[實用新型]兩自由度天線測試機器人

有效

• 申請號: 201120398228.2
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN202259692U
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 王志勝;胡洲;陳照海;宋飛飛;劉建中;劉小芳
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01Q3/08
• 分類號: H01Q3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型設計一種保持相位中心不變的兩自由度天線測試機器人，屬于常規天線測試領域。

背景技術

天線是無線設備發射和接收無線電信號必不可少的設備，它的優劣直接影響無線設備性能的好壞，對天線性能的測試有著重要的影響。在天線測試過程中需要對天線的極化角、俯仰角進行精確定位，以測試天線在空間各個方向接收無線電信號的能力。最原始的天線測試通過人工手動進行，其測量周期長、誤差大，因此需要有專門的測試系統對天線性能進行測試，后來改用電動轉臺調節天線的極化角和俯仰角。

為了保證相位中心不變，通常俯仰運動需要采用圓弧導軌部件，使其可以旋轉0～90度。該設備存在如下不足：其一，整個設備采用金屬部件構造，在天線周邊范圍內存在的金屬部件越多，對天線測試造成的干擾就越大；其二，設備部件龐大，制造成本高，安裝調試困難。

鑒于傳統電動轉臺的不足，本發明摒棄圓弧導軌方案，采用機器人的俯仰運動加補償運動方法等效實現傳統電動轉臺的俯仰運動，同時保證相位中心不變。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種無圓弧導軌，對天線測試影響小的測試設備，該設備可以完全取代正在使用的基于圓弧導軌的天線測試轉臺。

本實用新型公開一種保持相位中心不變的兩自由度天線測試機器人，其特征在于：機器人主體支架上裝配有方位運動模塊，俯仰運動模塊和補償運動模塊。方位運動模塊由方向軸驅動系統，方位軸位置檢測傳感器，方位軸電氣限位裝置組成；俯仰運動模塊由俯仰軸驅動系統，俯仰軸角位置檢測傳感器，俯仰軸電氣限位裝置組成，俯仰軸運動通過皮帶裝置傳動；補償運動模塊由補償軸驅動系統，補償軸角位置檢測傳感器，補償軸電氣限位裝置，補償連接臂，水平導軌，垂直導軌組成；天線安裝支架上安裝有被測天線。

兩自由度天線測試機器人主體支架完全由環氧樹脂精確加工而成，沒有任何金屬部件。

機器人的方位軸驅動系統，俯仰軸驅動系統，補償軸驅動系統采用高性能直流力矩電機和高精度減速裝置裝配組合而成；除此之外，所有傳動部件采用陶瓷軸承和尼龍螺釘等非金屬元件構成，減小機器人對天線測試信號的干擾。

方位軸角位置檢測傳感器，俯仰軸角位置檢測傳感器和補償軸角位置檢測傳感器全部采用14位高精度絕對式光電編碼器采集各軸角位置信號，確保對各運動軸的測量精度在0.1度以內，該傳感器采用RS485總線進行信號傳輸。

補償運動模塊通過補償連接臂補償俯仰運動造成的天線相位中心偏移，以滿足天線測試過程中天線相位中心必須保持不變的要求。

采用高靈敏度光電開關檢測各軸運動極限位置，為機器人運動軸提供電氣限位保護，保證機器人在各種工況下的安全性，機器人不會發生意外飛車情況。

本實用新型公開的裝置的優點描述如下：

(1)高仿真性。由于環氧樹脂、陶瓷軸承、尼龍螺釘等非金屬材料對微波的反射作用極小，所以用這類材料構成的裝置非常適合運用在微波天線測試領域。使用環氧樹脂作為轉臺主體結構材料，可以保證在不影響結構強度的前提下，對天線性能測試結果的置信度在傳統方法的基礎上提高5％左右。

(2)輕便性。由于環氧樹脂和尼龍這些復合材料相比鋼鐵的密度低很多，加上兩自由度天線測試機器人結構緊湊，使得兩自由度天線測試機器人整機結構重量只有傳統轉臺的一半，方便運輸、安裝和調試。

(3)精確性。嚴格的結構設計保證對相位中心偏差補償十分精確，使安裝在機器人上的天線始終保持相位中心不變。在實際運行中，相位中心誤差保證在半徑不大于1毫米的球形空間內。

(4)經濟性。傳統電動天線測試轉臺采用圓弧導軌作為俯仰軸，成本高昂，本實用新型采用補償方案等效實現俯仰角位置的調節，使成本大幅降低。大約為傳統方法的二分之一。

附圖說明

圖1為俯仰軸為0°時，兩自由度天線測試機器人側視圖

1：轉臺主體安裝架，2：方向軸驅動系統，3：方位軸角位置檢測傳感器，4：方位軸運動限位裝置，5：俯仰軸驅動系統，6：俯仰軸角位置檢測傳感器，7：俯仰軸運動限位裝置，8：補償軸驅動系統，9：補償軸角位置檢測傳感器，10：補償軸運動限位裝置，11：俯仰軸補償連接臂，12：天線安裝支架，13：俯仰運動皮帶傳動裝置，14：水平導軌，15：垂直導軌，16：被測天線。

圖2為俯仰軸為90°時，兩自由度天線測試機器人前視圖

具體實施方式