專利名稱：一種微波暗室性能測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電磁兼容性領(lǐng)域，具體涉及一種微波暗室性能測量方法。
背景技術(shù)：
微波暗室是開展微波天線測量、RCS測量、電磁兼容測量的重要試驗設(shè)施。微波暗室靜區(qū)的反射率電平、場均勻性等性能指標(biāo)對微波暗室內(nèi)的試驗測量具有重大的影響。因此，在暗室建成后的驗收或在使用過程中的定期檢查，都需要測量靜區(qū)的性能指標(biāo)。通常微波暗室性能測量系統(tǒng)主要包括微波信號發(fā)射部分、微波信號接收部分、運動掃描部分、數(shù)據(jù)采集和分析部分等。微波暗室性能測量是一個系統(tǒng)工程，為了使實現(xiàn)對各部分的良好控制，保證系統(tǒng)協(xié)調(diào)地工作，需要一個系統(tǒng)控制方案。通常暗室測量由人工完成，對各部分的控制也是人工實現(xiàn)，不僅工作量大，耗時長，測量重復(fù)性和準(zhǔn)確度也無法保證
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種微波暗室性能測量方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對微波暗室靜區(qū)性能的自動測量。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為一種微波暗室性能測量方法，其特征在于采用微波暗室性能測量系統(tǒng)，系統(tǒng)包括測試臺架和控制設(shè)備，其中測試臺架包括用于升降和旋轉(zhuǎn)發(fā)射天線的發(fā)射天線臺架，以及用于在三維空間內(nèi)移動和旋轉(zhuǎn)接收天線的接收天線臺架；控制設(shè)備包括處理器、激光測距傳感器、控制測試臺架中各運動部件運動的步進(jìn)電機、信號源和信號接收裝置；激光測距傳感器設(shè)置在控制測試臺架上用于獲得發(fā)射天線和接收天線的具體位置信息，并傳輸給處理器；處理器通過步進(jìn)電機驅(qū)動器驅(qū)動各步進(jìn)電機、驅(qū)動信號源控制發(fā)射天線發(fā)射信號、通過信號接收裝置接收接收天線的信號、并對發(fā)射和接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；
將發(fā)射天線、發(fā)射天線臺架和信號源設(shè)置在微波暗室的發(fā)射區(qū)域，將接收天線、接收天線臺架和信號接收裝置設(shè)置在微波暗室靜區(qū)位置；
根據(jù)微波暗室性能分析試驗的需要，設(shè)置所需測量的靜區(qū)參數(shù)、測量頻率、信號源功率、接收天線的掃描軌跡和運動速度、收發(fā)天線的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度；
根據(jù)所設(shè)置的信號源功率驅(qū)動信號源，根據(jù)所設(shè)置的接收天線的掃描軌跡和運動速度、及收發(fā)天線的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動各步進(jìn)電機控制各運動部件運動，根據(jù)測量頻率控制信號接收裝置接收接收天線的信號并存儲。按上述方案，所述的發(fā)射天線臺架包括豎直的發(fā)射天線升降直軌，發(fā)射天線升降直軌的頂部設(shè)有發(fā)射天線旋轉(zhuǎn)臺，發(fā)射天線設(shè)置在發(fā)射天線旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)面上；接收天線臺架包括水平的接收天線平移直軌和豎直的接收天線升降直軌，接收天線升降直軌的頂部設(shè)有接收天線旋轉(zhuǎn)臺，接收天線設(shè)置在接收天線旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)面上；豎直的接收天線升降直軌整體在接收天線平移直軌上運動；所述的運動部件包括發(fā)射天線升降直軌、接收天線平移直軌、接收天線升降直軌、發(fā)射天線旋轉(zhuǎn)臺和接收天線旋轉(zhuǎn)臺；所述的激光測距傳感器設(shè)置在各直軌兩端。按上述方案，所述的接收天線平移直軌包括至少2根相互平行的運動直軌，記為y方向運動直軌，在I方向運動直軌上架設(shè)有與其垂直的至少2根相互平行的運動直軌，記為X方向運動直軌，在X方向運動直軌上架設(shè)有運動平臺，運動平臺可沿X方向運動直軌運動，且運動平臺可隨X方向運動直軌沿I方向運動直軌運動，X方向運動直軌和I方向運動直軌均設(shè)在水平面上，所述的接收天線升降直軌底端與運動平臺固定連接。按上述方案，所述的測試臺架采用MC尼龍材料制成。