天线测试系统的制作方法

本实用新型涉及天线测试技术领域，尤其涉及一种天线测试系统。

背景技术：

随着通信技术的高速发展，通信设备对天线的性能要求越来越高，为准确测出天线的方向图和增益等性能参数，以检验天线性能是否符合设计指数或者判断天线的生产是否合格，高精度的天线测试系统成为天线在研制生产过程中的一个十分重要的因素。

然而，现有天线测试技术中，近场测试和远场测试的测试设备无法兼容，需要设置多套独立的测试系统去完成不同类型的天线测试，建设投入费用高。其次，我国对毫米波片上天线的自动化测试设备的研发处于起步阶段，技术仍不完善，测试精度不足且频段覆盖不高，对毫米波片上天线难以实现外推法增益测试。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在提供一种可对待测天线进行高精度的近场、远场和外推法增益测试的天线测试系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种天线测试系统，包括用于放置待测天线的测试台和用于与所述测试台上的待测天线电连接的射频测试仪器，以及与所述射频测试仪器电连接的测试装置，所述测试装置包括机械手、直线导轨和安装板，以及可替换地设于所述安装板上并均用于测试所述待测天线的波导测试探头和标准增益喇叭天线，所述安装板被配置为与所述机械手直接连接或者通过所述直线导轨设于所述机械手上，且所述安装板可在所述机械手的带动下于所述待测天线的上方沿预设轨迹移动。

优选地，所述测试装置还包括与所述标准增益喇叭天线电连接的扩频模块。

优选地，所述测试装置还包括与所述机械手电连接并用于提高所述机械手定位精度的光学定位组件。

进一步地，所述光学定位组件包括可通过红外线定位的红外定位模块和/或可通过机器视觉定位的图像定位模块。

优选地，所述机械手为可带动所述安装板沿半球面的轨迹移动的六轴机械手。

优选地，所述机械手的末端设有与所述安装板和所述直线导轨均适配的安装法兰。

优选地，所述测试台包括用于设置待测天线的芯片台面和用于与所述待测天线的馈电端口连接的探针，所述探针的另一端与所述射频测试仪器的信号发射端连接。

更优地，所述测试台还包括探针调节器，所述探针设于所述探针调节器上并可通过所述探针调节器进行位置调整。

优选地，所述芯片台面和所述安装板上均设有吸波材料。

进一步地，所述天线测试系统还包括与所述射频测试仪器电连接的显控设备。

相比现有技术，本实用新型的方案具有以下优点：

1.本实用新型提供的天线测试系统可通过更换硬件切换不同的天线测试方法，机械手可直接配置并带动波导测试探头或者标准增益喇叭天线在待测天线的上方扫描，以分别实现对待测天线的近场、远场测试，还可在安装直线导轨后带动标准增益喇叭天线进行高精度的竖向直线运动以实现外推法增益测试，一套系统便可适用多种天线测试方法，有效提高天线测试效率并降低天线测试成本。

2.本实用新型提供的天线测试系统中，通过配置与标准增益喇叭天线电连接的扩频模块，使其测试能力可覆盖18～110ghz频段的片上天线，甚至能够升级至400ghz，适用范围广。

3.本实用新型提供的天线测试系统设有光学定位组件，可通过红外定位或者机器视觉辅助校准机械手，从而提高机械手的定位精度，在进行外推法增益测试时可确保垂直度符合要求，以适配毫米波片上天线的高精度测试。

4.本实用新型提供的天线测试系统采用六轴机械手作为扫描测试的驱动件，其可在三维空间中灵活定位坐标位置和方位角指向，能够将波导测试探头或者标准增益喇叭天线驱动至任意位置、任意角度，从而稳定地对待测天线进行全方位的扫描测试，保证测试数据的准确性。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例提供的天线测试系统的立体图；

图2为图1所示的天线测试系统中a区域的局部放大图；

图3为图1所示的天线测试系统另一使用状态的立体图；

图4为图3所示的天线测试系统中b区域的局部放大图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、零/部件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、零/部件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称零/部件被“连接”到另一零/部件时，它可以直接连接到其他零/部件，或者也可以存在中间零/部件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

