一种用于天线平面近场测试的双极化四探头装置的制作方法

1.本技术涉及一种多探头的天线测试装置。


背景技术：

2.天线是无线电设备的一个重要组成部分，其性能直接影响整个无线电设备的运行质量。在天线的整个设计和优化流程中，设计者经常要在每个设计步骤中进行多次测量、调整和再测量。传统的天线近场测量（antenna near
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field measurement）是采用单探头的测试技术，测试效率比较低。
3.使用单探头测试技术对天线性能指标进行测量验证时，探头（probe）每移动到一个位置只能进行一次测量，测试效率较低。以20
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20的天线阵面为例，请参阅图1，采用单探头进行测试，探头垂直方向上覆盖5个单元，水平方向覆盖5个单元，移动16次位置可以完成整个阵面的测试。如果改为采用四探头进行测试，请参阅图2，四个探头垂直方向上一次可覆盖20个单元，水平方向覆盖5个单元，移动4次位置可以完成整个阵面的测试。因此采用多探头测试技术可以提高天线测试效率，加快天线测试速度，从而加快整个天线的设计和优化流程。


技术实现要素：

4.本技术所要解决的技术问题是提供一种用于天线平面近场测试的双极化四探头装置，能够满足在较小测试环境空间中快速测试不同频段天线的要求，提升天线测试效率，控制成本。
5.为解决上述技术问题，本技术提供了一种用于天线平面近场测试的双极化四探头装置，包括射频盒、探头支架模组、探头模组和吸波材料；探头支架模组固定在射频盒的顶部端面，探头支架模组与射频盒之间通过定位销保证安装精度；探头模组具有多组，分别适用于不同的频率范围，探头模组安装于探头支架模组；适用于高频段的探头模组中的每个探头的高度及粗细均小于适用于低频段的探头模组中的每个探头的高度及粗细；所述吸波材料黏贴在探头支架模组上。本技术可以通过更换不同频段范围的探头模组来扩展天线的测试频率区间。例如针对12ghz至40ghz的频率区间，可以分为三个频段:12ghz至18ghz、18ghz至26.5ghz、26.5ghz至40ghz，每个频段采用相同的探头支架模组和不同的探头模组，并且共用射频盒。这些探头支架模组和探头模组在保证安装精度前提下可以快速地进行更换，更换后的直线度、平面度、探头单元间距误差等均满足精度要求。
6.进一步地，所述射频盒包括主体框架、顶部封板、底部封板和侧壁封板；顶部封板、底部封板、侧壁封板分别用于封住主体框架的顶面、底面、侧面；主体框架上具有前面板和后面板；在前面板上设有射频盒hprobe接口，数量为4个；还设有rf in端口、开关部、控制部、电源接头和接地柱，数量均为1个；在后面板上设有射频盒vprobe接口、probe接口和port接口，数量均为4个；每个probe接口和每个port接口之间通过一根半钢电缆电性连接。上述射频盒具有结构紧凑、体积小巧的优点。
7.进一步地，所述主体框架采用整块铝合金机加工而成，内部被掏空；在主体框架内部还设有1个一分四切换开关、4个一分二切换开关和板卡。上述主体框架具有重量轻的优点。
8.进一步地，所述射频盒内部的射频线缆走线采用单个入口进入，走线依次经过：rf in端口、一分四开关、port接口1～4、半钢电缆、probe接口1～4、一分二开关1～4、对应的射频盒hprobe接口1～4和射频盒vprobe接口1～4。或者，所述射频盒内部的射频线缆走线采用四个入口进入，走线依次经过：probe接口1～4、一分二开关1～4、对应的射频盒hprobe接口1～4和射频盒vprobe接口1～4。本技术可以实现多探头双极化切换、四探头切换。探头接收时，四个探头同时接收，接收过程中可实现双极化分时测试。探头发射时，四个探头分时发射，发射过程中可实现双极化分时测试。
9.进一步地，所述探头支架模组包括支架基板、设在支架基板上的4个探头支架；在支架基板上且在探头支架的两侧均设有4个接线转接板，每个接线转接板上均设有射频穿墙头；组装后与射频盒前面板同一侧的多个射频穿墙头通过多根半钢电缆分别电性连接射频盒前面板上的多个射频盒hprobe接口，组装后与射频盒后面板同一侧的多个射频穿墙头通过多根半钢电缆分别电性连接射频盒后面板上的多个射频盒vprobe接口。上述探头支架模组具有结构紧凑、体积小巧的优点。
10.进一步地，所述探头模组包括4个双极化探头，每个双极化探头固定在一个探头支架上。这是探头模组的结构及安装关系。
11.进一步地，单个探头支架包括位于底部的探头安装底板、位于顶部的探头安装法兰；在探头安装底板的底部设有多个定位销；探头安装底板通过多个松不脱螺钉固定到支架基板上；探头安装底板与探头安装法兰之间由多根支柱和多根定位导向轴相连接。上述探头支架具有结构紧凑、体积小巧的优点。
12.进一步地，所述吸波材料黏贴在探头安装法兰的顶面。这是一种优选的实现方式。
13.进一步地，单个双极化探头分为上下两部分，下部在探头安装底板、探头安装法兰、支柱和定位导向轴所围出的空间内，上部由探头安装法兰中心位置的通孔向上伸出位于探头安装法兰的上方；单个双极化探头通过多根支柱固定在探头安装底板上，多根定位导向轴确保双极化探头和探头安装底板之间的安装精度；双极化探头的下部具有探头vprobe接口和探头hprobe接口，分别电性连接相应的射频穿墙头。上述探头具有结构紧凑、体积小巧的优点。
