一种相控阵天线近场测试时的姿态调整方法及调整装置

摘要

本发明涉及一种相控阵天线近场测试时的姿态调整方法及调整装置，属于天线近场测试技术领域。本姿态调整方法，包括如下步骤：控制测量探头在竖直平面内沿矩形路线行走一圈，选取测量探头在矩形路线多个点和在相控阵天线上对应多个点，获得相对两点之间的距离；根据获得相对两点之间的距离与矩形路线的长宽，计算出相控阵天线的方位角度和俯仰角度；根据得到的方位角度调整相控阵天线的方位角度调整；根据得到的俯仰角度调整相控阵天线的俯仰角度调整。本发明还提供一种相控阵天线近场测试时姿态调整装置。本姿态调整方法可实现大型相控阵天线近场测试时在暗室中位置和姿态的调整，提升相控阵天线近场测试的效率和进度。

说明书

技术领域

本发明属于天线近场测试技术领域，具体涉及一种相控阵天线近场测试时的姿态调整方法及调整装置。

背景技术

在相控阵天线完成装配集成后,需要进暗室进行近场测试。近场测试时,需调整天线与测头的相对位置，保证测头距离天线各处的距离差不大于一定数值，比如1mm。因此，需要在暗室中对天线的位置及姿态进行精确调整。在暗室调整天线与测头相对位置时，需要在狭小空间内进行大尺寸天线的位置调整以及天线方位、俯仰、水平的姿态调整，而且天线与测头相对位置精度要求很高。因此，调整的难度较高。

目前主要采用的姿态调整方法是通过装配工装将相控阵天线固定，再通过人工移动装配工装、调整支腿长度等方式进行，边调边测，精度难以保证，效率低下。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种相控阵天线近场测试时的姿态调整方法及调整装置。

其一，本发明为了解决上述技术问题提供一种相控阵天线近场测试时姿态调整方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种采用如上述的相控阵天线近场测试时的姿态调整方法，包括如下步骤：

控制测量探头在相对所述相控阵天线的竖直平面内沿矩形路线行走一圈，选取测量探头在矩形路线多个点和在相控阵天线上对应多个点，获得相对两点之间的距离；

根据获得相对两点之间的距离与矩形路线的长宽，计算出相控阵天线的方位角度和俯仰角度；

根据得到的方位角度调整相控阵天线的方位角度调整；

根据得到的俯仰角度调整相控阵天线的俯仰角度调整；

完成对相控阵天线姿态的调整。

本发明的姿态调整方法的有益效果是：通过姿态调整方法，将相控阵天线与测量探头之间的距离建立成模型，通过对模型的角度进行计算，能够得到需要调整的角度，再进行实际调整，可实现大型相控阵天线近场测试时在暗室中位置和姿态的调整，配合暗室中的激光测距传感器，可实现对天线姿态的精确化调整及检测，提升相控阵天线近场测试的效率和进度，同时降低人工劳动强度，提高测试安全性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述测量探头在矩形路线多个点为四个，分别为A1、B1、C1和D1，矩形路线的宽为W，高为H,所述相控阵天线上对应多个点为四个，分别为A、B、C和D，所述矩形路线四个点距离相控阵天线上对应四个点的距离分别为L1、L2、L3和L4。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过四个点即可有效的计算出相控阵天线的方位角度和俯仰角度，调节效率高。

进一步，所述根据获得相对两点之间的距离与矩形路线的长宽，计算出相控阵天线的方位角度和俯仰角度，包括以下步骤：

以地面为水平面，以D1点投影到地面的点P为坐标原点，建立三维直角坐标系(x，y，z)

以D1与点P之间的距离为L5；确定所述矩形路线四个点的坐标为：

A1：(0，0，L5+W)

B1：(0，H，L5+W)

C1：(0，H，L5)

D1：(0，0，L5)；

确定所述相控阵天线上对应四个点的坐标为：

A：(L1，0，L5+W)

B：(L2，H，L5+W)

C：(L3，H，L5)

D：(L4，0，L5)

