专利名称：确定与被测物体的电磁辐射相关的至少一个值的改进装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及确定与被测物体的电磁辐射相关的至少一个量的装置的领域。
背景技术：
为了确定被测物体的辐射图，已经提出了采用探针网络形式的装置，所述探针网 络分布在位于被测物体附近的圆拱、拱形部件、球体、球形部件(球形帽)或圆柱部件(圆 柱形帽)上，或分布在被测物体前方的直线或平面上。因此已知此类装置包括使探针的所述拱形体、拱形部件、球体或球形部件以及被 测物体相对彼此围绕轴转动的装置，该轴对应于拱形体或球体的直径，从而测量在分布于 拱形体或球体以及被测物体的相对转动轴附近的连续平面内的，即围绕物体的球体或球形 部件上的被测物体的辐射。还已知，采用拱形体、拱形部件或圆柱形部件形式的探针网络，并引起被测物体垂 直于探针网络的平面的相对运动，从而测量围绕物体的圆柱体或圆柱形部件上的辐射。还已知，采用成直线的探针网络，并通过围绕平行于该探针网络的轴的转动，来引 起被测物体的相对运动，从而测量围绕被测物体的圆柱体上的辐射。还已知，采用成直线或平面上的探针网络，并在平行于探针网络的平面上移动被 测物体，从而测量物体前方的平面上的辐射。这些具有拱形体、球体、直线或平面形式的探针网络的装置，无论是用于球面坐标 测量、圆柱坐标测量还是平面坐标测量，都有着与网络中探针的排列引起的离散测量间距 相关的局限性。在给定的频率下测量天线所需的测量点的数量直接与辐射源的尺寸和测量频率 处的波长(λ)有关。例如，对于球形或圆柱形几何结构中的测量，有不同的采样标准来确 定沿拱形体、拱形部件、球体、球形部件或圆柱形部件所需的测量点的数量。最常见的是由 在围绕源的最小球体上的采样点之间的最小距离λ/2给定，该最小球体直径为D，且中心 与网络的中心重合。这对应于网络的测量探针之间的角间距为λ/D。相似地，对于平面几 何结构中的测量，采样标准由源前方的平面上的采样点之间的最小间距λ/2给定。这对应 于网络的测量探针之间的间距等于λ/2。因此，采用其尺寸、数量和测量探针的间距都被物理地限定的探针网络，在给定频 率的情况下，强制约束了要测量其场的被测物体的尺寸，在给定被测物体的尺寸的情况下， 强制约束了最大可能测量频率。为了克服这些缺点，在测量领域提出了一种采用探针拱形体的装置，所述装置包 括通过绕轴转动使得探针网络和被测物体的相对倾斜以及探针网络和被测物体在相对于 彼此的角度上偏移，从而使得能够在探针网络和被测物体的多个相对角度位置上测量。以这种方式，对于探针网络和被测物体的每个相对位置，拱形体面上的测量点的 数量增加。因此对于给定的待测物体尺寸，这能够提高最大可能测量频率。相似地，对于给 定的测量频率，这能够提高在拱形体面中看到的被测物体的尺寸。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于实现探针网络和被测物体的相对定位的装置， 其能够使采样测量点的数量增加更多。本发明的另一目的是提供一种用于实现探针网络和被测物体的相对定位的装置， 其能够特别对于辐射图可确定的物体的尺寸，加宽给定的探针网络的应用范围，同时保持 无限制的采样能力本发明的又一目的是提供一种用于实现探针网络和被测物体的相对定位的装置， 能够利用数量更少的探针，在更高的频率下测量大尺寸物体的辐射。本发明的又一实施例提供了一种用于实现探针网络和被测物体的相对定位的装 置，其易于实现，并适用于不考虑测量装置的探针网络形式的应用。根据本发明，通过一种用于实现电磁探针网络和被测物体的相对定位的装置来达 成这些目的，其特征在于该装置包括用于实现被测物体和电磁探针网络在至少两个自由度 上的相对运动的装置，该相对运动使得在这两个自由度上的测量点增加，从而通过探针网 络在测量物体周围或前方的辐射场时产生空间过采样(oversampling)。有利地，用于实现被测物体和电磁探针网络的相对运动的装置具有第三自由度， 其用于完成过采样，或在不同层面下呈现物体。在一个具体实施例中，该装置包括用于在至少一个滑动方向上移动该物体或该探 针网络的滑动装置，以及用于使被测物体和探针网络围绕主转动轴转动的相对转动装置。该转动装置可与滑动装置分离。作为一个变形，可规定滑动装置和转动装置中的一个布置在另一个之上。