按上述方案，所述的y方向運動直軌和X方向運動直軌的兩端各設(shè)有限位保護(hù)開關(guān)，限位保護(hù)開關(guān)由處理器控制。本發(fā)明的有益效果為1、采用本方法，發(fā)射天線和接收天線共有八個自由度運動方式，可以靈活地運用于微波暗室沿不同掃描軌跡進(jìn)行測量，可以用于完整地測量微波暗室靜區(qū)反射電平、交叉極化特性、多路徑損耗均勻性、場均勻性等性能指標(biāo)；采用計算機自動控制發(fā)射天線和接收天線的運動方式，并控制信號源和信號接收裝置的工作狀態(tài)，一次設(shè)定多個頻率、多個不同方向的軌跡后可以自動測量并自動存儲測量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)微波暗室靜區(qū)反射率電平、交叉極化特性、多路徑損耗均勻性、場均勻性性能指標(biāo)的自動測量，提高了測量效率，并減少了由于人工干預(yù)所產(chǎn)生的測量誤差，測量準(zhǔn)確度高。2、測試臺架采用高精度直軌技術(shù)，并采用高強度、低散射、自潤滑的MC尼龍材料作為臺架主體，減小了測試臺架對空間微波場的影響，提高了運行穩(wěn)定性和測量準(zhǔn)確性。3、在7方向運動直軌和X方向運動直軌的兩端設(shè)置限位開關(guān)，當(dāng)不同方向的運動平臺在軌道上運行 至兩端碰到限位開關(guān)時，運動平臺即斷電停止運動，反向通電后才能再反向運動，以保護(hù)測試臺架因意外運行超出軌道而損壞或造成人員傷害。


圖1為本發(fā)明一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明一實施例的控制框圖。圖中1.發(fā)射天線升降直軌,2.發(fā)射天線旋轉(zhuǎn)臺，3.發(fā)射天線,4. y方向運動直軌，5. X方向運動直軌，6.運動平臺，7.接收天線升降直軌,8.接收天線旋轉(zhuǎn)臺，9.接收天線，10.底腳，11.處理器，12.步進(jìn)電機驅(qū)動器，13.信號源，14.信號接收裝置，15.電纜，16.激光測距傳感器，17.限位保護(hù)開關(guān)。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本微波暗室性能測量系統(tǒng)包括測試臺架和控制設(shè)備，圖1為本發(fā)明一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明一實施例的控制框圖。測試臺架(本實施例中測試臺架采用MC尼龍材料制成)包括用于升降和旋轉(zhuǎn)發(fā)射天線的發(fā)射天線臺架，以及用于在三維空間內(nèi)移動和旋轉(zhuǎn)接收天線的接收天線臺架；發(fā)射天線臺架位于微波暗室的發(fā)射區(qū)域，接收天線臺架位于微波暗室靜區(qū)位置?？刂圃O(shè)備包括處理器11 (本實施例中為計算機)、激光測距傳感器16、控制測試臺架中各運動部件運動的步進(jìn)電機、信號源13和信號接收裝置14 (本實施例中為頻譜分析儀)；激光測距傳感器16設(shè)置在控制測試臺架上用于獲得發(fā)射天線和接收天線的具體位置信息，并傳輸給處理器11 ;處理器11通過步進(jìn)電機驅(qū)動器12驅(qū)動各步進(jìn)電機、驅(qū)動信號源13控制發(fā)射天線發(fā)射信號、通過信號接收裝置接收接收天線的信號、并對發(fā)射和接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理?？刂圃O(shè)備中各部件通過電纜15連接，電纜15選用低損耗電纜。本實施例中，發(fā)射天線臺架包括豎直的發(fā)射天線升降直軌1，發(fā)射天線升降直軌I的頂部設(shè)有繞發(fā)射天線升降直軌I旋轉(zhuǎn)的發(fā)射天線旋轉(zhuǎn)臺2，發(fā)射天線3設(shè)置在發(fā)射天線旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)面上；接收天線臺架包括水平的接收天線平移直軌和豎直的接收天線升降直軌7，接收天線升降直軌7的頂部設(shè)有繞接收天線升降直軌7旋轉(zhuǎn)的接收天線旋轉(zhuǎn)臺8，接收天線9設(shè)置在接收天線旋轉(zhuǎn)臺8的旋轉(zhuǎn)面上；豎直的接收天線升降直軌7整體在接收天線平移直軌上運動；所述的運動部件包括發(fā)射天線升降直軌1、接收天線平移直軌、接收天線升降直軌7、發(fā)射天線旋轉(zhuǎn)臺2和接收天線旋轉(zhuǎn)臺8 ;所述的激光測距傳感器16設(shè)置在各直軌兩端。接收天線平移直軌下端接有底腳10。