将A1、B1、C1、D1、A、B、C和D各点连线构成立体模型，根据立体模型计算出相控阵天线的方位角度和俯仰角度。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过对模型建立坐标系，利于计算出俯仰角度和方向角度，计算更方便。

进一步，所述根据立体模型计算出相控阵天线的方位角度和俯仰角度为根据三角函数计算出，AD与A1D1的夹角

采用上述进一步方案的有益效果是：通过平移线条能够将相控阵天线的方位角度和俯仰角度直观的体现出来，然后进行计算，非常方便，能够直观的得到相控阵天线的方位角度和俯仰角度。

进一步，所述AD与A1D1的夹角

式中H为矩形路线的长，W为矩形路线的宽。

采用上述进一步方案的有益效果是：利于直接计算，非常方便。

进一步，所述BC与B1C1的夹角

式中H为矩形路线的长，W为矩形路线的宽。

采用上述进一步方案的有益效果是：利于直接计算，非常方便。

进一步，所所述CD与C1D1的夹角β采用如下公式三计算：

式中H为矩形路线的长，W为矩形路线的宽。

采用上述进一步方案的有益效果是：利于直接计算，非常方便。

进一步，在完成根据得到的俯仰角度调整相控阵天线的俯仰角度调整后，还包括检测相控阵天线调整是否合格，若合格，则完成控阵天线调整，反之则从头开始重新调整。

采用上述进一步方案的有益效果是：能够对调整结果进行判断，以保证调整效果，当调整不合格时，可重新进行调整，调整效果更好。

进一步，所述检测相控阵天线调整是否合格，包括以下步骤：

调整完相控阵天线的方位角度和俯仰角度后，重新测量L1、L2、L3和L4，若L1＝L2＝L3＝L4，则判定为合格，反之则不合格。

采用上述进一步方案的有益效果是：判断非常直观高效，有利于快速调整相控阵天线的姿态。

其二，本发明为了解决上述技术问题提供一种相控阵天线近场测试时姿态调整装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种相控阵天线近场测试时姿态调整装置，包括：

支撑平台；

水平调整模块，所述水平调整模块连接在所述支撑平台上；

方向调整模块，所述方向调整模块连接在所述水平调整模块的输出端上，所述方向调整模块用于调整相控阵天线的方位角度；

用于安放相控阵天线的俯仰调整模块，所述俯仰调整模块连接在所述方向调整模块的输出端上，所述俯仰调整模块用于调整相控阵天线的俯仰角度；

AGV小车，所述AGV小车与所述支撑平台的底端连接，通过所述AGV小车带动所述支撑平台行走。

本发明的姿态调整装置的有益效果是：通过姿态调整装置可实现大型相控阵天线近场测试时在暗室中位置和姿态的调整，配合暗室中的激光测距传感器，可实现对天线姿态的精确化调整及检测，提升相控阵天线近场测试的效率和进度，同时降低人工劳动强度，提高测试安全性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述水平调整模块包括翻滚平台、旋转支座和驱动部件，所述旋转支座的一端与所述支撑平台连接，所述翻滚平台水平设置在所述支撑平台上，所述翻滚平台的一端的底面与所述旋转支座的另一端铰接，所述驱动部件连接在所述支撑平台上，所述驱动部件的输出端与所述翻滚平台的另一端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：使得翻滚平台绕旋转支座为轴心进行转动，实现小范围的水平调节，方便对方向调整模块和俯仰调整模块的水平度进行调整，提供方向调整模块和俯仰调整模块的调整精度。

进一步，所述驱动部件包括螺旋升降机、支撑座和条形导轨，所述条形导轨设在所述翻滚平台的另一端的底面上，所述支撑座滑动连接在所述条形导轨上，所述螺旋升降机安装在所述支撑平台上，所述螺旋升降机的输出端与所述支撑座转动连接，所述旋转支座上设有用于检测所述翻滚平台的倾斜角度的倾角传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是：方便控制螺旋升降机带动翻滚平台保持水平位置。

