一种天线平面近场扫描架装置的制作方法

本实用新型涉及一种天线平面近场扫描架装置，属天线测量技术领域。

背景技术：

天线近场测试是对现代高性能天线设计的必要的验证方法。相较于传统的远场测量，它具有效率高，精度高，受环境影响小的特点。天线近场测试系统主要由测试暗室子系统，采样扫描系统-包括多轴采样架及多轴步进电机、多轴运动控制器、伺服驱动器、近场测试探头、工业控制计算机及外设等，信号链路子系统-包括矢量网络分析仪系统、数据处理计算机及外设等组成。目前,国内研究天线近场测试平台的单位主要是一些高校和研究所,如西安电子科技大学、北京航空航天大学及中电所,他们的产品定位平面度可达0.08mm左右,通过激光跟踪仪辅助和控制系统的优化最高可以达到0.04mm。但他们大多采用塔基式结构,体积庞大、集成化程度不高、结构复杂、不便贴吸波材料以降低测试平台散射对测试结果的影响,一般只适用于大型雷达天线的测试。且他们的产品使用局限性较大,使用不太方便。本实用新型专利采用丝杠代替来达到精度高的目的；利用四根柱作为支撑提高了稳定性。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种稳定性好，定位精度高的测试扫描架装置，提高了天线近场测试的可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种天线平面近场扫描架装置，包括X轴装配体、Y轴装配体、Z轴装配体，Y轴装配体安装在X轴装配体上，Z轴装配体安装在Y轴装配体上，Y轴装配体在X轴装配体上活动，Z轴装配体在Y轴装配体上活动；

所述X轴装配体包括一对卧式设置的X轴基座，两根X轴基座相互平行，两根X轴基座之间具有X轴电机固定座以及一组X轴丝杠固定座，两个X轴丝杠固定座之间设置有X轴丝杠，X轴电机固定座上安装有X轴电机，X轴电机连接X轴丝杠的端部，所述X轴基座沿长度方向安装有X轴导轨，X轴导轨的侧部沿长度方向安装有X轴光栅尺；

所述Y轴装配体包括一对立式设置的Y轴基座，两根Y轴基座相互平行，两根Y轴基座之间具有Y轴电机固定座以及一组Y轴丝杠固定座，两个Y轴丝杠固定座之间设置有Y轴丝杠，Y轴电机固定座上安装有Y轴电机，Y轴电机连接Y轴丝杠的端部，所述Y轴基座沿长度方向安装有Y轴导轨，Y轴导轨的侧部沿长度方向安装有Y轴光栅尺，两根Y轴基座的同向端部设置有Y轴基座滑动平台，Y轴基座滑动平台上具有在X轴导轨上活动的Y轴导轨滑块，Y轴导轨滑块上具有X轴读数头，Y轴基座滑动平台上还设置有X轴螺帽固定端，X轴螺帽固定端内具有安装在X轴丝杠上的丝杠螺帽；

所述Z轴装配体包括Z轴活动平台，Z轴活动平台分为相互垂直的两个板面，其中一个板面上设置有在Y轴导轨上活动的Z轴导轨滑块和Y轴螺帽固定端，Z轴导轨滑块上具有Y轴读数头，Y轴螺帽固定端内具有安装在Y轴丝杠上的丝杠螺帽，两个板面中的另一个板面上设置有一对相互平行的Z轴导轨，两根Z轴导轨之间具有一组Z轴丝杠固定座，两个Z轴丝杠固定座之间设置有Z轴丝杠，Z轴丝杠的端部具有Z轴电机，一对Z轴导轨上设置有探头滑动平台，探头滑动平台上设置有在Z轴导轨上活动的探头滑块以及安装在Z轴丝杠上的Z轴螺帽固定端，探头滑动平台上还设置有用于安装探头的固定架。

作为进一步的优选方案，两根X轴基座的两端以及两根Y轴基座的两端均设置有挡板，X轴基座和Y轴基座上均设置有滑座限位。

作为进一步的优选方案，所述X轴电机与X轴丝杠之间、Y轴电机与Y轴丝杠之间以及Z轴电机与Z轴丝杠之间均设置有联轴器。

作为进一步的优选方案，两根Y轴基座之间具有用于固定的连接支撑架。

作为进一步的优选方案，所述X轴丝杠固定座、Y轴丝杠固定座、Z轴丝杠固定座内分别设置有轴承，X轴丝杠的端部、Y轴丝杠的端部、Z轴丝杠的端部均位于轴承内。

与现有技术相比，本实用新型的一种天线平面近场扫描架装置，利用集成化设计的思想，实现了X、Y、Z三个轴方向上的移动定位，整个装置集成化程度高、精度高、稳定性好、体积小重量轻，使用方便，成本低，满足小型天线的测试要求。

附图说明

图1是X轴装配体的结构示意图；

图2是Y轴装配体的结构示意图；

图3是X轴装配体和Y轴装配体的组装结构图；

图4是Z轴装配体的结构示意图；

图5是本实用新型的结构示意图；

其中，1-X轴基座，2-X轴电机固定座，3-X轴丝杠固定座，4-X轴丝杠，5-X轴电机，6- X轴导轨，7-X轴光栅尺，8-Y轴基座，9-Y轴电机固定座，10-Y轴丝杠固定座，11-Y轴丝杠，12-Y轴电机，13- Y轴导轨，14-Y轴光栅尺，15-Y轴基座滑动平台，16-Y轴导轨滑块，17-X轴读数头，18-X轴螺帽固定端，19-Z轴活动平台，20-Z轴导轨滑块，21-Y轴螺帽固定端，22-Y轴读数头，23-Z轴导轨，24-Z轴丝杠固定座，25-Z轴丝杠，26-Z轴电机，27-探头滑块，28-Z轴螺帽固定端，29-固定架。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选技术方案。

