阅读说明：本技术 用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法 (Pointing accuracy modification method for Millimeter Wave Phased Array Antenna ) 是由 经莹轩 于 2019-07-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法,本发明利用所述测试工控机通过六轴机械臂子系统的高精度控制使得毫米波相控阵天线的波束指向精度修正得以实现,各测试部件通过组网连接实现了高度的自动化控制,极大了优化了测试流程及测试效率。本发明能够提高修正效率、降低能耗、产率提高、精度提高、工序简化、控制方便。(The present invention provides a kind of pointing accuracy modification methods for Millimeter Wave Phased Array Antenna, the present invention is achieved the beam-pointing accuracy amendment of Millimeter Wave Phased Array Antenna by the high-precision control of six shaft mechanical arm subsystems using the test industrial personal computer, each test component realizes the automation control of height by networking connection, very big to optimize testing process and testing efficiency.The present invention can be improved amendment efficiency, reduce energy consumption, yield improves, precision improves, process is simplified, easy to control.)

用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法

技术领域

本发明涉及一种用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法。

背景技术

波束指向精度指理想波束与实际波束的指向偏差，随着电子对抗技术的发展和外空间目标探测、控制的需要，毫米波相控阵天线已经成为当今实用雷达天线发展的主流。其中可控数字移相器的使用，是相控阵天线优越性能实现的关键，但由此引入的相位量化误差，严重影响了相控阵天线的波束指向精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法。

为解决上述问题，本发明提供一种用于毫米波天线的远场测试方法，包括：

步骤一，测试工控机控制六轴机械臂子系统运动至待测试毫米波相控阵天线的安装位置，以安装所述待测试毫米波相控阵天线于六轴机械臂子系统；

步骤二，所述测试工控机控制所述六轴机械臂子系统运动至所述待测试毫米波相控阵天线的指向精度测试位置；

步骤三，所述测试工控机控制所述待测试毫米波相控阵天线的波束指向为法向，所述测试工控机根据测试频率、输出功率、中频带宽参数控制所述接收机向所述远场信标子系统发送第一射频信号；所述远场信标子系统基于接收到的第一射频信号，向所述待测试毫米波相控阵天线发送对应的第一信号；所述六轴机械臂子系统上待测试毫米波相控阵天线基于接收到的第一信号向所述接收机发送对应的第一反馈信号，所述测试工控机基于所述接收机接收到的第一反馈信号得到所述待测试毫米波相控阵天线的实测法向值，将所述实测法向值与预设法向值进行比较得到法向差值，所述测试工控机基于所述法向差值控制控制所述六轴机械臂子系统移动对应的偏离角度，以带动所述待测试毫米波相控阵天线移动相应的法向偏离角度；

步骤四，所述测试工控机根据预设的修正理论波束生成波束矩阵，并控制所述六轴机械臂子系统按照所述波束矩阵中的各个指定位置依次运动，同时控制所述远场信标子系统的天线喇叭的极化与待测试毫米波相控阵天线的极化实时保持一致；所述测试工控机控制所述六轴机械臂子系统按照所述波束矩阵中每到一个指定位置的同时，控制所述待测试毫米波相控阵天线的波束至对应的波束指向

步骤五，所述接收机基于所述波束矩阵，向所述远场信标子系统发送第二射频信号；所述远场信标子系统基于接收到的第二射频信号，向所述待测试毫米波相控阵天线发送对应的第二信号；所述六轴机械臂子系统上待测试毫米波相控阵天线基于接收到的第二信号向所述接收机发送对应的第二反馈信号，所述测试工控机基于所述接收机接收的所述第二反馈信号得到所述待测试毫米波相控阵天线的波束的当前波束指向的实测指向精度值，将所述实测指向精度值与理论指向精度值的差值作为波束指向精度误差值；

步骤六，所述测试工控机判断所述波束指向精度误差值是否小于预设阈值，若否，将所述测试工控机将所述波束指向精度误差值匹配至所述待测试毫米波相控阵天线后，再重复所述步骤四至步骤六，直至所述波束指向精度误差值小于所述预设阈值。

进一步的，上述方法中，所述步骤一之前，还包括：

步骤○一，设置微波屏蔽暗室；

步骤○二，设置与所述微波屏蔽暗室相邻的测试室；

步骤○三，在所述屏蔽暗室内设置六轴机械臂子系统和远场信标子系统，其中，所述六轴机械臂子系统上用于安装待测试毫米波相控阵天线；

步骤○四，在所述测试室内设置测试工控机和接收机，将所述测试工控机分别与所述接收机、远场信标子系统、待测试毫米波相控阵天线和六轴机械臂子系统通信连接，将所述接收机的信号接口分别接入所述待测试毫米波相控阵天线和远场信标子系统。