通过阅读以下详细说明，本发明的其他特征、目的和优点将更加明显，以下说明仅 为描述性而非限制性，且参考以下附图，其中-图1描述了用于确定被测物体的电磁辐射的装置，包括用于实现电磁探针网络 和被测物体的相对定位的装置；-图2是图1中的用于实现电磁探针网络和被测物体的相对定位的装置一个可能 实施例的示意性描绘；-图3a和北、4和5是图1中的用于实现电磁探针网络和被测物体的相对定位的 装置另一个可能实施例的示意性描绘。
具体实施例方式图1显示了测量装置10，主要包括用于确定用“十”字表示的被测物体200的辐射 图的测量天线网络100。此外，提供了装置300，用于实现测量天线网络100和被测物体200的相对定位。测量天线网络100也称为电磁探针，其分布在球体110上。应注意，网络100被限定为一系列η个测量天线，η等于或大于2。优选地，位于球体110上的该网络100组合了工作在不同频率上的多个系列的电磁探针，以拓宽测量装置10的工作频带。作为非限制性的示例，以组合了两个系列的电磁探针的网络100为例，其实现了 覆盖0. 4GHz到18GHz频带的测试。还显示了支撑件201，用于承载其电磁特性待确定的物体200。该支撑件201实际上是从定位装置300延伸直到球体110的几何中心附近的杆。物体200位于支撑件上，以限定其方位角位置，并使其放置在电磁探针网络100的 球体110中心的区域内。在图1中，电磁探针的球形网络是固定的，而杆201位于定位装置300上，使得其 相对于球形网络100运动。1、·魏申遍滞随瀬丨隱_細立白碟置。图2、3、4和5更详细地描述了用于实现电磁探针的球形网络和被测物体200的相 对定位的装置300。在图2所示的变形中，该装置包括圆弧导轨301，其使得被测物体200和探针网络 100相对滑动，从而在属于探针网络100的直径平面的至少一个滑动方向上移动物体200或 者探针网络100。该圆弧导轨301还承载转动装置320，特别具有支撑件321，它们可选择地 能够与导轨301分开，并轴向地以自身为支点，从而使得被测物体200和探针网络100围绕 与滑动方向垂直的主转动轴相对转动。有利地选择形成导轨弧的滑动装置301，从而使被测物体200从球形探针网络100 成一定角度地彼此偏移。更适宜地，如图1所示，滑动装置使得被测物体200在围绕球体的几何中心的球形 探针网络100的直径平面上滑动。导轨301包括在滑动方向上延伸的两个平行的导壁311、312。这些壁311、312形 成了引导装置310，并布置在基体313上，从而保持壁311、312的间距和倾斜度。 同时规定了滑动托盘314，其承载转动装置320并使得被测物体200沿着引导装置 310运动，并使被测装置固定在沿着这些装置的可调整的位置上。这些导壁311、312具有曲线轮廓，使得被测物体200适应于围绕球体的几何中心 作角运动。在引导装置的一个变形实施例中，有利地用容纳承载滑动托盘314的凸表面的凹 槽滑动表面代替壁311和312。滑动装置进一步包括装置315，该装置能够沿着导轨301在朝希望的位置滑动的 方向上驱动承载被测物体200的滑动托盘314。例如，这些驱动装置315可包括齿轮、支架、输送螺旋(endless screw)、齿形皮带 或其他与电动力相关的系统，以沿着导壁311、312移动被测物体200。此外，用于实现被测物体200和探针网络100的相对转动的装置320布置在滑动 托盘314上，且可相对于所述托盘314自由地转动。用于实现被测物体200和探针网络100的相对转动的转动装置320包括用于容纳 被测物体200的支撑件321，以及能够围绕支撑件的转动主轴驱动所述支撑件321的装置。因此该支撑件321在通过电磁探针网络100测量期间驱动该被测物体200，从而引 起了围绕其自身的转动。为达此目的，在转动装置320上提供齿轮、齿形皮带、输送螺旋、鼠笼装置或其他类型的驱动装置322。应理解，在上述实施例的变形中，还可规定被测物体200是可移动的，并放置在定 位装置300上，同时探针网络100保持固定。反过来也是可行的，即网络可以是可移动的并 通过装置300定位，同时被测物体的位置固定。