直线可运动于多个离散的位置，为达到更好的效果，还可将介质板80局限在几个等间隔位置之间移动。如此，多个天线探头20分别接收测量到相应的电场，从而实现了柱面近场测试的目的。
请参阅图2和图5，所述的圆周运动测试架90包括支撑柱91、平台92以及作为圆周运动部件的转台93，支撑柱91底端设置于圆环10底部，当然也可通过其它公知的方式使其相对固定，顶端则与所述平台92固设，转台93设置于该平台92上。为适应各种被测天线的不同形状，宜在该转台93上放置小型配架100，将被测天线放置在该小型配架100上。
为实现球面测量的功能，转台93须可沿铅垂轴作方位360°(Φ角)旋转。为实现这一目的，该转台93内部包含一个次电机(未图示)和传动齿轮结构(未图示)，完成转台93的方位360°(Φ角)旋转。在转台93的下端面设置有若干定位销，对应地在平台92的上端面设置有若干定位孔，转台93和平台92在实现相互定位的同时，又可以根据需要将转台93拆卸和分离。
同理，通过次电机(未图示)的驱动，当然在不采用所述传动装置时也可采用手动方式，所述的小型转台93可圆周运动于多个离散的角位置，还可将转台93局限在几个等间隔位置上转动。如此，多个天线探头20分别接收测量到相应的电场，从而实现了球面近场测试的目的。
本实用新型的测量系统在应用时，需要进行灵活的操作，即作球面近场测量时，将轻重量和小尺寸的转台93置于平台92之上，且将柱面近场测量的介质板80移动至直线运动测试架150的一端；作柱面近场测量时，将轻重量和小尺寸的转台93卸离，以方便测试架150的结构无阻碍直线运动。
为实现自动控制，该主电机130与次电机(未图示)均与一个控制模块(未图示，下同)电性连接，也可以分别与一控制模块电性连接，甚至可以各自与一个控制模块电性连接，然后，即可结合公知的技术，通过所述控制模块实现对所述驱动装置200和所述传动装置的有线或无线控制。
由于测量系统的造价依次为土建、微波吸波暗室、微波专用测试仪表、多探头系统、运动测试架。如此，本实用新型仅设置两套独立的运动测试架，其余设施一概兼容，即实现双测量系统的合一。
上述实施例构成的天线方向图近场测试系统，实现了柱面球面测量的合二为一，并通过采用多探头提高测试效率，具有结构简单可靠，测试性能优良，以及更高的性能价格比。既适用于宽波束天线的测试，又适用于窄波束天线的测试，可满足不同的应用需求。
权利要求1.一种柱面球面合一的多探头近场天线测量系统，包括与测试仪表和控制电脑电性连接的若干天线探头(20)，其特征在于还包括圆环(10)、直线运动测试架(150)以及圆周运动测试架(90)，所述天线探头(20)均匀设置在圆环(10)的内壁上并投射向圆环(10)的中心，所述直线运动测试架(150)沿圆环(10)中心对称轴设置并提供在该轴上直线运动的部件，所述圆周运动测试架(90)被设置于圆环(10)中心并提供在该处圆周运动的部件。
2.根据权利要求1所述的柱面球面合一的多探头近场天线测量系统，其特征在于所述的直线运动测试架(150)包括若干介质支撑立柱(70)、由立柱(70)支撑的滑轨装置，以及驱动该滑轨装置水平直线运动的驱动装置(200)。
3.根据权利要求2所述的柱面球面合一的多探头近场天线测量系统，其特征在于所述的滑轨装置包括两条相互平行的水平架(50)和连结所述水平架(50)的至少两个支杆(60)，以及位于所述的水平架(50)之间的可移动介质板(80)，可移动介质板(80)两侧与两条水平架(50)之间通过介质齿条(155)连接。
4.根据权利要求3所述的柱面球面合一的多探头近场天线测量系统，其特征在于所述驱动装置(200)包括主电机(130)、减速齿轮组(170)和传动齿轮(160)，所述主电机(130)通过其转子连接减速齿轮组(170)，该减速齿轮组(170)则与传动齿轮(160)啮合，此外，传动齿轮(160)还与所述介质齿条(155)相啮合。
5.根据权利要求4所述的柱面球面合一的多探头近场天线测量系统，其特征在于所述介质板(80)一端设有介质软管(40)，供被测天线(30)置于所述的介质板(80)之上连接馈电电缆(41)时容置馈电电缆(41)之用。
6.根据权利要求5所述的柱面球面合一的多探头近场天线测量系统，其特征在于所述的介质板(80)直线运动于多个离散的位置。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的柱面球面合一的多探头近场天线测量系统，其特征在于所述的圆周运动测试架(90)包括支撑柱(91)、平台(92)以及转台(93)，支撑柱(91)底端设置于圆环(10)底部，顶端与平台(92)固设，转台(93)设置于该平台(92)上。
8.根据权利要求7所述的柱面球面合一的多探头近场天线测量系统，其特征在于该转台(93)上放置小型配架(100)，转台(93)可沿铅垂轴作方位360°旋转。
9.根据权利要求8所述的柱面球面合一的多探头近场天线测量系统，其特征在于在转台(93)下端面设置有若干定位销，对应地在平台(92)上端面设置有若干定位孔，二者在实现相互定位的同时。
10.根据权利要求8或9所述的柱面球面合一的多探头近场天线测量系统，其特征在于所述的小型转台(93)圆周运动于多个离散的角位置。
11.根据权利要求10所述的柱面球面合一的多探头近场天线测量系统，其特征在于该转台(93)上放置小型配架(100)，转台(93)可沿铅垂轴作方位360°旋转。
12.根据权利要求9所述的柱面球面合一的多探头近场天线测量系统，其特征在于该主电机(130)与次电机分别或共同与至少一个控制模块电性连接，并通过所述控制模块实现有线或无线控制。
专利摘要本实用新型涉及一种柱面球面合一的多探头近场天线测量系统，包括与测试仪表和控制电脑电性连接的若干天线探头，还包括圆环、直线运动测试架以及圆周运动测试架，所述天线探头均匀设置在圆环的内壁上并投射向圆环的中心，所述直线运动测试架沿圆环中心对称轴设置并提供在该轴上直线运动的部件，所述圆周运动测试架被设置于圆环中心并提供在该处圆周运动的部件。本实用新型将柱面近场测量和球面近场测量二种方案有机结合为一体，减少了造价，方便因需使用，并且利用多天线探头形式提高了测量效率，使近场测量的应用更为科学化。
文档编号G01R29/10GK2888459SQ20062005862
公开日2007年4月11日 申请日期2006年5月8日 优先权日2006年5月8日
发明者段红彬, 薛锋章, 卜斌龙 申请人:京信通信技术(广州)有限公司