接收天線平移直軌包括至少2根相互平行的運動直軌，記為I方向運動直軌4，在y方向運動直軌4上架設(shè)有與其垂直的至少2根相互平行的運動直軌，記為X方向運動直軌5，在X方向運動直軌5上架設(shè)有運動平臺6，運動平臺6可沿X方向運動直軌5運動，且運動平臺6可隨X方向運動直軌5沿y方向運動直軌運動4,X方向運動直軌5和y方向運動直軌4均設(shè)在水平面上，所述的接收天線升降直軌7底端與運動平臺6固定連接。所述的y方向運動直軌4和X方向運動直軌5的兩端各設(shè)有限位保護(hù)開關(guān)17。接收天線旋轉(zhuǎn)臺側(cè)向還可以設(shè)置固定支架，接收天線固定在固定支架上，固定支架除了可隨接收天線旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)外，還可以通過人工控制，改變水平方向指向角，和俯仰方向指向角，以便接收天線指向微波暗室不同的墻壁面。

本系統(tǒng)中發(fā)射天線臺架、發(fā)射天線3和微波信號源13共同構(gòu)成測量系統(tǒng)信號發(fā)射部分；接收天線臺架、接收天線9和信號接收裝置16 (本實施例中即頻譜分析儀)共同構(gòu)測量系統(tǒng)信號掃描接收部分；處理器11、步進(jìn)電機及其驅(qū)動和四組激光測距裝置16組成測試系統(tǒng)的控制部分。本系統(tǒng)的信號發(fā)射部分位于微波暗室的發(fā)射區(qū)域，用于產(chǎn)生測量所需的微波信號，由測量系統(tǒng)的控制部分對發(fā)射天線的高度、發(fā)射頻率、發(fā)射功率、極化方式等進(jìn)行控制。所述測量系統(tǒng)的信號掃描接收部分位于微波暗室靜區(qū)位置，用于監(jiān)測微波暗室靜區(qū)內(nèi)不同掃描軌跡線(Χ、γ、ζ)、不同頻率、不同極化方式、不同方向的空間場強信號，由測量系統(tǒng)控制部分控制接收天線掃描軌跡，并采集接收天線接收的空間微波場強信號和接收天線的位置信號。接收天線平移直軌由底腳10支撐架空，可在接收天線平移直軌下方敷設(shè)吸波材料，減小地面反射影響。通過測量控制軟件，設(shè)置所需測量的靜區(qū)參數(shù)、測量頻率、信號源功率、接收天線Χ/Υ/Ζ三個方向的掃描軌跡、運動速度、收發(fā)天線旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度、數(shù)據(jù)存儲文件夾等參數(shù)，啟動測試程序，即可自動完成暗室性能測量；通過測控軟件的數(shù)據(jù)處理模塊，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即可完成測試數(shù)據(jù)的分析，形成測試結(jié)果數(shù)據(jù)表格。本方法將發(fā)射天線、發(fā)射天線臺架和信號源設(shè)置在微波暗室的發(fā)射區(qū)域，將接收天線、接收天線臺架和信號接收裝置設(shè)置在微波暗室靜區(qū)位置；根據(jù)微波暗室性能分析試驗的需要，設(shè)置所需測量的靜區(qū)參數(shù)、測量頻率、信號源功率、接收天線的掃描軌跡和運動速度、收發(fā)天線的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度；根據(jù)所設(shè)置的信號源功率驅(qū)動信號源，根據(jù)所設(shè)置的接收天線的掃描軌跡和運動速度、及收發(fā)天線的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動各步進(jìn)電機控制各運動部件運動，根據(jù)測量頻率控制信號接收裝置接收接收天線的信號并存儲。本實施例中，發(fā)射天線豎直方向運動和接收天線在縱向、橫向和豎直方向的運動要求精確控制運動速度以及啟停，采用步進(jìn)電機及齒輪傳動裝置實現(xiàn)各個方向的運動；運動平臺在每個方向的位置信息由4個激光測距傳感器反饋；接收天線探頭測量的數(shù)據(jù)通過NI數(shù)字化儀(Agilent E4447A頻譜分析儀)采集；微波信號發(fā)生器通過客戶端-服務(wù)器模式(C-S)進(jìn)行訪問與設(shè)置。測量控制系統(tǒng)所用設(shè)備及用途如表I所示。表I測量控制系統(tǒng)所 用設(shè)備及用途
權(quán)利要求