如图1所示，本实用新型的一种天线平面近场扫描架装置，包括X轴装配体、Y轴装配体、Z轴装配体，Y轴装配体安装在X轴装配体上，Z轴装配体安装在Y轴装配体上，Y轴装配体在X轴装配体上活动，Z轴装配体在Y轴装配体上活动，X轴装配体、Y轴装配体、Z轴装配体的外表面均贴附吸波材料，X轴基座材料使用结构钢，其对测量结果影响不大；Y轴材料使用玻璃钢，防止金属对电磁波反射；选用高集成化的高精度滚珠线性导轨与高精度丝杠组成X、Y轴移动机构,利用Z轴探头固定架作为Z轴移动机构,实现了X、Y、Z三个轴方向上的移动定位。

所述X轴装配体包括一对卧式设置的X轴基座1，两根X轴基座1相互平行，两根X轴基座1之间具有X轴电机固定座2以及一组X轴丝杠固定座3，两个X轴丝杠固定座3之间设置有X轴丝杠4，X轴电机固定座2上安装有X轴电机5，X轴电机5连接X轴丝杠4的端部，所述X轴基座1沿长度方向安装有X轴导轨6，X轴导轨6的侧部沿长度方向安装有X轴光栅尺7；X轴基座上表面安装X轴导轨，平面度要求很高,所以通过磨削和铲刮等处理来保证其平面度的要求。

所述Y轴装配体包括一对立式设置的Y轴基座8，两根Y轴基座8相互平行，两根Y轴基座8之间具有Y轴电机固定座9以及一组Y轴丝杠固定座10，两个Y轴丝杠固定座10之间设置有Y轴丝杠11，Y轴电机固定座9上安装有Y轴电机12，Y轴电机12连接Y轴丝杠11的端部，所述Y轴基座8沿长度方向安装有Y轴导轨13，Y轴导轨13的侧部沿长度方向安装有Y轴光栅尺14，两根Y轴基座8的同向端部设置有Y轴基座滑动平台15，Y轴基座滑动平台15上具有在X轴导轨6上活动的Y轴导轨滑块16，Y轴导轨滑块16上具有X轴读数头17，Y轴基座滑动平台15上还设置有X轴螺帽固定端18，X轴螺帽固定端18内具有安装在X轴丝杠4上的丝杠螺帽；Y轴通过电机带动丝杠传动平台运动，运动速度控制在100mm/s。

X、Y轴采用闭环自动控制系统实现高精度定位,定位平面度小于0.05mm,重复定位精度达到0.01mm。

所述Z轴装配体包括Z轴活动平台19，Z轴活动平台19分为相互垂直的两个板面，截面呈L形状，其中一个板面上设置有在Y轴导轨13上活动的Z轴导轨滑块20和Y轴螺帽固定端21，Z轴导轨滑块20上具有Y轴读数头22，Y轴螺帽固定端21内具有安装在Y轴丝杠11上的丝杠螺帽，两个板面中的另一个板面上设置有一对相互平行的Z轴导轨23，两根Z轴导轨23之间具有一组Z轴丝杠固定座24，两个Z轴丝杠固定座24之间设置有Z轴丝杠25，Z轴丝杠25的端部具有Z轴电机26，一对Z轴导轨23上设置有探头滑动平台，探头滑动平台上设置有在Z轴导轨23上活动的探头滑块27以及安装在Z轴丝杠25上的Z轴螺帽固定端28，探头滑动平台上还设置有用于安装探头的固定架29；Z轴探头固定架采用两根精密直线导轨和电机驱动滚珠螺杆带动平台直线往复运动。电机配有手轮，方便手动调试；安装时严格保证电机轴线与丝杠轴线相一致，因此具有较小的偏心度；为防止运动平台运动过量，两端装有零位和限位开关。

整个平台表面尽可能设计成规则平面以便于贴附吸波材料,从而实现了整个平台的微波“零”散射,大大降低了微波散射对近场测试精度的影响。

进一步的，两根X轴基座1的两端以及两根Y轴基座8的两端均设置有挡板，X轴基座1和Y轴基座8上均设置有滑座限位。

进一步的，所述X轴电机5与X轴丝杠4之间、Y轴电机12与Y轴丝杠11之间以及Z轴电机26与Z轴丝杠25之间均设置有联轴器。

进一步的，两根Y轴基座8之间具有用于固定的连接支撑架。

进一步的，所述X轴丝杠固定座3、Y轴丝杠固定座10、Z轴丝杠固定座24内分别设置有轴承，X轴丝杠4的端部、Y轴丝杠11的端部、Z轴丝杠25的端部均位于轴承内。

本实用新型的控制系统是由伺服驱动、伺服电机、控制器和位置反馈光栅尺构成的闭环控制系统,可达到0.01mm的定位精度。控制系统与上位机之间能通过以太网串行通讯接口实现连接通讯。整个控制系统通过上位机软件进行实时控制,方便测试采集坐标数据。控制系统与上位机之间连接通讯方便,可扩展性强,利于根据实际测试需要进行后续开发。定位平面的平面度以及整个平台对电磁波的散射对天线近场测试结果的精度有着决定性的影响,通过采用上述高精度高集成的驱动、导向组件、闭环控制系统以及合理的结构设计，实现了定位平面度小于0.05mm,重复定位精度小于0.01mm的精度要求，满足小型天线近场测试要求。通过在扫描架表面贴附吸波材料和Y轴材料使用玻璃钢这两种措施来防散射。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。