[发明专利]天线相位中心自动测量系统

说明书

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及天线相位中心的测量，可用于对天线相位中心进行精确定位。

背景技术

随着通信、雷达、人造卫星和宇航技术的发展，对天线的跟踪、定位精确度要求越来越高，单靠幅度波束来搜索定位已不能满足要求，必须以天线的相位中心为基准进行精确定位或测量。而天线的相位中心问题在其相位测量应用、形成波束侦收应用、作为干涉仪阵列单元和作为抛物面天线的馈源使用等诸多方面都很重要。所谓天线相位中心，就是天线的等效辐射中心。对绝大多数天线来说可能没有这样一个确定的相位中心，但是许多天线可以找到这样一个参考点，使得在主瓣某一范围内辐射场的相位保持相对恒定，则这个参考点就被称为“视在相位中心”。在GPS及雷达定位、测量、导航时，常以视在相位中心为基准，但作业时，天线的安装却是以几何中心为基准，这样就会产生几何中心和视在相位中心的误差，而这种误差必然会给实际应用带来不良影响，因此必须对天线相位中心进行精确标定。

目前，关于如何方便、精确标定天线相位中心主要有以下几种研究：1.美国学者Schupler等人1994年在Journal of The Institute of Navigation杂志发表《Signal characteristics of GPS user antennas》的论文，首次提出在微波暗室内进行天线相位中心标定的方法。但是该标定方法需要不断手动调整天线位置直到相位中心方向图比较对称为止，不但费时费力，而且不易操作，校准误差大。

2.西安电子科技大学毛乃宏教授等人著的《天线测量手册》和成都电子科技大学林昌碌教授著的《天线测量技术》书籍上介绍的相位中心测试方法。这些方法同样需要通过人为的不断观察来调整天线位置，校准误差大。

3.2002年美国学者A.Prata在IPN Progress Report发表《Misalignedantenna phase-center determination using measured phase patterns》的论文提出另一种天线相位中心的标定方法，该方法建立了相位方向图测量与相位中心偏差的函数关系式，利用求解方程组来求解相位中心偏差。但该方法有一定局限性，只适合于存在确定相位中心的天线校准。

发明内容

本发明的目的在于解决现有标定天线相位中心的方法需要不断手动调整天线位置、人为观察判断，费时费力、不易操作和校准误差大的问题，提出了一种天线相位中心自动测量系统，以实现对天线的精确定标。

为实现上述目的，本发明提供的天线相位中心自动测量系统，以计算机为核心，控制具有相应功能的多种外围设备，通过对数据采集、分析和处理，自动完成天线相位中心的测量任务。整个系统包括：天线接收转台子系统、发射极化器子系统、发射接收子系统、伺服驱动数显子系统和计算机子系统。天线接收转台子系统分别与发射接收子系统和伺服驱动数显子系统连接，发射极化器子系统分别与发射接收子系统和伺服驱动数显子系统连接，计算机子系统分别与发射接收子系统、伺服驱动数显子系统连接。其中，天线接收转台子系统由方位转台、二维平动装置、支架和天线极化器组成，该二维平动装置固定在方位转台上，并通过支架与天线极化器连接，用于自动调节天线与方位转台转轴的位置，使被测天线的相位中心与转台的旋转轴轴心接近，且保证在方位转台转动时方位转台转轴与天线极化器转轴之间的位置相对稳定。

上述自动测量系统，其中所述的二维平动装置包括上滑板、滑动板和下滑座，上滑板通过第一导滑体与滑动板连接，滑动板通过第二导滑体与下滑座连接。

上述的自动测量系统，其中所述的滑动板的设在横向传动机构和纵向传动机构之间，横向传动机构带动上滑板在第一导滑体上沿横向移动，纵向传动机构带动滑动板在第二导滑体上沿纵向移动。

上述自动测量系统，其中所述的横向传动机构和纵向传动机构上分别设有横向零位装置和纵向零位装置，以分别作为上滑板和滑动板的移动起始位置；横向传动机构的两端均设有横向限位装置，纵向传动机构的两端均设有纵向限位装置，以限定上滑板和滑动板的移动位置。

上述自动测量系统，其中所述的横向传动机构和纵向传动机构分别通过伺服驱动数显子系统控制，自动调节二维平动装置沿横向和纵向的移动量。

上述自动测量系统，其中所述的横向限位装置和纵向限位装置采用开关限位和机械限位两级限位结构，以保证二维平动装置移动的安全性。