[发明专利]一种片上天线测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种片上天线测试装置。

背景技术

现代天线测量是建立在计算机应用的基础上，主要有远场测量、近场测量以及紧缩场测量等测量方法，包含了天线原理、机械控制、高性能仪器、计算机软件以及数据处理等内容，因此，高效、智能、自动化是天线测量技术发展的总趋势。

天线远场测量是指在天线的辐射远场区域内，直接获得天线的远场性能参数。一般情形下，天线远场测试距离R需满足R≥2D²/λ，D为天线口径的最大尺寸，λ是天线的工作波长。传统远场天线测试装置主要为测试转台，根据测试需求可设计为一维、二维或者三维测试转台，系统通过转台旋转来获取不同角度下的幅相信息，可直接通过采样数据进行天线参数的分析，测试速度快、效率高，天线馈电方式通常为同轴、波导馈电。传统远场天线测试原理图如图1所示，虚线部分为天线测试转动装置。

图2为天线转台结构示意图，天线安装在上方位转台1法兰盘上，通过上方位转台1和俯仰转台4的转动，可以实现被测天线方向图、极化、轴比等参数的测试。转台构架采用三个铸钢件组成凹形箱体底座5，支撑俯仰轴4、俯仰轴转动的驱动元件及主要减速装置安置于凹形底座的底部，传动链通过凹形构架的两侧箱体驱动俯仰轴。俯仰轴采用平道圆柱滚子轴承支撑，该轴承有优良的工艺性和较高的承载能力，经过仔细研磨后，精度较高。滚子轴承两侧装有球形推力轴承，用来限制轴向窜动。天线方位轴3通过一倒置的铸钢圆桶依附在俯仰轴上，并于俯仰轴正交。方位驱动及减速装置安装在铸钢圆桶内，随俯仰轴一起转动。为提高承载能力，方位转盘1通过聚四氟乙烯复合材料的滑动导轨2支撑在铸钢圆桶上，其旋转轴上安装两个径向推力轴承。

针对片上天线的测试方案可以利用标准探针台及弓形框实现，测试装置结构图如图3所示。测试仪器12通过射频电缆11和探针台上的探针14连接，利用光学CCD6和高精度调节机构7使探针给天线9馈电，通过接收天线10在弓型架8上滑动采样不同位置上的信号。

现有的方案通常是针对单体天线部件而言，要求被测天线必须提供馈线接口，测试目的主要用于天线的设计、验证等。

目前，随着天线技术的发展，出现了一类探针馈电的片上天线，伴随着无线通讯的快速发展，当前对片上天线的测试需求也日趋迫切，由于片上天线馈电方式的不同，特别是在毫米波频段，馈电接口由传统的同轴波导馈电变为GSG探针馈电，且由于接口尺寸非常小，必须配合CCD及高精度的调节装置才能完成馈电动作，而图3所示的方案虽然解决了被测天线的馈电问题，但是在测试方向图的时候受限于探针台结构的局限性，仅能测试上半空间的方向图，且探针台的整体结构对天线的电性能会产生一定的影响，造成一定的测试误差，所以采用传统连接方式已不能满足片上天线的测试需求。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种片上天线测试装置，利用CCD、高精度微调装置使探针和天线接口进行精确定位，通过探针对天线进行馈电，通过一个二维转动装置围绕被测天线旋转，利用低损耗材料作为被测天线承片台，实现片上天线0～360度范围的方向图测试功能。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种片上天线测试装置，调节机构放置在探针台底座上，调节结构由XYZ三个移动平台组成，通过CCD显微镜及所述调节机构对放置在天线承片台上的天线进行准确定位；

探头支架对片上天线进行馈电，通过下方位轴和极化轴的转动使接收天线和发射天线的极化进行匹配，在收发天线极化匹配的情况下通过旋转轴进行0～360度的全方位数据采集；

所述下方位轴中，直流伺服电机传动同步齿带轮，同步齿带轮传动涡轮涡杆，涡轮涡杆传动直齿轮，直齿轮传动滑动导轨。

可选地，在所述旋转轴处内置旋转关节。

可选地，所述探针台平台为被动式减震平台，弹簧减震系统集成在机械支撑系统的底座上。

可选地，所述探针台平台材质为不锈钢材质，表面沉镍处理。

可选地，所述机械支撑系统采用高刚性支架结构。

可选地，通过凸起的直角材料和圆柱体材料对片上天线进行定位和固定，使探针和馈电接口有效接触。

可选地，所述承片台利用圆柱体材料使天线和承片台之间留出一定的空隙。

本发明的有益效果是：

(1)承片台选用低损耗材料，降低承片台对被测天线的干扰，实现了天线后向辐射信号的数据采集；

(2)实现0～360度方向图的数据采集；