进一步，所述方向调整模块包括驱动电机、齿轮和扇形齿条，所述驱动电机固定连接在所述翻滚平台的上表面，所述齿轮与所述驱动电机的输出端连接，所述扇形齿条与所述齿轮啮合，所述扇形齿条滑动设在所述翻滚平台的上表面，所述俯仰调整模块的底端与所述扇形齿条固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：利于调整相控阵天线的朝向角度，调整非常方便。

进一步，所述扇形齿条上设有多个滑块，所述翻滚平台的上表面上固定设有弧形导轨，多个所述滑块滑动连接在所述弧形导轨上。

采用上述进一步方案的有益效果是：利于扇形齿条与翻滚平台的连接，使得俯仰调整模块与翻滚平台通过扇形齿条连接，提高俯仰调整模块的稳定性。

进一步，所述俯仰调整模块包括底座、用于安装相控阵天线的固定座、马达、丝杆螺母和液压伸缩杆，所述底座与所述方向调整模块的输出端连接，所述丝杆螺母连接在所述底座上，所述固定座的一端与所述底座转动连接，所述液压伸缩杆的一端与所述丝杆螺母的输出端转动连接，另一端与所述固定座转动连接，所述马达与所述丝杆螺母传动连接，带动所述丝杆螺母运转。

采用上述进一步方案的有益效果是：利于调整相控阵天线的俯仰角度，使得相控阵天线保持竖直状态。

附图说明

图1为本发明姿态调整方法的流程示意图；

图2为本发明立体模型的结构示意图；

图3为本发明坐标系的示意图；

图4为本发明姿态调整装置的正视图；

图5为本发明姿态调整装置的右视图；

图6为本发明水平调整模块的结构示意图；

图7为本发明水平调整模块的一种调整状态的结构示意图；

图8为本发明水平调整模块的另一种调整状态的结构示意图；

图9为本发明方向调整模块的结构示意图；

图10为本发明俯仰调整模块的一种状态的结构示意图；

图11为本发明俯仰调整模块的另一种状态的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、AGV小车，2、支撑平台，3、方向调整模块，4、水平调整模块，5、俯仰调整模块，6、旋转支座，7、螺旋升降机，8、翻滚平台，9、支撑座，10、条形导轨，11、倾角传感器，12、驱动电机，13、齿轮，14、扇形齿条，15、弧形导轨，16、滑块，17、丝杆螺母，18、液压伸缩杆，19、固定座，20、相控阵天线，21、底座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

如图1-3所示，本实施例提供一种采用如上述的相控阵天线近场测试时姿态调整装置的姿态调整方法，包括如下步骤：

步骤1：控制测量探头在相对所述相控阵天线的竖直平面内沿矩形路线行走一圈，形成矩形路线，根据测量探头获取测量探头在矩形路线四个点距离天线上对应四个点的距离。其中，矩形路线四个点为矩形路线四角的点。其中测量探头上设有激光传感器，能够测量得到测量探头与相控阵天线的距离。所述矩形路线四个点分别为A1、B1、C1和D1，矩形路线的宽为W，高为H,所述天线上对应四个点分别为A、B、C和D。将A1、B1、C1、D1、A、B、C和D各点连线构成立体模型，得到L1、L2、L3和L4，根据立体模型计算出相控阵天线的方位角度和俯仰角度。其中，矩形路线正对相控阵天线。其中测量探头为一个点。通过激光传感器测量L1、L2、L3和L4的数值。

步骤2：根据获得相控阵天线距离测量探头的距离L1、L2、L3和L4，计算出方位角度和俯仰角度。其中，AA1之间的距离为L1，BB1之间的距离为L2,CC1之间的距离为L3,DD1之间的距离为L4。

步骤21：:以地面为水平面，以D1点投影到地面的点P为坐标原点，建立三维直角坐标系(x，y，z)，D1与点P之间的距离为L5；

步骤22：得到所述矩形路线四个点的坐标A1：(0，0，L5+W)

B1：(0，H，L5+W)

C1：(0，H，L5)