1.一種微波暗室性能測量方法，其特征在于采用微波暗室性能測量系統(tǒng)，系統(tǒng)包括測試臺架和控制設(shè)備，其中測試臺架包括用于升降和旋轉(zhuǎn)發(fā)射天線的發(fā)射天線臺架，以及用于在三維空間內(nèi)移動和旋轉(zhuǎn)接收天線的接收天線臺架；控制設(shè)備包括處理器、激光測距傳感器、控制測試臺架中各運動部件運動的步進(jìn)電機、信號源和信號接收裝置；激光測距傳感器設(shè)置在控制測試臺架上用于獲得發(fā)射天線和接收天線的具體位置信息，并傳輸給處理器；處理器通過步進(jìn)電機驅(qū)動器驅(qū)動各步進(jìn)電機、驅(qū)動信號源控制發(fā)射天線發(fā)射信號、通過信號接收裝置接收接收天線的信號、并對發(fā)射和接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理； 將發(fā)射天線、發(fā)射天線臺架和信號源設(shè)置在微波暗室的發(fā)射區(qū)域，將接收天線、接收天線臺架和信號接收裝置設(shè)置在微波暗室靜區(qū)位置； 根據(jù)微波暗室性能分析試驗的需要，設(shè)置所需測量的靜區(qū)參數(shù)、測量頻率、信號源功率、接收天線的掃描軌跡和運動速度、收發(fā)天線的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度； 根據(jù)所設(shè)置的信號源功率驅(qū)動信號源，根據(jù)所設(shè)置的接收天線的掃描軌跡和運動速度、及收發(fā)天線的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動各步進(jìn)電機控制各運動部件運動，根據(jù)測量頻率控制信號接收裝置接收接收天線的信號并存儲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波暗室性能測量方法，其特征在于所述的發(fā)射天線臺架包括豎直的發(fā)射天線升降直軌，發(fā)射天線升降直軌的頂部設(shè)有發(fā)射天線旋轉(zhuǎn)臺，發(fā)射天線設(shè)置在發(fā)射天線旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)面上；接收天線臺架包括水平的接收天線平移直軌和豎直的接收天線升降直軌，接收天線升降直軌的頂部設(shè)有接收天線旋轉(zhuǎn)臺，接收天線設(shè)置在接收天線旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)面上；豎直的接收天線升降直軌整體在接收天線平移直軌上運動；所述的運動部件包括發(fā)射天線升降直軌、接收天線平移直軌、接收天線升降直軌、發(fā)射天線旋轉(zhuǎn)臺和接收天線旋轉(zhuǎn)臺；所述的激光測距傳感器設(shè)置在各直軌兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波暗室性能測量方法，其特征在于所述的接收天線平移直軌包括至少2根相互平行的運動直軌，記為y方向運動直軌，在y方向運動直軌上架設(shè)有與其垂直的至少2根相互平行的運動直軌，記為χ方向運動直軌，在χ方向運動直軌上架設(shè)有運動平臺，運動平臺可沿χ方向運動直軌運動，且運動平臺可隨χ方向運動直軌沿y方向運動直軌運動，χ方向運動直軌和I方向運動直軌均設(shè)在水平面上，所述的接收天線升降直軌底端與運動平臺固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的微波暗室性能測量方法，其特征在于所述的測試臺架采用MC尼龍材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3中任意一項所述的微波暗室性能測量方法，其特征在于所述的y方向運動直軌和χ方向運動直軌的兩端各設(shè)有限位保護(hù)開關(guān)，限位保護(hù)開關(guān)由處理器控制。
全文摘要
本發(fā)明提供微波暗室性能測量方法，采用微波暗室性能測量系統(tǒng)，根據(jù)微波暗室性能分析試驗的需要，設(shè)置所需測量的靜區(qū)參數(shù)、測量頻率、信號源功率、接收天線的掃描軌跡和運動速度、收發(fā)天線的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度；根據(jù)信號源功率驅(qū)動信號源，根據(jù)接收天線的掃描軌跡和運動速度、及收發(fā)天線的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動各步進(jìn)電機控制各運動部件運動，根據(jù)測量頻率控制信號接收裝置接收接收天線的信號并存儲。采用本方法可以靈活地運用于微波暗室沿不同掃描軌跡進(jìn)行測量；采用計算機實現(xiàn)微波暗室靜區(qū)反射率電平、交叉極化特性、多路徑損耗均勻性、場均勻性性能指標(biāo)的自動測量，提高了測量效率。
文檔編號H04B17/00GK103051399SQ201210554049
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者鄭生全, 蔣炎坤, 黃松高, 汪巔, 朱傳煥, 溫定娥 申請人:中國艦船研究設(shè)計中心