在该装置的一个变形实施例中，用于实现被测物体200和探针网络100的相对转 动装置320可从滑动托盘314分离，并定位在位于滑动装置301的旁边或滑动装置下面的 固定基体上。如果转动装置320位于滑动装置301下面的固定基体上，调整托盘314令其 清楚地用于容纳被测物体200的支撑件321，以及能够围绕支撑件的转动主轴驱动所述支 撑件321的装置。在该变形实施例中，针对被测物体200的支撑件321的转动主轴保持固 定，同时探针网络100的球体110安装在滑动托盘314上并可移动，使其能够相对于被测物 体200运动。反过来也是可行的，即被测物体200被安装在滑动托盘上，同时探针网络被安 装且可绕独立轴301转动(即分离的)。此外，根据装置300的另一变形实施例，如图3a和北所示，用于实现被测物体200 和探针网络100的相对滑动(和/或转动)装置可由3个独立机械运动构成(汽缸和/或 电马达组)沿X轴的平移、沿Z轴的第二平移、和围绕θ轴的转动。沿X轴和Z轴的平移 的组合产生了与利用图2中的滑动装置301的行程等同的曲线行程，同时围绕θ轴的转动 保持了配有转动装置320的托盘314的方向，支撑件321的转动轴保持与滑动曲线行程垂 直。该实施例的变形具有这样的优点，即适用于探针网络100的任何球体半径110，并提供 了数字地编程滑动运动的曲线行程的可能性。同时也能够通过例如激光实时地测量杆201 或被测物体200的位置，从而实时地校正轨线。此外，根据装置300的实施例的另一变形，用于被测物体200和探针网络100的相 对滑动装置301被设计为围绕垂直于滑动方向的转动主轴，在属于探针网络100的一个或 多个平面的两个垂直滑动方向上移动物体200或探针网络100中的任意一个，其中用于被 测物体200和探针网络100的相对转动装置320布置在探针网络100的该一个或多个平面上。如图4所示，之后滑动装置301采取这样的形式，在第一滑动方向上延伸的两个平 行导壁311、312限定第一引导装置310，以及在垂直于第一滑动方向的第二滑动方向上延 伸的第二引导装置330(壁331、33幻，其中第一滑动托盘314布置在第一滑动方向上，第二 滑动托盘334布置在第二滑动方向上。第一和第二组件与图2所示的滑动装置301相似。在另一实施例中，第一和第二组件并列组合，其与图3所示的滑动装置301相似。下面描述图4的布置。第二轨道330定位在第一滑动托盘314上。因此，第一组件的第一滑动托盘314 使得第二组件能够在第一滑动方向上运动，并将其固定在沿着引导装置310的可调整的位 置上。这些滑动装置301用于允许被测物体200的两个垂直的角运动，从而限定了以电 磁探针的球形网络100的几何中心为中心的球体的轮廓。转动装置320的支撑件附着于第二滑动托盘334上，使得被测物体200能够相对 于探针网络100的球体转动。
此外，根据如图5所示的装置300的实施例的另一变形，用于被测物体200和探针 网络100的相对滑动装置301可由称为六足形装置的，具有6个机械圆柱的组件构成，以产 生与图4所示的滑动装置301获得的曲线行程等同的曲线行程，同时保持转动装置320的 轴的方向垂直于滑动的曲线行程。该实施例的变形具有对于探针网络100的球体110的任 何半径完全可配置的优点。此外，该方案还易于调整杆201的高度，其中被测物体放置在该 杆201上。此外，该方案可产生曲线行程的多种变形，并提供了数字地编程曲线滑动轨线的 可能性，且能够通过例如激光实时地测量杆201或被测物体200的位置，从而实时地校正轨 线。此外，在图1到图4所示的装置300的一个实施例的变形中，规定了探针网络100 是可移动的，并放置在未集成转动装置320的定位装置300上，同时被测物体200放置在转 动装置320上的支撑件321上，该转动装置320与滑动装置301分开，从而保持固定的转动主轴。在如图1到4所示的装置300的一个实施例的变形中，规定被测物体200是可移 动的，并放置在没有集成转动装置320的定位装置300上，同时探针网络100位于转动装置 320上的支撑件321上，该转动装置320与滑动装置301分开，从而保持固定的转动主轴。2、三维过采样用于实现被测物体200和电磁探针网络100的相对定位的装置300有利地能够实 现辐射场测量的三维过采样。