天线罩介电性能分布测试系统及校准方法

本发明属于微波、毫米波材料电磁参数测试，具体涉及天线罩介电性能分布测试系统及校准方法。

背景技术：

1、天线罩是由透波介质材料制作并用于保护内部天线的电磁功能结构件，通常用于减小天线雷达受到外界的影响。天线罩不仅对结构外形有着较高的要求，而且要求有良好的电磁波穿透性能。天线罩介电性能的准确测试是评估天线罩透波率、插入相位、电厚度等性能的基础，并且对于天线罩整罩性能优化设计具有重要作用。

2、目前天线罩介电性能的测试方法主要有透射法和反射法两种。透射式测试方法将被测天线罩置于测量收发天线之间，天线罩与收发天线之间的定位误差对介电性能测试影响较小，有利于防止测试系统机械定位误差的扰动，降低了电测系统设计难度。近年来的相关研究主要侧重于测试天线与天线罩相对运动轨迹的优化，尤其针对复杂外形天线罩测试。反射式天线罩电厚度测试收发天线都放在天线罩外侧，甚至可以将收发天线合并，不受制于天线罩内侧的空间状态，相对于透射法测试，反射法测试提高了相位测试灵敏度。但是反射法与透射法中电波传输总路程不变不同，天线罩相对于收发天线的距离定位误差会导致两倍的电波传输距离变化，进而导致两倍传输延退相位变化附加到介电性能测试中。由于微波信号波长很短，微小的距离误差会造成很大的相位测试误差，因此，给测试系统的空间机械定位精度和稳定性、可重复性带来很大的挑战。

3、基于以上分析，针对天线罩介电性能的测试需求，要求测试系统灵敏度高、精度高、稳定性好以及测试操作灵活性强，而在现有的介电性能测试系统及测试方法，很少能同时满足这些要求，因此需要对传统测试系统进一步研究改进，以满足天线罩介电性能的测试需求。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种天线罩介电性能分布测试系统及校准方法，可实现天线罩整罩介电性能的分布测试。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种天线罩介电性能分布测试系统，包括发射天线1a、接收天线1b、放置待测天线罩的水平转台2、矢量网络分析仪3、计算机4、六轴机械臂5、第一微波电缆6a和第二微波电缆6b、待测天线罩7、底部二维旋转台8以及数据线。

4、所述待测天线罩7水平放置在水平转台2上方，并保证待测天线罩7的中心轴与水平转台2的轴心重合。

5、所述发射天线1a固定在六轴机械臂5的顶端，所述接收天线1b固定在底部二维旋转台8的中心位置；调节所述六轴机械臂5和所述底部二维旋转台8的位置，保证发射天线1a和接收天线1b在测试过程中始终沿轴线正对。

6、所述矢量网络分析3的发射端口与发射天线1a通过第一微波电缆6a连接，矢量网络分析3的接收端口与接收天线1b通过第二微波电缆6b连接。

7、所述计算机4通过数据线分别与六轴机械臂5、水平转台2、底部二维旋转台8以及矢量网络分析仪3进行连接，并进行通信控制和数据读取。

8、作为优选方式，发射天线1a可拆卸安装于所述六轴机械臂5顶端，接收天线1b可拆卸安装于底部二维旋转台8的上方；以便更换收发天线，满足更宽频率范围测试和更低的设计成本的要求。

9、作为优选方式，水平转台2选用内齿式回转支承轴承结构，通过电机驱动对天线罩进行平面上的匀速旋转。

10、本发明还提供了一种使用上述系统测试天线罩整罩介电性能分布的校准方法，具体过程如下：

11、s1.在发射天线和接收天线正对时，利用矢量网络分析仪的响应校准功能，进行直通响应校准，从而扣除传播路径的误差；此时测试端口位于发射天线和接收天线中间。

12、s2.设置矢量网络分析仪的频率范围以及频率点数；根据待测天线罩的外形尺寸，设定对天线罩整罩的扫描点数和扫描轨迹，其中扫描轨迹包括方向和θ方向，通过控制底部二维旋转台和六轴机械臂，改变收发天线与天线罩轴线的夹角实现对天线罩θ方向的扫描；通过控制水平转台的旋转角度实现对天线罩方向的扫描。

13、s3.在放置待测天线罩之前，根据设定的扫描轨迹对空气进行一次分布测试；计算出各轨迹点对应的曲面空气的幅度m_air和相位p_air。

14、s4.将待测天线罩放置在水平转台中心位置，按照设定的扫描轨迹对天线罩整罩进行分布测试，获得各轨迹点对应的幅度m_raw和相位p_raw；然后通过曲面空气的补偿，由此获得天线罩的真实幅度m_radome(＝m_raw/m_air)和真实相位p_radome(＝p_raw-p_air)。

15、本发明的有益效果如下：

16、(1)本发明的测试系统采用了六轴机械臂、底部二维旋转台以及水平转台对天线罩进行扫描，对天线罩的测试灵活性更高，不仅适用于天线罩介电性能的测试，同时可拓展应用于天线罩透波率、插入相位等电性能的测试。

17、(2)利用本发明的校准方法，实现了对天线罩曲面区域的准确补偿校准，进而可以实现对天线罩整罩介电性能的准确测试。

技术特征：

1.一种天线罩介电性能分布测试系统，其特征在于，包括发射天线1a、接收天线1b、放置待测天线罩的水平转台2、矢量网络分析仪3、计算机4、六轴机械臂5、第一微波电缆6a和第二微波电缆6b、待测天线罩7、底部二维旋转台8以及数据线；

2.如权利要求1所述的一种天线罩介电性能分布测试系统，其特征在于，所述发射天线1a可拆卸安装于所述六轴机械臂5顶端，接收天线1b可拆卸安装于底部二维旋转台8的上方。

3.如权利要求2所述的一种天线罩介电性能分布测试系统，其特征在于，所述水平转台2选用内齿式回转支承轴承结构，通过电机驱动对天线罩进行平面上的匀速旋转。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种天线罩介电性能分布测试系统，其特征在于，利用该系统测试天线罩整罩介电性能分布的校准方法，具体过程如下：

技术总结
本发明公开了一种天线罩介电性能分布测试系统及校准方法，属于微波、毫米波材料电磁参数测试技术领域。该系统包括发射天线、接收天线、放置待测天线罩的水平转台、矢量网络分析仪、计算机、六轴机械臂、微波电缆、待测天线罩、底部二维旋转台以及数据线。本发明测试系统采用了六轴机械臂、底部二维旋转台以及水平转台对天线罩进行各方位扫描，对天线罩的测试灵活性更高，不仅适用于天线罩介电性能的测试，同时可拓展应用于天线罩透波率、插入相位等电性能的测试；此外，利用本发明的校准方法，实现了对天线罩曲面区域的准确补偿校准，进而可以实现对天线罩整罩介电性能的准确测试。

技术研发人员：高冲,石林峰,彭湘杰,宋兆宁,王培屹,李恩,高勇,张云鹏,余承勇
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14