[发明专利]基于机械臂的天线测试系统、方法及装置

说明书

本发明属于天线微波技术领域，公开了一种基于机械臂的天线测试系统、方法及装置，所述系统用于对待测天线6进行测试，包括：天线架设平台1、机械臂2、机械臂控制机柜5，测试探头7，矢量分析仪8；协同控制机柜10，所述协同控制机柜10接收数据处理子系统的工作指令，将工作指令转换为定时控制时序输出至机械臂控制机柜5和矢量分析仪8；数据处理子系统，与机械臂控制机柜5、矢量分析仪8、协同控制机柜10协同完成测试采样点的定位及测试采样点微波信号的采集。采用本发明能够实现对待测天线的近、中、远场测试，满足毫米波频段天线及阵列所需的高精度、高效率、多模式、可编程和低成本的方向图测试需求。

技术领域

本发明属于天线微波技术领域，具体涉及一种基于机械臂的天线测试、方法及装置。

背景技术

随着应用需求的不断发展，使用毫米波频段进行雷达探测、通信的电子系统日益增多。此类电子系统往往使用无源或有源天线以支撑其较高的性能需求，如何快速、准确地测试评价这类毫米波天线的性能，成为当前天线测试研究中需要解决的难题。

传统上独立线单元的方向图性能测试主要通过远场测试法来进行。在毫米波波段，此类小型天线的远场距离一般在数十厘米。近年来，随着芯片及封装技术的发展，基于多芯片封装技术的收发组件集成乃至整个有源子阵的集成的应用，直接推动了毫米波波段有源阵列在探测、通信系统中的应用。

对于有源阵列天线而言，其方向图性能的测试往往还需要先进行通道性能的校准，这需要采用平面近场或中场测试法来进行。近场测试距离一般在距离天线数毫米至数厘米范围内，而中场测试距离则与阵列单元的远场距离相当，为数十厘米。

目前，毫米波天线的方向图性能测试，鉴于其尺寸小、测试定位精度要求高，仍主要以远场测试法为主(如Xian-Ming Qing,etc.,Measurement Setups for MillimeterWave Antennas at 60/140/270GHz Bands,The 2014 International Workshop onAntenna Technology,pp.281-284.所公开的远场测试法)。毫米波远场测量系统由于体积较大、测试自由度少、各类测试场景可调节灵活性差，无法满足毫米波阵列所需的近场测试需要；而传统的平面近场测量系统，不仅成本高，同时由于其伺服运动轨迹单一，又无法兼顾远场测量需要。因此，在毫米波天线研制过程中，迫切需要一种能够对待测天线进行近、中、远场测试的毫米波天线测试系统。

随着机器人技术的发展，协作型机器人(例如多轴协作机械臂)作为一种新型机器人，具有安装快速、部署灵活、编程简单、协作性与安全性好、综合成本低等优势，能与测试操作人员在同一空间中进行近距离互动，同时进行高精度、高重复性工作。因此，在毫米波天线测试领域，通过采用多轴协作机械臂来替代传统天线方向图性能测试系统中的转台或扫描架，可为高频段毫米波波段天线及阵列方向图性能测试与评价提供一种新的高效、低成本解决方案。但是，多轴协作机械臂的运动、停止需与高频段毫米波天线测试系统的射频采集协同，否则会出现多轴协作机械臂到达采样点的时刻与射频系统对该采样点进行采集的时刻不同，从而射频系统进行采集时多轴协作机械臂所在的位置与机械臂应到达的采样点位置不匹配，造成测试结果不准确的问题。

发明内容

本发明目的是：针对现有技术的不足，提供一种基于机械臂的天线测试系统、方法及装置，能够实现对待测天线的近、中、远场测试，满足毫米波频段天线及阵列所需的高精度、高效率、多模式、可编程和低成本的方向图测试需求。

具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的。

一方面，本发明提供一种基于机械臂的天线测试系统，用于对待测天线6进行测试，包括伺服子系统、射频子系统、协同控制机柜10和数据处理子系统，其中：

伺服子系统，所述伺服子系统包括天线架设平台1，安装在天线架设平台1上的机械臂2，以及根据数据处理子系统的指令移动机械臂2的机械臂控制机柜5；所述待测天线6固定在天线架设平台1上；