轨道310、330上的每个滑动运动有利地使得围绕物体的辐射的测量点增加，从而 使角采样增加。除了被测物体在轨道310、330上从初始位置到终止位置的滑动，还可使电磁探针 网络100以一定角度从被测物体200偏移，或者相反，从而扫描探针网络100相对于被测物 体的200的多个相对位置。因此，对于辐射测量的每个平面，可获得与电磁探针网络100和被测物体200之间 的不同的相对角度偏移相对应的多个系列的连续测量点。利用球形电磁探针网络100，电磁探针网络100和被测物体200的相对角偏移比探 针网络100的角间距小。上文描述的允许被测物体200和电磁探针网络100的两个垂直角运动的滑动装置 301提供了利用球形电磁探针网络100在球面坐标中增加辐射场测量点，以及获得高度上 的过采样的可能性。围绕垂直于滑动方向的主轴的转动装置320使得方位角平面或与其平行的平面 内的测量点增加。以这种方式，方位角上的过采样与高度的过采样结合，提供了增加在围绕被测物 体200的整个测量球体上的三维空间中的采样测量点的可能性。3、其他几何结构已经参考球形探针网络描述了本发明。其显然适用于任何其他结构的探针网络， 特别是直线或平面网络、由圆弧或圆弧部件支撑的网络、或由球形或圆柱形帽支撑的网络。例如，对直线探针网络，提供了用于定位探针网络100或被测物体200的装置300， 其包括用于在平面坐标上产生用于辐射场测量的直线滑动的滑动装置301。
有利地选择这些滑动装置301使探针网络100和被测物体200彼此偏移，该偏移 大于或小于探针网络100的间距，并能够在探针网络100和被测物体200的多个相对定位
上测量。然后引导装置310采取具有直线轮廓的两个轨道311、312的形式，定位托盘314 横着定位在所述轨道311、312上，并能够在沿着这些轨道的可调整位置上容纳和固定被测 物体200或电磁探针网络100。电磁探针网络100在轨道311、312上的直线滑动运动能够有利地在辐射测量平面 内增加测量点，也会拓宽被测物体200测量覆盖的几何区域。偏移大于探针网络100间距的滑动运动有利地在辐射测量平面内产生与上文所 述滑动之前相比较不同的对于被测物体200的覆盖的几何区域。在实施例的一个示例中，定位探针网络100的装置300垂直于放置在固定支撑件 201上的被测物体200前方的探针网络100移动，从而执行该被测物体前方的平面上的测量。在实施例的另一示例中，定位探针网络100的装置300放置在被测物体200前方， 装置300本身固定在安装于支撑件321上的杆201上，所述支撑件321被转动装置320驱 动，所述转动装置320围绕平行于探针网络的转动轴而相对于探针网络转动被测物体，从 而执行在围绕被测物体的圆柱体上的测量。在实施例的另一示例中，通过置于固定的支撑件201上的被测物体200前方的转 动装置320使定位探针网络100的装置组件300转动，从而实现被测物体前方的极坐标几 何结构中的盘上的测量。在实施例的另一变形中，探针网络100分布在平面支撑件上。除了采用的两个组件的轨道轮廓形状之外，滑动装置301与图4所示的滑动装置 相似。每个组件的轨道对具有直线轮廓，使得滑动装置301能够在构成探针网络平面的 两个垂直方向上直线地移动探针网络100或被测物体200。显然，上述描述可变换为在球形或圆柱形几何结构中测量的情况。总之，为本领域技术人员提供了一种用于实现探针网络100和被测物体200的相 对定位的装置300，无论探针网络100的形式如何，该装置都能够增加测量点，因此针对球 形探针网络100，能够在围绕被测物体200的整个测量球体上实现三维过采样。还为本领域技术人员提供了一种用于实现探针网络和被测物体200的相对定位 的装置3000，对于被测物体200，相对于现有的探针网络100，能够覆盖更大的测量几何区 域。
权利要求