D1：(0，0，L5)；

得到所述相控阵天线上对应四个点的坐标A：(L1，0，L5+W)

B：(L2，H，L5+W)

C：(L3，H，L5)

D：(L4，0，L5)

式中，H为矩形路线的长，W为矩形路线的宽，L5为D1到点P的距离；

步骤23：根据三角函数计算出，AD与A1D1的夹角

步骤231:AD与A1D1的夹角

式中H为矩形路线的长，W为矩形路线的宽。

步骤232:BC与B1C1的夹角

式中H为矩形路线的长，W为矩形路线的宽。

步骤233:CD与C1D1的夹角β采用如下公式三计算：

式中H为矩形路线的长，W为矩形路线的宽。

步骤24：所述俯仰角度为AD与A1D1的夹角

步骤3：根据得到的方位角度运行方向调整模块3对相控阵天线的方位角度调整。具体启动驱动电机12，通过齿轮13带动扇形齿条14移动，然后实现带动相控阵天线转动。

步骤4：根据得到的俯仰角度运行俯仰调整模块5对相控阵天线的方位角度调整，通过启动马达，带动丝杆螺母17运动，使得液压伸缩杆18将固定座19撑起，然后调节固定座19的角度，使得相控阵天线保持竖直状态。

步骤5：检测L1、L2、L3和L4的差值，若不为0，则判定不合格，则重复步骤1-步骤4，进行多次调整，直至L1＝L2＝L3＝L4。当L1＝L2＝L3＝L4时，判定为合格，则完成相控阵天线调整。

此时天线A、B、C、D四点的坐标分别为：

A：(L，0，L5+W)

B：(L，H，L5+W)

C：(L，H，L5)

D：(L，0，L5)

此时，天线的空间坐标矩阵为：

从而，完成对相控阵天线姿态的调整。

本实施例的技术效果是，通过姿态调整方法，将相控阵天线与测量探头之间的距离建立成模型，通过对模型的角度进行计算，能够得到需要调整的角度，再进行实际调整，可实现大型相控阵天线近场测试时在暗室中位置和姿态的调整，配合暗室中的激光测距传感器，可实现对天线姿态的精确化调整及检测，提升相控阵天线近场测试的效率和进度，同时降低人工劳动强度，提高测试安全性。

如图4-图11所示，本实施例还提供对应的一种相控阵天线近场测试时姿态调整装置，包括：支撑平台2，水平调整模块4，方向调整模块3和用于安放相控阵天线的俯仰调整模块5。

所述水平调整模块4连接在所述支撑平台2上。所述方向调整模块3连接在所述水平调整模块4的输出端上。所述俯仰调整模块5连接在所述方向调整模块3的输出端上。

其中支撑平台2水平设置，支撑平台2用于起到支撑效果。水平调整模块4用于调整水平度，能够保证方向调整模块3和俯仰调整模块5保持水平状态，从而利于提高方向调整模块3和俯仰调整模块5的精度。其中方向调整模块3用于调整相控阵天线的水平朝向，俯仰调整模块5用于调整相控阵天线的俯仰角度，使得相控阵天线保持竖直状态。其中，暗室内设置有激光测距传感器，能够检测本姿态调整装置和相控阵天线的位置。其中俯仰调整模块5与天线直接连接，可实现天线大范围角度的调整以及在90°附近的精确调整。水平调整模块4实现天线翻滚角的小范围精确调整。方位调整模块实现天线方位角的小范围精确调整。

本实施例的技术方案具有如下效果，通过姿态调整装置可实现大型相控阵天线近场测试时在暗室中位置和姿态的调整，配合暗室中的激光测距传感器，可实现对天线姿态的精确化调整及检测，提升相控阵天线近场测试的效率和进度，同时降低人工劳动强度，提高测试安全性。

还包括AGV小车1，所述AGV小车1与所述支撑平台2的底端连接，通过所述AGV小车1带动所述支撑平台2行走。其中AGV小车1是指装备有电磁或光学等自动导航装置，能够沿规定的导航路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。AGV小车1为现有技术。通过AGV小车1方便带动支撑平台2移动，从而方便带动相控阵天线移动。

