[發明專利]便攜式定向測試天線及其使用方法

在審

• 申請號: 202011447666.3
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112462184A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 王書寶;白澤剛;屈斌斌;韓冰;姚宏;侯跳;葉星;趙玉柱
• 申請（專利權）人: 中國西安衛星測控中心
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R1/02;G01S7/40;G01S19/21;H01Q1/12;H01Q1/24;H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q3/04;H01Q15/14
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 呂湘連

1.便攜式定向測試天線，其特征在于，主要由天線/饋源結構(圖2)、方位-俯仰組合(圖4)、可伸縮腳架(圖6)等三大部件組成。

所述天線/饋源結構(圖2)主要包括微波信號接收裝置與信號饋線傳輸裝置；所述微波信號接收裝置由天線反射面(1)、寬頻帶饋源(2)、饋源支架(3)組成；寬頻帶饋源(2)通過螺栓固定在饋源支架(3)前端，喇叭口朝向反射面(1)，反射面(1)通過快拆螺釘(4)安裝在饋源支架(3)另一端，所采用的饋源反射面式接收天線能夠提高接收增益，配合專用的低噪聲場放(6)，使系統的最小接收靈敏度門限相比手持式隔板極化器天線有很大的提高，在測試頻率范圍內可提供明確的方向圖，指向接收信號最強的方向；

所述信號饋線傳輸裝置主要有由極化切換開關(5)、場放(6)、頻段切換開關(7)與RF電纜組成，饋源結構(2)接收到的信號電磁分量為線極化(水平、垂直極)、圓極化(左旋、右旋)(圖1)，饋源波導同軸接頭連接的RF電纜與與射頻極化切換開關(5)連通，選擇V-POL與H-POL(圖1)其中的1路，經過頻段場放LAN(6)放大后送給頻段切換射頻開關(7)，最后饋給便攜頻譜儀進行信號分析。所述以上組成具有低旁瓣特性、較小回波損耗特征的微波信號接收裝置，信號幅度等特征的變化對信號來源方向有明顯的關聯，滿足鑒別干擾方向的要求。為了減少重量及方便拆裝，天線反射面(1)表面采用金屬化碳纖維鋁蜂窩夾層結構，此結構強度高、剛性好、重量輕、工藝較為成熟，表面精度及指標均能達到工程應用要求。

所述方位-俯仰組合(圖4)主要包括開關置物臺(8)、反射面安裝盤(9)、俯仰調整手桿(10)、方位刻度盤(11)、方位手搖輪(12)、支架安裝固定卡座(13)、俯仰軸(14)、俯仰刻度盤(15)、方位軸承(16)、方位減配孔平臺(17)、大齒輪(18)、小齒輪(19)、方位輸入軸(20)。開關置物臺(8)正前面與反射面安裝盤(9)固定在一起，開關置物臺(8)后端底部平面與俯仰調整手桿(10)上部相連接，開關置物臺(8)前端底部通過俯仰刻度盤(15)旋轉軸與俯仰軸(14)相連接。開關置物臺(8)通過俯仰調整手桿(10)的旋轉絲道伸縮以俯仰刻度盤(15)旋轉軸為支點上下運動，從而帶動天線/饋源結構(圖2)實現俯仰角度的調整，俯仰刻度盤(15)實現俯仰位置的角度量化。俯仰調整手桿(10)與俯仰軸(14)下部固定在方位減配孔平臺(17)，考慮天線反射器的重心位置，在滿足運動空間的條件下，安排旋轉軸的位置，使俯仰轉動部分的重心盡可能位于俯仰軸(14)附近，以減小配重重量，達到減輕重量，減小慣量的目的。方位減配孔平臺(17)內部嵌套軸承(16)，采用帶有內齒圈回轉軸承，軸承內圓帶有內齒，是作為方位傳動機構的末級大齒輪，這種軸承與大齒輪一體的設計提高了傳動剛度和精度，使結構更為合理緊湊，方位傳動鏈為單鏈驅動。方位減配孔平臺(17)上層外圈有制成一體的方位大齒輪(18)并帶有角度位置標記點，下層外圈鐫刻方位刻度盤(11)與支架安裝固定卡座(13)固定在一起，小齒輪(19)齒面與大齒輪(18)互相嚙合，小齒輪(19)嵌套在方位輸入軸(20)上，方位輸入軸(20)兩端通過固定在方位減配孔平臺(17)一側的2個軸承可自由轉動，其一端配有方位手搖輪(12)。轉動方位手搖輪(12)帶動方位輸入軸(20)以兩端軸承為支點轉動，從則帶動了小齒輪(19)嚙合大齒輪(18)，最終實現了方位減配孔平臺(17)運轉，間接實現了俯仰機構及天線/饋源結構(圖2)的整體方位360°轉動，方位大齒輪(18)角度位置標記點隨著方位減配孔平臺(17)的轉動實時對應方位刻度盤(11)不同的角度編碼刻線，以實現方位位置的角度量化，傳動精度與俯仰傳動鏈同樣靠齒輪制造精度保證，實現人工操作。手搖輪(12)的配備增加了干擾源測試尋找過程的便捷、準確，可以更好的回轉、定位；配套的方位/俯仰刻度盤(11)、(15)在干擾源的檢測過程中能夠以角度的方式更準確直觀的顯示出干擾方向，操作簡單、方便快捷。

