天线/场探头外推法校准用的精密行走装置以及校准系统的制作方法

本发明涉及天线/场探头的校准技术，尤其涉及一种天线/场探头外推法校准用的精密行走装置以及校准系统。

背景技术：

微波天线增益/系数以及微波场探头校准因子的校准一般是在微波暗室进行的，由于微波暗室吸波材料不够理想，存在墙面发射，反射波与直射波合成使得测试空间形成驻波，这不是理想的均匀平面波，接收点的场强与理论场强就会不同，从而就会带来场地误差。

另外，天线校准和场探头校准是在有限距离(1～3)m的近场进行，采用近似公式、天线间耦合则会引入近场测量误差。最新研究表明，采用外推法可以大大降低了场地误差和近场测量误差。

在外推法测量中，需要记录接收点场强Ei(使用接收天线或场探头)与发射天线与接收天线(或场探头)间的距离di的一组数据，根据所得数据进行趋势外推，得到无反射的远场结果。在外推法中，若想获得理想的校准数据，就需要精确的精密行走系统，这是采用外推法实现天线/场探头的精确校准所必须解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种天线/场探头外推法校准用的精密行走装置以及校准系统，本发明结构紧凑，使用方便和校准精度高的特点。

本发明是这样来实现的，一种天线/场探头外推法校准用的精密行走装置，其特征在于，它包括导轨、设置在导轨上的行走机构以及用于驱动行走机构沿导轨运动的驱动机构；所述行走机构的上部固定有用于校准的反射镜。

所述导轨包括两条平直的轨道以及分别连接在轨道两端用于保持两轨道等高的连接板。

所述驱动机构包括步进电机、皮带轮轴以及连接在步进电机和皮带轮轴之间的皮带；所述步进电机和皮带轮轴分别设置在轨道两端的连接板上。

所述行走机构包括支撑架、固定在支撑架上部的支撑杆以及设置在支撑架下端的四个与轨道配合的滚轮；所述反射镜固定在支撑杆上；所述支撑架的下部还设置有用于连接皮带的固定夹。

优选的是：所述导轨的横截面为V字形结构；所述皮带为带齿皮带。

本发明还记载了一种天线/场探头外推法校准系统，其特征在于，它包括上述结构的天线/场探头外推法校准用的精密行走装置，该校准系统还包括固定在支撑杆上的被测天线/探头，以及固定在发射天线上的与精密行走装置配合的双频激光干涉仪，该双频激光干涉仪与精密行走装置中的反射镜相对设置。

本发明的有益效果为：本发明满足了高精度的天线和场探头采用外推法校准的需求，不仅结构简单紧凑，可靠稳定，还具有操作简便、精确高等特点；可广泛适用于微波天线和微波场探头的校准、测试等场合。

附图说明

图1为本发明精密行走装置一个实施例的结构主视图。

图2为图1所示实施例的结构俯视图。

图3为图1所示实施例的结构侧视图。

图4为本发明导轨和驱动机构的连接结构主视图。

图5为图4所示的连接结构侧视图。

图6为本发明行走机构一个实施例的结构主视图。

图7为图6所示实施例的结构仰视图。

图8为图6所示实施例的结构侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

本发明是这样实现的，如图1-3所示，该精密行走装置包括导轨1、设置在导轨1上的行走机构2以及用于驱动行走机构2沿导轨1运动的驱动机构3；所述行走机构2的上部固定有用于校准的反射镜4；本发明利用驱动机构3带动行走机构2沿着导轨1运动，从而带动行走机构2上的反射镜4运动，这样导轨1能够实现很好的平直性和等高性，从而保证反射镜4沿着设定的轨迹精密行走。

为了提高结构的可靠性和安装使用的便利性，本发明对精密行走装置的各个实施结构进行了结构设计，其中导轨1的结构如图4所示，它包括两条平直的轨道101以及分别连接在轨道101两端用于保持两轨道101等高的连接板102；所述驱动机构3的结构如图5所示，它包括步进电机301、皮带轮轴302以及连接在步进电机301和皮带轮轴302之间的皮带303；所述步进电机301和皮带轮轴302分别设置在轨道101两端的连接板102上；在具体实施时，导轨1和驱动机构3是连接在一起的，导轨1包括两条高精度轨道101和两块连接板102，其中轨道101具有极高的直线度，用于支撑行走机构，被安装在平直牢固的地面上，两块连接板102用于固定两条轨道101，保证两条轨道的等高性；两块连接板102安装步进电机301和皮带轮轴302，由步进电机301驱动连接在步进电机301和皮带轮轴302之间的皮带303。在具体实施中，轨道101的直线度和等高性的好坏直接影响测量结果的精度，为了提高轨道的可靠性，轨道101的横截面可采用但不限于V字形结构。

本发明还对行走机构2的结构进行了结构设计，其具体实施结构如图6-8所示，它包括支撑架201、固定在支撑架201上部的支撑杆202以及设置在支撑架201下端的四个与轨道101配合的滚轮203；所述反射镜4固定在支撑杆202上；所述支撑架201的下部还设置有用于连接皮带303的固定夹204；在实施时，4个高精度滚轮203放置于轨道101之上，可沿轨道101行走；支撑架201与4个高精度滚轮203稳固相连；由于支撑架201通过固定夹204连接于皮带303，当步进电机301转动时，支撑架201就会随着皮带303沿着轨道101平稳直线运动，而反射镜4就会随着支撑架201平稳直线运动；在实施时，4个高精度滚轮203的圆度和同心度好坏直接影响测量结果的精度。4个高精度轮子可采用但不限于倒立V字形轮，它与精密轨道101配合使用。同时为了提高使用的精度，所述皮带303可采用带齿皮带。

本发明还记载了一种天线/场探头外推法校准系统，它包括上述结构的天线/场探头外推法校准用的精密行走装置，该校准系统还包括固定在支撑杆202上的被测天线/探头，以及固定在发射天线上的与精密行走装置配合的双频激光干涉仪，该双频激光干涉仪与精密行走装置中的反射镜4相对设置。所述双拼激光干涉仪用于测量机构的位移距离，是一种实验常用仪器，它通过计算激光发射到从反射镜回到本机的时间来测量距离；本发明所述校准系统工作的原理是这样的，随着行走机构2的移动，位于行走机构2上的被测天线/探头和反射镜4沿着导轨1一起移动，双频激光干涉仪发出的激光经反射镜4返回，即可测得两者的距离，由于双频激光干涉仪固定发射天线上，因此得到发射天线与被测天线/探头的距离；在天线/场强校准中，满足远场条件是，距离发射天线d处的场强E用下式表示：

$E=\frac{\sqrt{30Pg}}{d}---\left(1\right)$

式中，E，接收点的场强，V/m；

d，收发天线的距离，m；

P，馈入发射天线的发射功率，W；

g，发射天线的增益；

如果设E’＝E/d，则上式变成：

$E^{\′}=\sqrt{30Pg}---\left(2\right)$

E’称为归一化场强，单位为V，它与距离无关。当馈入功率P不变，发射天线增益g采用远场增益值也应是确定的，所以E’应该为确定的值。因此在不同距离下测得的E_i’值应该是相同的，如果有所不同，则认为是场地误差和近场测量误差所引入，经趋势外推法可以减少这些误差。通过校正实验，可以得到不确定度优于0.2dB的测量结果，并且其距离测量的精确到0.2毫米级别。