进一步的，上述方法中，步骤○一，设置微波屏蔽暗室，包括：

设置所述微波屏蔽暗室的尺寸满足所述待测试毫米波相控阵天线频段的要求，设置所述微波屏蔽暗室的屏蔽效能满足所述待测试毫米波相控阵天线的频段要求。

进一步的，上述方法中，步骤○四中，将所述测试工控机通过以太网分别与所述接收机、远场信标子系统、待测试毫米波相控阵天线和六轴机械臂子系统进行通信连接。

进一步的，上述方法中，步骤○三，在所述屏蔽暗室内设置六轴机械臂子系统，包括：

设置六轴机械臂，其中，所述六轴机械臂具备第一、二、三、四、五和六轴的自由控制，所述六轴机械臂的第六轴用于安装所述待测试毫米波相控阵天线安装；

将伺服控制器与所述六轴机械臂通信连接；

将可编程逻辑控制器分别与所述伺服控制器和测试工控机通信连接。

进一步的，上述方法中，设置六轴机械臂中，

将所述六轴机械臂的额定负载不低于所述待测试毫米波相控阵天线的重量，将所述六轴机械臂的运动范围满足所述待测试毫米波相控阵天线扫描范围。

进一步的，上述方法中，在所述屏蔽暗室内设置六轴机械臂子系统之前，还包括：

设置于所述屏蔽暗室内的机械臂安装平台，所述六轴机械臂子系统采用坐地式的方式安装于所述机械臂安装平台上。

进一步的，上述方法中，在所述屏蔽暗室内设置远场信标子系统之前，还包括：

设置于所述屏蔽暗室内的远场信标安装平台，所述远场信标子系统采用坐地式的方式安装于所述远场信标安装平台。

进一步的，上述方法中，在所述屏蔽暗室内设置远场信标子系统包括：

设置三轴扫描架，其中，包括由下至上依次连接的X、Z、C轴，其中，X轴实现水平方向的左右移动，Z轴实现垂直方向的上下移动，C轴实现旋转方向的转动；

将步进电机驱动器与所述三轴扫描架的X、Z、C轴分别连接；

将天线喇叭安装于所述C轴，所述步进电机驱动器用于控制X、Z、C轴的移动，进而将安装于所述C轴的天线喇叭旋转至匹配的极化方式。

进一步的，上述方法中，所述接收机为矢量网络分析仪或信号模拟器。

与现有技术相比，本发明利用所述测试工控机通过六轴机械臂子系统的高精度控制使得毫米波相控阵天线的波束指向精度修正得以实现，各测试部件通过组网连接实现了高度的自动化控制，极大了优化了测试流程及测试效率。本发明能够提高修正效率、降低能耗、产率提高、精度提高、工序简化、控制方便。

附图说明

图1是本发明一实施例的用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法的系统结构图；

图2是本发明一实施例的六轴机械臂的示意图；

图3是本发明一实施例的远场信标的示意图；

图4是本发明一实施例的精度修正姿态示意图；

图5是本发明一实施例的精度修正流程图；

其中，1-微波屏蔽暗室，2-测试工控机，3-六轴机械臂子系统，4-机械臂安装平台，5-远场信标安装平台，6-远场信标子系统。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1和图5所示，本发明提供一种用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法，包括：

步骤一，屏蔽暗1内的测试工控机2控制六轴机械臂子系统3运动至待测试毫米波相控阵天线的安装位置，以安装所述待测试毫米波相控阵天线于六轴机械臂子系统；

步骤二，所述测试工控机控制所述六轴机械臂子系统3运动至如图4所示的所述待测试毫米波相控阵天线的指向精度测试位置；

步骤三，所述测试工控机2控制所述待测试毫米波相控阵天线的波束指向为法向，所述测试工控机根据测试频率、输出功率、中频带宽参数控制所述接收机向所述远场信标子系统6发送第一射频信号；所述远场信标子系统基于接收到的第一射频信号，向所述待测试毫米波相控阵天线发送对应的第一信号；所述六轴机械臂子系统上待测试毫米波相控阵天线基于接收到的第一信号向所述接收机发送对应的第一反馈信号，所述测试工控机基于所述接收机接收到的第一反馈信号得到所述待测试毫米波相控阵天线的实测法向值，将所述实测法向值与预设法向值进行比较得到法向差值，所述测试工控机基于所述法向差值控制控制所述六轴机械臂子系统移动对应的偏离角度，以带动所述待测试毫米波相控阵天线移动相应的法向偏离角度；

步骤四，所述测试工控机根据预设的修正理论波束生成波束矩阵，并控制所述六轴机械臂子系统按照所述波束矩阵中的各个指定位置依次运动，同时控制所述远场信标子系统的天线喇叭的极化与待测试毫米波相控阵天线的极化实时保持一致；所述测试工控机控制所述六轴机械臂子系统按照所述波束矩阵中每到一个指定位置的同时，控制所述待测试毫米波相控阵天线的波束至对应的波束指向

步骤五，所述接收机基于所述波束矩阵，向所述远场信标子系统发送第二射频信号；所述远场信标子系统基于接收到的第二射频信号，向所述待测试毫米波相控阵天线发送对应的第二信号；所述六轴机械臂子系统上待测试毫米波相控阵天线基于接收到的第二信号向所述接收机发送对应的第二反馈信号，所述测试工控机基于所述接收机接收的所述第二反馈信号得到所述待测试毫米波相控阵天线的波束的当前波束指向的实测指向精度值，将所述实测指向精度值与理论指向精度值的差值作为波束指向精度误差值；

