天线测试与指向演示系统、天线测试方法及天线指向演示方法与流程

1.本技术属于天线技术领域，具体涉及一种天线测试与指向演示系统、天线测试方法及天线指向演示方法。


背景技术：

2.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。
3.现有天线测试场地一般是针对通用天线产品的测试进行设计的。同时，由于天线在实际工作过程中还容易受天气、温度、湿度等多种不同环境因素的影响，因此目前天线在测试时通常采用在具一定尺寸大小的密闭空间(一般是暗室)内进行测试的方式。而在暗室环境下，针对天线的多种功能测试通常需要连接多个测试仪器的探头，而且还需连接多种线缆，由于在暗室条件下受空间限制，这些探头和线缆的安装和更换往往使得测试工作繁琐复杂，稍不注意还会造成探头错装或线缆绞绕，对天线测试工作造成极大影响。
4.相控阵天线由于其电扫描特性，可以快速建立波束，实现波束跟踪的效果，适用于快速移动的载体间通信，例如：飞行器等。
5.然而，现有天线测试技术中，针对相控阵天线的测量需要花费大量的人力物力和时间，环境搭建复杂。同时，目前还没有可以直接对相控阵天线通信效果进行直观演示的系统。


技术实现要素：

6.本技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
7.本技术提供的天线测试与指向演示系统，所述天线测试与指向演示系统包括微波暗室、设置于所述微波暗室内的多维运动部件以及设置于所述多维运动部件上的天线。
8.可选地，本技术实施例中，所述微波暗室对应的远场距离为12m。
9.可选地，本技术实施例中，所述多维运动部件的运动轨迹覆盖一个球面。
10.本技术另一个目的是提供一种天线测试方法，应用于上述的天线测试与指向演示系统，所述方法包括：控制所述天线测试与指向演示系统中的天线的工作状态为待测试状态；根据测试项设置测试条件，进行目标指标的测试；根据所述目标指标的测试，生成测试图表和测试报告。
11.可选地，本技术实施例中，所述目标指标的测试包括以下至少一项：增益、辐射方向图、副瓣电平、相扫方向波束跃度、任意功率的波束宽度、均值副瓣、零深、交叉极化。
12.本技术又一个目的是提供一种天线指向演示方法，应用于上述的天线测试与指向演示系统，所述方法包括：控制所述天线测试与指向演示系统中的天线的工作状态为待演
示状态；选择演示场景，启动演示操作；通过图形化输出演示结果。
13.与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：
14.本技术实施例提供的天线测试与指向演示系统针对相控阵天线的测试与指向演示需求进行设计，通过应用阵列开关大大简化了系统连线的复杂性，避免测试及指向演示过程中反复拆卸和连接电缆，便于使用，降低了后期维护的难度。系统采用专用的软件进行控制，实现测试和指向演示的功能，无需特制的夹具即可进行相控阵天线任意截面的远场特性测量，并能模拟指向演示运动过程中两个相控阵天线的通信情况。应用此系统可以更加准确、完整、高效的对相控阵天线进行测试，也可直观的对相控阵天线通信场景进行演示。
15.本技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术实施例提供的天线测试方法的示意图；
18.图2为本技术实施例提供的天线指向演示方法的示意图；
19.图3为本技术实施例提供的天线测试装置的结构示意图；
20.图4为本技术实施例提供的天线指向演示装置的结构示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
22.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
23.本技术实施例提供的天线测试与指向演示系统针对相控阵天线的测试与指向演示需求进行设计，通过应用阵列开关大大简化了系统连线的复杂性，避免测试及指向演示过程中反复拆卸和连接电缆，便于使用，降低了后期维护的难度。系统采用专用的软件进行控制，实现测试和指向演示的功能，无需特制的夹具即可进行相控阵天线任意截面的远场特性测量，并能模拟演示运动过程中两个相控阵天线的通信情况。应用此系统可以更加准确、完整、高效的对相控阵天线进行测试，也可直观的对相控阵天线通信场景进行演示。
24.下面结合附图和具体的实施例对本技术的技术方案进行详细的说明。
25.本技术提供一种天线测试与指向演示系统，该天线测试与指向演示系统包括：微波暗室、设置于所述微波暗室内的多维运动部件以及设置于所述多维运动部件上的天线。
26.可选地，本技术实施例中，天线测试与指向演示系统使用微波暗室作为测试环境，根据天线的性能，暗室的尺寸为5m
×
5m
×
20m，保证远场距离为12m；
27.可选地，本技术实施例中，上述多维运动部件为：工业机器人，其运动维度为六维，
运动轨迹均可覆盖一个球面，用以模拟高速运动的相控阵天线载体；系统共使用4台工业机器人，每个机器人上最多可固定5台相控阵天线；机器人运动自由度高，可以进行相控阵天线任意切面的方向图测试；
28.可选地，本技术实施例中，上述天线包括共6台相控阵天线，以及共一台标准增益喇叭天线。
29.可选地，本技术实施例中，系统使用的仪表为6台频谱仪和一台信号源；每台相控阵天线通过阵列开关实现与仪表的连接，测试及指向演示过程中通过阵列开关进行通道切换，避免测试及指向演示过程中反复拆卸和连接电缆；每台相控阵天线对应一台频谱仪，所有相控阵天线连接同一台信号源；仪表和相控阵天线之间采用低损耗射频电缆连接。
30.可选地，本技术实施例中，相控阵天线的供电使用1台直流电源供电，仪表和相控阵天线之间采用电源线连接。
31.可选地，本技术实施例中，所有仪表均布置在暗室内部，减小射频电缆的损耗以及电源线造成的压降，同时便于布线。