优选地，本实施例中，所述水平调整模块4包括翻滚平台8、旋转支座6和驱动部件，所述旋转支座6的一端与所述支撑平台2连接，所述翻滚平台8水平设置在所述支撑平台2上，所述翻滚平台8的一端的底面与所述旋转支座6的另一端铰接，所述驱动部件连接在所述支撑平台2上，所述驱动部件的输出端与所述翻滚平台8的另一端连接。通过驱动部件带动翻滚平台8的另一端上下移动，使得翻滚平台8绕旋转支座6为轴心进行转动，实现小范围的水平调节。

其中，翻滚平台8的一端的底面上设有转动座，所述旋转支座6的另一端与转动座通过转轴转动连接。

优选地，本实施例中，所述驱动部件包括螺旋升降机7、支撑座9和条形导轨10，所述条形导轨10设在所述翻滚平台8的另一端的底面上，所述支撑座9滑动连接在所述条形导轨10上，所述螺旋升降机7安装在所述支撑平台2上，所述螺旋升降机7的输出端与所述支撑座9转动连接，所述旋转支座6上设有用于检测所述翻滚平台8的倾斜角度的倾角传感器11。通过设置的螺旋升降机7方便带动翻转平台进行转动，调整水平度，通过倾角传感器11能够检测到翻滚平台8的倾斜角度度，从而方便控制螺旋升降机7带动翻滚平台8保持水平位置。其中螺旋升降机7的输出端顶动翻滚平台8时，由于支撑座9能够在条形导轨10上滑动，利于带动翻滚平台8的转动。

优选地，本实施例中，所述方向调整模块3包括驱动电机12、齿轮13和扇形齿条14，所述驱动电机12固定连接在所述翻滚平台8的上表面，所述齿轮13与所述驱动电机12的输出端连接，所述扇形齿条14与所述齿轮13啮合，所述扇形齿条14滑动设在所述翻滚平台8的上表面，所述俯仰调整模块5的底端与所述扇形齿条14固定连接。通过驱动电机12带动齿轮13转动，使得扇形齿条14沿圆弧方向进行移动，从而带动俯仰调整模块5进行转动。其中扇形齿条14设有两个，两个扇形齿条14均与俯仰调整模块5的底端连接，使得平衡性更好，其中一个扇形齿条14与齿轮13啮合。其中驱动电机12的输出端上设有减速器，使得齿轮13缓慢转动，从而带动俯仰调整模块5的转动的精度更高。

优选地，本实施例中，所述扇形齿条14上设有多个滑块16，所述翻滚平台8的上表面上固定设有弧形导轨15，多个所述滑块16滑动连接在所述弧形导轨15上。使得扇形齿条14能够在翻滚平台8上滑动，利于扇形齿条14与翻滚平台8的连接，使得俯仰调整模块5与翻滚平台8通过扇形齿条14连接，提高俯仰调整模块5的稳定性。

优选地，本实施例中，所述俯仰调整模块5包括底座、用于安装相控阵天线的固定座19、马达、丝杆螺母17和液压伸缩杆18，所述底座与所述方向调整模块3的输出端连接，所述丝杆螺母17连接在所述底座上，所述固定座19的一端与所述底座转动连接，所述液压伸缩杆18的一端与所述丝杆螺母17的输出端转动连接，另一端与所述固定座19转动连接，所述马达与所述丝杆螺母17传动连接，带动所述丝杆螺母17运转。利于调整相控阵天线的俯仰角度，调整范围广，精度高。

其中，当马达转动时，带动丝杆螺母17转动，使得液压伸缩杆18展开，通过液压伸缩杆18将固定座19撑起，从而实现在90度的范围内调整，调整范围广，当需要检测时，可将相控阵天线竖起，当不需要检测时，可将相控阵天线横置放置，利于对相控阵天线的保护。其中丝杆螺母17为现有技术。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

需要注意的是，本发明中的“包括”意指其除所述成分外，还可以包括其他成分，所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。