步骤六，所述测试工控机判断所述波束指向精度误差值是否小于预设阈值，若否，将所述测试工控机将所述波束指向精度误差值匹配至所述待测试毫米波相控阵天线后，再重复所述步骤四至步骤六，直至所述波束指向精度误差值小于所述预设阈值。

在此，本发明利用所述测试工控机通过六轴机械臂子系统的高精度控制使得毫米波相控阵天线的波束指向精度修正得以实现，各测试部件通过组网连接实现了高度的自动化控制，极大了优化了测试流程及测试效率。本发明能够提高修正效率、降低能耗、产率提高、精度提高、工序简化、控制方便。

如图1所示，本发明的用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法一实施例中，所述步骤一之前，还包括：

步骤○一，设置微波屏蔽暗室；

在此，微波屏蔽暗室提供远场测试环境；

步骤○二，设置与所述微波屏蔽暗室相邻的测试室；

步骤○三，在所述屏蔽暗室1内设置六轴机械臂子系统3和远场信标子系统6，其中，所述六轴机械臂子系统3上用于安装待测试毫米波相控阵天线；

步骤○四，在所述测试室内设置测试工控机2和接收机，将所述测试工控机2分别与所述接收机、远场信标子系统6、待测试毫米波相控阵天线和六轴机械臂子系统3通信连接，将所述接收机的信号接口分别接入所述待测试毫米波相控阵天线和远场信标子系统。

在此，本发明的用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法根据远场测量原理，通过测试工控机2分别与所述接收机、待测试毫米波相控阵天线、远场信标子系统6和六轴机械臂子系统3通信连接，利用远场信标子系统6和安装有待测试毫米波相控阵天线的六轴机械臂子系统3，实现对毫米波相控阵天线的高效、高精度的修正。

本发明的用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法一实施例中，步骤○一，设置微波屏蔽暗室，包括：

设置所述微波屏蔽暗室的尺寸满足所述待测试毫米波相控阵天线频段的要求，设置所述微波屏蔽暗室的屏蔽效能满足所述待测试毫米波相控阵天线的频段要求。

本发明的用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法一实施例中，步骤○四中，将所述测试工控机2通过以太网分别与所述接收机、远场信标子系统6、待测试毫米波相控阵天线和六轴机械臂子系统3进行通信连接，以保证通信可靠度和通信效率。

如图2所示，本发明的用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法一实施例中，步骤○三，在所述屏蔽暗室内设置六轴机械臂子系统，包括：

设置六轴机械臂，其中，所述六轴机械臂具备第一、二、三、四、五和六轴的自由控制，所述六轴机械臂的第六轴用于安装所述待测试毫米波相控阵天线安装；

将伺服控制器与所述六轴机械臂通信连接；

将可编程逻辑控制器分别与所述伺服控制器和测试工控机通信连接。

在此，可编程逻辑控制器可从测试工控机2接收控制信号，以控制所述伺服控制器驱动六轴机械臂动作。

本发明的用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法一实施例中，设置六轴机械臂中，

将所述六轴机械臂的额定负载不低于所述待测试毫米波相控阵天线的重量，将所述六轴机械臂的运动范围满足所述待测试毫米波相控阵天线扫描范围，以由六轴机械臂可靠带动所述待测试毫米波相控阵天线可靠转动。

本发明的用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法一实施例中，在所述屏蔽暗室内设置六轴机械臂子系统之前，还包括：

设置于所述屏蔽暗室内的机械臂安装平台4，所述六轴机械臂子系统采用坐地式的方式安装于所述机械臂安装平台4上。

在此，微波屏蔽暗室还配备有机械臂安装平台4，六轴机械臂安装平台可根据待测试毫米波相控阵天线尺寸、安装方式等提供六轴机械臂的腾转空间，以保证所述六轴机械臂子系统3的可靠安装和运行。

本发明的用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法一实施例中，还在所述屏蔽暗室内设置远场信标子系统之前，还包括：

设置于所述屏蔽暗室内的远场信标安装平台5，所述远场信标子系统采用坐地式的方式安装于所述远场信标安装平台5。

在此，微波屏蔽暗室还配备有远场信标安装平台5，以保证所述远场信标子系统6的可靠安装。

如图3所示，本发明的用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法一实施例中，在所述屏蔽暗室内设置远场信标子系统6包括：

设置三轴扫描架，其中，包括由下至上依次连接的X、Z、C轴，其中，X轴实现水平方向的左右移动，Z轴实现垂直方向的上下移动，C轴实现旋转方向的转动；

将步进电机驱动器与所述三轴扫描架的X、Z、C轴分别连接；

将天线喇叭安装于所述C轴，所述步进电机驱动器用于控制X、Z、C轴的移动，进而将安装于所述C轴的天线喇叭旋转至匹配的极化方式。

本发明的用于毫米波相控阵天线的指向精度修正方法一实施例中，所述接收机为矢量网络分析仪或信号模拟器。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。