图1至图4共同示出了本实用新型实施例提供的天线测试系统1000，其用于测试天线，尤其适用于片上天线的性能测试，通过更换硬件的方式可切换不同的天线测试方法，从而无需配置多套独立的测试系统，有效提高空间利用率且减低天线测试的成本。

如图1所示，所述天线测试系统1000包括控制中心1、均与所述控制中心1电连接的测试装置2、测试台3和显控设备4，所述测试台3用于放置待测天线，所述测试装置2用于通过扫描采集所述待测天线的性能数据并将采集到的数据反馈至所述控制中心1，所述显控设备4用于操控各个装置及实时显示相关数据。

进一步地，所述控制中心1至少包括机架11和均设于所述机架11上的射频测试仪器12、伺服控制箱13。所述射频测试仪器12由网络分析仪或者同等的信号源与频谱分析仪设备，以及电缆组件和其他相关的射频配件组成完整的射频测试闭环。

请结合图2，所述测试装置2包括机械手21、用于支撑所述机械手21的底座22，以及依次设于所述机械手21末端的安装法兰23、安装板24和标准增益喇叭天线25，所述安装法兰23与所述机械手21连接，所述安装板24用于安装所述标准增益喇叭天线25并与所述安装法兰23远离所述机械手21的一端连接，且所述标准增益喇叭天线25与所述射频测试仪器12电连接，所述机械手21与所述伺服控制箱13电连接。

在本实施例中，所述待测天线为片上天线6，所述伺服控制箱13可控制所述机械手21带动所述标准增益喇叭天线25在所述测试台3的上方沿半球面的轨迹移动扫描，从而通过所述标准增益喇叭天线25全面采集所述片上天线6的辐射数据至所述射频测试仪器12，再所述射频测试仪器12的分析计算得出所述片上天线6的方向图和增益等性能参数，最后通过所述显控设备4显示出来，以完成对所述片上天线6的远场测试。

具体地，所述标准增益喇叭天线25用于感应所述片上天线6周边的电磁场，并形成耦合电磁信号传递给所述射频测试仪器12，以完成射频回路测试。

在另一实施方式中，所述标准增益喇叭天线25可替换为波导测试探头(图未示，下同)，即所述测试装置2还包括波导测试探头，在需要对所述片上天线6进行近场测试时，可将所述波导测试探头设置在所述安装板24上并通过所述机械手21带动于所述片上天线6的上方沿半球面的轨迹移动扫描，采集数据完成对所述片上天线6的近场测试。

优选地，在图3和图4中示出，所述测试装置2还包括高精度的直线导轨26，所述直线导轨26可拆卸地配置于所述安装法兰23和所述安装板24之间，为确保测试精度，所述直线导轨26的定位精度为40um，步进精度小于1um，直线度小于60um。所述安装板24上的标准增益喇叭天线25可在所述直线导轨26的带动下于所述片上天线6的上方沿竖直方向进行高精度的直线移动，从而实现天线的外推法增益测试。

由于外推法增益测试需要驱动所述标准增益喇叭天线25和/或待测天线完成高精度的直线移动，在远场距离的1/5到1/10的范围内，将接收数据作为距离的函数，修正近距效应、多径干涉和互耦引起的误差，从而能较精确地对天线的增益进行校准。但现有的机械手难以完成该动作，因此现有的外推法增益测试通常采用精密导轨和两个高塔去完成，测试时收发天线分别安装于两个高塔上，通过两个高铁沿着精确校准的导轨移动完成距离外推测量，不仅硬件投资较高且设备庞大，不适用片上天线的测试。而本申请通过在机械手21上配置高精度的直线导轨26，便可实现外推法增益测试，结构简单且测试精度高，并可适用于毫米波片上天线。

综上，本实用新型提供的天线测试系统1000可通过更换硬件切换不同的天线测试方法，所述机械手21可直接配置并带动所述标准增益喇叭天线25在所述片上天线6的上方扫描实现对所述片上天线6的远场测试，或者直接配置并带动波导测试探头在所述片上天线6的上方扫描实现对所述片上天线6的近场测试，或者通过安装所述直线导轨26后带动所述标准增益喇叭天线25进行高精度的竖向直线运动以实现对所述片上天线6的外推法增益测试，一套系统便可实现多种天线测试方法，适用范围广，有效提高天线测试效率并降低天线测试成本。

