天线测量空间扫描平面误差补偿方法
【专利摘要】本发明提出了在天线平面近场测试中，使用微动补偿平台系统，解决扫描平面误差补偿的方法及实例。由微驱动台、导轨、滑块以及固定件，加上驱动器，PC机构成了微动补偿平台系统，实现在几十微米范围内，以nm精度的分辨率进行步进，实现开闭环控制，可以很好地解决，因机械精度的局限性，而导致的难以满足在毫米波、亚毫米波天线平面近场测试系统中，对于扫描空间平面度更高要求的问题。此外，提出了实现误差补偿的软件控制方法，即Zi＝f(x+Δx，y+Δy，v)。
【专利说明】天线测量空间扫描平面误差补偿方法
【技术领域】[0001]本发明涉及天线近场测试领域，尤其在毫米波天线平面近场测试中，对于扫描仪引起的平面误差进行补偿，采用微动补偿平台系统，实现直至纳米级分辨率精度的补偿。
【背景技术】
[0002]在毫米波天线平面近场测试中，由扫描平面误差引起的相位变化，会对天线测试的远场特性，带来很大的影响。为了解决这一问题，通常要求扫描的空间平面误差^ λ/100mmη
[0003]当进入毫米波、亚毫米波频段时，仅凭扫描仪X、y轴水平直线度的精度，以及X，y轴垂直度的精度，来进一步提高空间扫描的平面度精度，是不可能的。因为机械加工及安装调试精度存在局限性，所以难以达到，因此需要通过增加Z轴补偿的方法加以解决。
【发明内容】
[0004]本发明以微驱动台为核心，由导轨、滑块等机构附件，驱动器及PC机，组成微动补偿平台系统，作为实现z轴补偿的硬件基础，通过软件控制，使在整个探头负载，沿x，y方向移动时，能随动地在几十微米范围内，以纳米级的分辨率进行步进，及时响应z轴误差补偿的要求。
[0005]本发明的特点:在于通过加装在z轴上的微动补偿平台系统，产生的微动位移量，实现z轴补偿，从而获得更高精度空间平面度的结果。此外，在补偿响应上，可以达到kHz水平，因此，在需要获得高速扫描时，优势明显。
[0006]本发明控制精度高、重量轻、结构简单、响应速度快、承载力大。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]下面结合附图和实例对本发明设计作进一步说明。
[0008]图1是微动补偿平台系统总体结构图。其中:1、上托板，与微驱动平台固定，承托着需要微动的整体构件用于补偿，比如极化台、鼠龙、探头等；2、滑块，与1固定，同其他三个一道，支撑整个微动构件，起着分摊重量及润滑移动的作用；3、挡板；4，微驱动台，可以作一维方向的前后移动，实现纳米级分辨率精度的控制；5、导轨，与滑块共同构成滑动支撑机构；6、连接托架，与扫描运动机构固定，形成整个系统的基础支撑。
[0009]图2是微动补偿平台系统总体结构剖面图。
[0010]图3是微驱动台结构图。A、台面，B、底座
[0011]图4是微动补偿平台控制系统图。
【具体实施方式】
[0012]在图1中，本发明使用的微驱动台，即图中4所示，由台面，即图3中A所示，和底座，g卩图3中B所示,及控制电路所组成。平台承载最大100N，移动方向最大推力/拉力600/200N，开环/闭环控制时，行程范围30微米，使用专有驱动器，开环控制时的分辨率为
0.6纳米，闭环控制时的分辨率为2纳米，空载响应频率为3.3kHz。
[0013]微驱动台的台面，即图3中A所示，与上托板，即图1中1所示，通过4-M3的螺钉实现固定，形成整体，使得当微驱动台微动时，上托板随之而动。
[0014]因考虑在上托板上需要承载其他机构，比如，测试转换机构等，利用导轨、滑块，即图1中5和2所示，可将过多的承重负载分摊掉。使用四个滑块与上托板通过螺钉固定，这样，既可以保证微驱动台有效的工作，又能获得良好的机械响应。
[0015]在进行误差补偿时，根据平面度误差精度要求，通过微动补偿平台系统的控制，实现误差补偿的目的。
[0016]下面举例介绍误差补偿的方法:
[0017]比如，在一个3X3的扫描空间中，总共有9个点位，坐标分别为(x0, yO, zO)、(xl,yO, zl)、(x2, yO, z2)、(xO, yl, z3)、(xl, yl, z4)、(x2, yl, z5)、(xO, y2, z6)、(xl, y2, z7)、(x2, y2, z8),如果以水平方式，即按(xO, yO, z0)、(xl, yO, zl)、(x2, yO, z2)、(x2, yl, z5)、(xl, yl, z4)、(xO, yl, z3)、(xO, y2, z6)、(xl, y2, z7)、(x2, y2, z8)顺序扫描，假设所有 x、y方向上的位置误差为零，而z向上的误差集合为(z0, zl, z2, z3, z4, z5, z6, z7, z8),则可以通过建立数学模型或列表方式，确定微驱动台的控制量，使得与X、y形成随动关系，即有关系式Zi = f (xi, yi, v)其中v是扫描速度,用于确定从第i个点到第i+Ι个点进行补偿时的响应时间，也就是说，要保证从第1个点补偿完之后，到达第2个点时，正好能补偿到位，以此类推，i = 0-8。
[0018]但是，当X、y方向上存在位置误差，并且进行了补偿时，则上述关系式变为Zi =f(x+Ax，y+Ay，v),其中，Δχ和Δ y分别为x、y方向上的位置补偿值。
【权利要求】
1.使用微驱动台或者类似机构，用于天线近场测试扫描平面度误差补偿。
2.根据权利要求1所述方法，其结构特征是，由微驱动台作为驱动源，导轨及滑块构成承载支撑，带动天线探头以及相关附件，比如转换器、鼠龙、极化台、直线平台等，沿z轴方向或扫描平面法线方向位移，控制范围在几十微米以内，以纳米分辨率精度进行步进，用于误差补偿。
3.根据权利要求1所述方法，其特征是，利用微动补偿平台系统实现开环/闭环控制，实现平面度误差补偿。
【文档编号】G01R15/00GK103698617SQ201410004002
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】姚跃吾, 孙跃东, 张迎庆 申请人:南京顺仕祥电子有限公司