1.一种用于实现电磁探针网络(100)和被测物体O00)的相对定位的装置(300)，其 特征在于该装置包括用于实现所述被测物体(200)和电磁探针网络(100)在至少两个自由 度上的相对运动的装置(301)，该相对运动能够在这两个自由度上增加测量点，以在测量在 该物体O00)的周围或前方的辐射场的情况下通过探针网络(100)执行空间过采样。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述用于实现所述被测物体(200)和电磁 探针网络(100)相对运动的装置(301)具有三个自由度，用于完成过采样，或 在不同的层面 下呈现所述物体。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，包括用于在至少一个滑动方向上移 动该物体(200)或者该探针网络(100)的滑动装置(301)，以及用于实现该被测物体(200) 和该探针网络(100)围绕转动主轴的相对转动的装置(320)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于该转动装置(320)与该滑动装置(301)分1 O
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于该滑动装置(301)和该转动装置(320)彼 此叠放。
6.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于该滑动装置(301)包括至少 在滑动方向上延伸的引导装置(310)，其中滑动托盘(314)布置在该滑动方向上，所述托盘 (314)用于容纳被测物体(200)或电磁探针网络(100)。
7.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于该滑动装置(301)包括沿第一 滑动方向延伸的第一引导组件，和沿垂直于第一滑动方向的第二滑动方向延伸的第二引导 组件，其中第一滑动托盘(314)布置在第一滑动方向上，第二滑动托盘(334)布置在第二滑 动方向上。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，包括在至少两个轴上滑动的滑动装置 和围绕垂直轴的转动装置。
9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于包括一组汽缸和/或电马达，能够一起执行 该滑动和/或转动运动。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于包括用于该滑动和/或转动运动的数字编 程的装置。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于包括具有六足形布置的一组圆柱体。
12.根据权利要求9到11中任意一项所述的装置，其特征在于包括光学型检测装置，用 于运动的实时校正。
13.一种用于确定被测物体O00)的电磁辐射的至少一个特征的装置，包括电磁探针 网络(100)，其特征在于该装置进一步包括根据上述任意一项权利要求所述的用于实现所 述被测物体(200)和所述探针网络(100)的相对定位的装置(300)。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于该电磁探针网络(100)是球形探针网络。
15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于该电磁探针网络(100)是直线形或平面 型、圆弧或圆弧形部件型、或球形帽或圆柱形帽型的探针网络。
全文摘要
本发明涉及用于实现电磁探针网络(100)和被测物体(200)的相对定位的装置(300)，其中所述装置至少包括用于实现所述被测物体(200)和电磁探针网络(100)的相对滑动的装置(301)，该装置(301)能够沿着包含在探针网络(100)的面内的至少一个滑动方向移动所述被测物体(200)或探针网络(100)，以及该装置上具有用于实现被测物体(200)和探针网络(100)围绕垂直于该滑动方向的主旋转轴的相对转动的装置(320)。
文档编号G01R29/08GK102066955SQ200980123569
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月23日 优先权日2008年6月23日
发明者A·冈杜瓦, L·迪谢纳, P·加罗, P·艾弗森 申请人:微波视点公司