所述伸縮三角支架主要由三角板(21)、伸縮卡扣(22)、活頁支撐墊(23)、方位轉臺卡座(24)等組成。方位轉臺卡座(24)底部安裝3根內外兩層組成的支架桿，鋼化鋁三角板(21)安裝在外層支架桿最下端，用以固定3個支架的張開角度，以增強三角支架支撐的鋼性和穩定度，內層支架底部加裝了活頁支撐墊(23)，能更好的適應室外復雜地形的放置，可進一步增加穩定性，整體構件選用輕質材料鈦合金、碳纖維等，提高了結構剛度和成品率，也有利于減重。

所述天線/饋源結構(圖2)信號接收裝置以卡扣的方式安裝在方位-俯仰平臺組合支架安裝盤(9)上。所述信號饋線傳輸裝置極化切換開關(5)、場放(6)、頻段切換開關(7)信號固定在方位-俯仰組合開關置物臺(8)上，所述方位-俯仰平臺組合通過其底部支架安裝固定卡座(13)置于可伸縮腳架之方位轉臺卡座(24)上。

2.如權利要求1所述便攜式定向測試天線的使用方法，包括如下步驟：

1)、選擇測量點位置，調整可伸縮三腳架支架及活頁支撐墊(23)，使方位轉臺卡座(24)保持水平穩定狀態，固定卡扣三角板(21)，保持三腳架支架開合角度使其更加穩定在測試定點，不晃動。將方位-俯仰平臺組合底部支架安裝固定卡座(13)安裝到可伸縮腳架之方位轉臺卡座(24)上，使方位-俯仰平臺組合(圖4)垂直支架安裝固定卡座(13)工作面，轉動方位-俯仰平臺組合(圖4)至方位刻度盤(11)0°度位置于正北方向，鎖緊快拆螺絲，保證方位-俯仰平臺組合(圖4)安裝牢固，上下不竄動，左右不晃動。手動旋轉俯仰調整手桿(10)置俯仰刻度盤(15)指向水平0°位置，然后將天線/饋源結構(圖2)信號接收裝置以卡扣的方式安裝在方位-俯仰平臺組合支架安裝盤(9)上，連通信號射頻線纜，此時天線指向位置為(AZ:0°、EL：0°)。

2)、將便攜式頻譜儀接入頻段切換開關(7)信號輸出口，開機后，設置便攜式頻譜儀相應排查的干擾源參數(中心頻率、帶寬、VBW、RBW等)，根據排查干擾信號的特征通過極化切換開關(5)進行垂直、水平極化(圖1)選擇，至此，測量鏈路搭建完畢。

3)、全方位干擾測試時，天線指向位置俯仰保持0°，正時針方向轉動方位手搖輪(12)，方位在AZ：0°-360°旋轉一周，在便攜式頻譜儀上觀察信號頻譜的變化，通過射頻開關的組合切換進行極化(5)、頻段(7)的切換，此時方位刻度盤(11)與俯仰刻度盤(7)的指向顯示天線角度位置，發現并記錄干擾信號特征頻譜，包括方位角AZ、俯仰角EL、信號幅度、信號帶寬、具體頻點信息，特別是影響域比較大的干擾信號頻譜，方便下一步查找定位分析。

4)、旋轉俯仰調整手桿(10)，使俯仰刻度盤(7)指向某一角度a，天線指向位置俯仰保持角度a，重復步驟3，完成測試記錄。

5)、依照干擾信號特征，通過順時針、逆時針方向調整旋轉俯仰調整手桿(10)，使天線俯仰指向位置逐步提高或減小角度，重復步驟4，直至所需排查的空域測試完畢。

6)、對發現干擾信號的具體參量，進行初步甄別分析，對重要空域的干擾信號，根據記錄干擾信號的特征、方位角AZ、俯仰角EL進行二次復測或多次回轉復測，進一步詳細分析。

7)、對局部區域測試時，可通過固定俯仰角度，轉動方位手搖輪(12)使方位天線角度在區間范圍內完成測試，然后再通過天線俯仰指向位置逐步提高或減小角度，方位天線角度區間范圍保持不變完成區域測試，最后按照步驟6完成干擾信號的詳細分析。

8)、定點長時間干擾信號監測時，轉動方位手搖輪(12)、旋轉俯仰調整手桿(10)至已知的方位角AZ、俯仰角EL，可使天線/饋源結構(圖2)信號接收裝置長時間指向特定方向，不需要人為干預就可長時間穩定進行干擾信號頻譜變化的監測。