32.可选地，本技术实施例中，所有信号源、频谱仪、直流电源、相控阵天线、阵列开关、工业机器人等均通过以太网连接至交换机，由位于控制室的计算机进行控制；并根据各仪表设备类型和功能进行ip频段的划分。
33.可选地，本技术实施例中，测试软件及演示软件作为系统的顶层软件，实现对相控阵天线、信号源、频谱仪、直流电源、相控阵天线、阵列开关、工业机器人等仪表及设备进行控制；软件对相控阵天线各通道幅度相位参数的独立配置、调整，能够对不同通信模式的通信能力进行评估。
34.可选地，本技术实施例中，测试软件采用通用编程语言对远场测量的设备编程控制，对机器人的运动方式进行控制，对仪表的状态进行控制，由用户自由定义测试切面后，进行自动测试；测试过程中，机器人每运动到指定姿态，软件从仪表中抓取数据进行关联存储；数据采用开放数据结构和数据存储类型，提供专用的或者用户定义的程序实现数据的直接存取；测试项包括：增益、辐射方向图、副瓣电平、相扫方向波束跃度、任意功率的波束宽度、均值副瓣、零深、交叉极化等指标。
35.测试完成后，测试软件可图形化呈现测试结果，并能实现参数在各种天线坐标系下的显示和处理，包括az/el、el/az、theta/phi、ludwg2、ludwg3等；且各种坐标系可自由切换；若干测量结果可同时显示在一个界面中，进行对比；并可直接以图表形式输出结果，用于生成测试报告；
36.演示软件可控制机器人，完成平移以及旋转动作，模拟高速运动的天线载体；同时控制相控阵天线波束指向，使处于发射状态和接收状态的两个相控阵天线始终保持通信；由于相控阵天线不包含算法部分，所有运动轨迹及指向控制可以按照预先指定的演示方案进行设计。
37.如图1所示，本技术实施例提供的天线测试方法，应用于如上述实施例所述的天线测试与指向演示系统，该天线测试方法包括下述的步骤101至步骤103。
38.步骤101、天线测试装置控制所述天线测试与指向演示系统中的天线的工作状态为待测试状态。
39.步骤102、天线测试装置根据测试项设置测试条件，进行目标指标的测试。
40.步骤103、天线测试装置根据所述目标指标的测试，生成测试图标和测试报告。
41.可选地，本技术实施例中，所述目标指标的测试包括以下至少一项：增益、辐射方向图、副瓣电平、相扫方向波束跃度、任意功率的波束宽度、均值副瓣、零深、交叉极化。
42.可选地，本技术实施例中，将待测相控阵天线固定于多维运动部件上，并完成所有电缆的连接以及仪表和设备的上电。
43.可选地，本技术实施例中，使用计算机配置相控阵天线的工作状态至待测试的状态。
44.可选地，本技术实施例中，使用计算机配置多维运动部件到测试基准状态。
45.可选地，本技术实施例中，使用计算机配置仪表至待测试的工作状态。
46.可选地，本技术实施例中，根据测试项设置测试条件，进行增益、辐射方向图、副瓣电平、相扫方向波束跃度、任意功率的波束宽度、均值副瓣、零深、交叉极化等指标的测试。
47.可选地，本技术实施例中，在测试软件中生成测试图标及测试报告。
48.如图2所示，本技术实施例提供的天线指向演示方法，应用于如上述实施例所述的天线测试与指向演示系统，该天线指向演示方法包括下述的步骤201至步骤203。
49.步骤201、天线指向演示装置控制所述天线测试与指向演示系统中的天线的工作状态为待演示状态。
50.步骤202、天线指向演示装置选择演示场景，启动演示操作。
51.步骤203、天线指向演示装置通过图形化输出演示结果。
52.可选地，本技术实施例中，将待测相控阵天线固定于多维运动部件上，并完成所有电缆的连接以及仪表和设备的上电。
53.可选地，本技术实施例中，使用计算机配置相控阵天线的工作状态至待测试的状态。
54.可选地，本技术实施例中，使用计算机配置多维运动部件到测试基准状态。
55.可选地，本技术实施例中，使用计算机配置仪表至待测试的工作状态。
56.可选地，本技术实施例中，选择演示场景，启动演示。
57.可选地，本技术实施例中，图形化输出演示结果。
58.如图3所示，本技术实施例提供的天线测试装置20包括：控制模块21、测试模块22和生成模块23。其中，所述控制模块21，用于控制所述天线测试与指向演示系统中的天线的工作状态为待测试状态；所述测试模块22，用于根据测试项设置测试条件，进行目标指标的测试；所述生成模块23，用于根据所述目标指标的测试，生成测试图标和测试报告。
59.在一种可能的实现方式中，所述目标指标的测试包括以下至少一项：增益、辐射方向图、副瓣电平、相扫方向波束跃度、任意功率的波束宽度、均值副瓣、零深、交叉极化。
60.如图4所示，本技术实施例提供的天线指向演示装置30包括：控制模块31、选择模块32和输出模块33。其中，所述控制模块31，控制所述天线测试与指向演示系统中的天线的工作状态为待演示状态；所述选择模块32，选择演示场景，启动演示操作；所述输出模块33，通过图形化输出演示结果。
61.本技术实施例提供的天线测试与指向演示系统针对相控阵天线的测试与指向演示需求进行设计，通过应用阵列开关大大简化了系统连线的复杂性，避免测试及指向演示过程中反复拆卸和连接电缆，便于使用，降低了后期维护的难度。系统采用专用的软件进行
控制，实现测试和指向演示的功能，无需特制的夹具即可进行相控阵天线任意截面的远场特性测量，并能模拟演示运动过程中两个相控阵天线的通信情况。应用此系统可以更加准确、完整、高效的对相控阵天线进行测试，也可直观的对相控阵天线通信场景进行演示。
62.尽管本技术的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本技术的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本技术并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。