[發明專利]基于機械臂的天線測試系統、方法及裝置

有效

• 申請號: 202011063189.0
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN111965439B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 張金平;鄧曄;李斌;馬天野
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十四研究所
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10;G01R1/04
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 熊敏敏;高嬌陽

本發明屬于天線微波技術領域，公開了一種基于機械臂的天線測試系統、方法及裝置，所述系統用于對待測天線6進行測試，包括：天線架設平臺1、機械臂2、機械臂控制機柜5，測試探頭7，矢量分析儀8；協同控制機柜10，所述協同控制機柜10接收數據處理子系統的工作指令，將工作指令轉換為定時控制時序輸出至機械臂控制機柜5和矢量分析儀8；數據處理子系統，與機械臂控制機柜5、矢量分析儀8、協同控制機柜10協同完成測試采樣點的定位及測試采樣點微波信號的采集。采用本發明能夠實現對待測天線的近、中、遠場測試，滿足毫米波頻段天線及陣列所需的高精度、高效率、多模式、可編程和低成本的方向圖測試需求。

技術領域

本發明屬于天線微波技術領域，具體涉及一種基于機械臂的天線測試、方法及裝置。

背景技術

隨著應用需求的不斷發展，使用毫米波頻段進行雷達探測、通信的電子系統日益增多。此類電子系統往往使用無源或有源天線以支撐其較高的性能需求，如何快速、準確地測試評價這類毫米波天線的性能，成為當前天線測試研究中需要解決的難題。

傳統上獨立線單元的方向圖性能測試主要通過遠場測試法來進行。在毫米波波段，此類小型天線的遠場距離一般在數十厘米。近年來，隨著芯片及封裝技術的發展，基于多芯片封裝技術的收發組件集成乃至整個有源子陣的集成的應用，直接推動了毫米波波段有源陣列在探測、通信系統中的應用。

對于有源陣列天線而言，其方向圖性能的測試往往還需要先進行通道性能的校準，這需要采用平面近場或中場測試法來進行。近場測試距離一般在距離天線數毫米至數厘米范圍內，而中場測試距離則與陣列單元的遠場距離相當，為數十厘米。

目前，毫米波天線的方向圖性能測試，鑒于其尺寸小、測試定位精度要求高，仍主要以遠場測試法為主(如Xian-Ming?Qing,etc.,Measurement?Setups?for?MillimeterWave?Antennas?at?60/140/270GHz?Bands,The?2014?International?Workshop?onAntenna?Technology,pp.281-284.所公開的遠場測試法)。毫米波遠場測量系統由于體積較大、測試自由度少、各類測試場景可調節靈活性差，無法滿足毫米波陣列所需的近場測試需要；而傳統的平面近場測量系統，不僅成本高，同時由于其伺服運動軌跡單一，又無法兼顧遠場測量需要。因此，在毫米波天線研制過程中，迫切需要一種能夠對待測天線進行近、中、遠場測試的毫米波天線測試系統。

隨著機器人技術的發展，協作型機器人(例如多軸協作機械臂)作為一種新型機器人，具有安裝快速、部署靈活、編程簡單、協作性與安全性好、綜合成本低等優勢，能與測試操作人員在同一空間中進行近距離互動，同時進行高精度、高重復性工作。因此，在毫米波天線測試領域，通過采用多軸協作機械臂來替代傳統天線方向圖性能測試系統中的轉臺或掃描架，可為高頻段毫米波波段天線及陣列方向圖性能測試與評價提供一種新的高效、低成本解決方案。但是，多軸協作機械臂的運動、停止需與高頻段毫米波天線測試系統的射頻采集協同，否則會出現多軸協作機械臂到達采樣點的時刻與射頻系統對該采樣點進行采集的時刻不同，從而射頻系統進行采集時多軸協作機械臂所在的位置與機械臂應到達的采樣點位置不匹配，造成測試結果不準確的問題。

發明內容

本發明目的是：針對現有技術的不足，提供一種基于機械臂的天線測試系統、方法及裝置，能夠實現對待測天線的近、中、遠場測試，滿足毫米波頻段天線及陣列所需的高精度、高效率、多模式、可編程和低成本的方向圖測試需求。

具體地說，本發明是采用以下技術方案實現的。

一方面，本發明提供一種基于機械臂的天線測試系統，用于對待測天線6進行測試，包括伺服子系統、射頻子系統、協同控制機柜10和數據處理子系統，其中：

伺服子系統，所述伺服子系統包括天線架設平臺1，安裝在天線架設平臺1上的機械臂2，以及根據數據處理子系統的指令移動機械臂2的機械臂控制機柜5；所述待測天線6固定在天線架設平臺1上；