优选地，所述测试装置2还包括与所述标准增益喇叭天线25电连接的扩频模块(图未示，下同)，以使远场测试和外推法增益测试可覆盖18～110ghz频段的片上天线，还能够通过更换不同频段的扩频模块将覆盖范围升级至400ghz，适用范围广。

具体地，在18～50ghz频段可直接采用所述标准增益喇叭天线25进行数据采集完成测试，在50～110ghz频段可通过配置所述扩频模块以配合所述标准增益喇叭天线25进行数据采集完成测试。

优选地，所述测试装置2还包括与所述机械手21电连接并用于提高所述机械手21定位精度的光学定位组件(图未示，下同)，所述光学定位组件包括可通过机器视觉定位的图像定位模块，所述图像定位模块可通过采集所述测试台3或者测试装置2中的点、线、棱角等特征构建空间坐标系，从而通过捕捉所述机械手21上的标准增益喇叭天线25每次移动的位置，计算其移动坐标，判断其位置是否符合精度要求，以进行修正调整。

进一步地，所述光学定位组件还包括可通过红外线定位的红外定位模块，通过结合红外线定位进一步提高所述机械手21的定位精度。

具体地，在进行外推法增益测试时，在通过所述机械手21将所述标准增益喇叭天线25带动至所述片上天线6的正上方后，所述机械手21和所述片上天线6应均保持静止不动，仅通过所述直线导轨26的高精度传动带动所述标准增益喇叭天线25上下移动。而所述直线导轨26的位置及垂直度由所述机械手21的定位精度决定，但现有的机械手21难以实现超高的定位精度，因此可结合所述光学定位组件进行所述直线导轨26位置和垂直度的修正，提高精度，以提高所述天线测试系统1000的可靠性，并适用更高频率的天线测试。

优选地，所述机械手21为六轴机械手，其可在三维空间中灵活定位坐标位置和方位角指向，能够将所述波导测试探头或者所述标准增益喇叭天线25驱动至任意位置、任意角度，从而稳定地对所述片上天线6进行全方位的扫描测试，保证测试数据的准确性。

进一步地，所述机械手21的旋转关节内部为中空结构，其内各加入滑环将自身的射频线缆连接成联轴旋转结构(或连通旋转体)，实现射频信号的对接传输，射频线缆在轴内可360度旋转，而不会发生扭曲、信号传输不稳定、线缆损伤老化等问题。

优选地，所述安装法兰23与所述安装板24和所述直线导轨26均适配，从而可较为方便快捷地拆装更换硬件，切换不同的测试方法，无需针对不同配件配置不同规格的接口。

在具体实施方式中，所述安装法兰23、安装板24、标准增益喇叭天线25、波导测试探头、扩频模块和直线导轨26各个配件之间可以均采用可拆卸连接的方式连接，以便更换配件，也可在部分配件之间采用固接的方式进行连接，以确保连接精度，降低后期的定位难度。

进一步地，所述测试台3包括柜体31，所述柜体31可用于放置所述安装法兰23、安装板24、标准增益喇叭天线25、波导测试探头、扩频模块和直线导轨26等相关配件。

在图2和图4中均示出，所述测试台3还包括设于所述柜体31上并用于设置所述片上天线6的芯片台面32、设于所述芯片台面32周边的探针调节器33和设于所述探针调节器33上的探针34，所述探针34的一端用于与所述片上天线6的馈电端口连接，另一端与所述射频测试仪器12的信号发射端连接，且所述探针34可通过所述探针调节器32进行三轴方向上的位置调整，以相对所述片上天线60精准定位。

进一步地，所述测试台3还包括设于所述芯片台面32的周边并转动至芯片台面32上方的放大镜35，通过所述放大镜35的放大作用，可降低所述片上天线6的安装难度及所述探针34的定位难度。

优选地，所述芯片台面32和所述安装板24上均贴装有吸波材料5，可减小反射，保证天线测试数据的精确性。

进一步地，所述显控设备4至少包括显示面板41和操控键盘42，以便测试人员操控系统运行及实时观察测试数据、统计数据等。

以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。