14.进一步地，所述双极化四探头装置还包括探头保护罩，将吸波材料、探头模组位于接线转接板之上的部分、探头支架模组位于接线转接板之上的部分遮盖起来。上述探头保护罩起到保护的作用。
15.本技术取得的技术效果是：通过更换适用于不同频段的探头支架模组和探头模组、同时共用射频盒，可以扩展天线的测试频率区间；体积小巧，适用于各种测试环境场合；重量轻，对配合工作的承载设备（扫描架等）承重要求低；结构简单，便于使用和维护。
附图说明
16.图1是单探头测试区域示意图。
17.图2是四探头测试区域示意图。
18.图3、图4是本技术提出的用于平面近场测试的双极化四探头装置的不同角度的整体结构示意图。
19.图5、图6分别是射频盒的不同角度的结构示意图。
20.图7、图8分别是射频盒的主体框架的不同角度的结构示意图。
21.图9、图10分别是射频盒内部射频线缆走线的逻辑示意图。
22.图11、图12分别是探头支架模组与探头模组组装后的不同角度的结构示意图。
23.图13是单个探头与单个探头支架组装后的结构示意图。
24.图14是探头保护罩与整个双极化探头装置组装后的结构示意图。
25.图中附图标记说明：10为射频盒、11为主体框架、12为前面板、13为后面板、14为顶部封板、15为底部封板、16为侧壁封板、17为射频盒vprobe接口、18为probe接口、19为port接口、110为射频盒hprobe接口、111为射频输入端口、112为开关部、113为控制部、114为电源接头、115为接地柱、20为探头支架模组、21为支架基板、22a和22b为接线转接板、23a和23b为射频穿墙头、24为探头支架、241为探头安装底板、242为定位销、243为松不脱螺钉、244为支柱、245为定位导向轴、246为探头安装法兰、30为探头模组、31为双极化探头、311为探头hprobe接口、312为探头vprobe接口、40为吸波材料、50为探头保护罩。
具体实施方式
26.请参阅图3和图4，本技术提出的用于平面近场测试的双极化四探头装置包括射频盒10、探头支架模组20、探头模组30和吸波材料40。探头支架模组20例如通过螺钉固定在射频盒10的顶部端面，探头支架模组20与射频盒10之间通过定位销保证安装精度。其中，探头模组30具有多组，分别适用于不同的频率范围。这些探头模组30对应的探头支架模组20是相同结构与相同大小的，因此可以将每一组探头模组30分别安装到相同结构与相同大小的多组探头支架模组20上，或者也可以在同一组探头支架模组20上安装和拆卸多组探头模组30。例如，第一组探头模组30适用于12ghz至18ghz，第二组探头模组30适用于18ghz至26.5ghz，第三组探头模组30适用于26.5ghz至40ghz。适用于较高频段的探头模组30中的每个探头的高度及粗细均小于适用于较低频段的探头模组30中的每个探头的高度及粗细。吸波材料40例如采用黏贴方式固定在探头支架模组20上。
27.请参阅图5和图6，射频盒10包括主体框架11、顶部封板14、底部封板15和侧壁封板16。请同时参阅图7和图8，主体框架11上具有前面板12和后面板13。顶部封板14、底部封板15、侧壁封板16分别用于封住主体框架11的顶面、底面、侧面。主体框架11例如采用整块铝合金机加工而成，内部被掏空。在主体框架11内部还设有切换开关（例如包括1个一分四开关和4个一分二开关）和板卡，未图示。板卡一方面为整个射频盒10中的各部件供电，另一方面为切换开关提供切换的控制指令。在后面板13上设有射频盒vprobe（双极化探头垂直极化）接口17、probe接口18和port接口19，数量例如均为4个。每个probe接口18和每个port接口19之间通过一根半钢电缆电性连接，半钢电缆是一种刚性射频线缆。port接口19用于射频盒10内部的第一种走线形式。probe接口18用于射频盒10内部的第二种走线形式。在前面板12上设有射频盒hprobe（双极化探头水平极化）接口110，数量例如为4个；还设有rf in（射频输入）端口111、开关部112、控制部113、电源接头114和接地柱115，数量例如均为1个。
28.射频盒10内部的射频线缆有两种走线形式。请参阅图9，这是第一种走线形式，单
个入口进入。此时走线依次经过：rf in端口、一分四开关、port接口1～4、半钢电缆、probe接口1～4、一分二开关1～4、对应的射频盒hprobe接口1～4和射频盒vprobe接口1～4。四根半钢电缆分别用来连接port接口1～4和probe接口1～4。请参阅图10，这是第二种走线形式，四个入口进入。此时走线依次经过：probe接口1～4、一分二开关1～4、对应的射频盒hprobe接口1～4和射频盒vprobe接口1～4。在以上两种走线形式中，一分四开关用来连接rf in端口和port接口1～4；一分二开关1用来连接probe接口1和射频盒hprobe接口1和射频盒vprobe接口1，其余一分二开关的连接关系以此类推。
29.请参阅图11和图12，探头支架模组20包括支架基板21。在支架基板21上设有多个探头支架24，数量例如为4个。在支架基板21上且在多个探头支架24的一侧设有与探头支架24相同数量的多个接线转接板22a，每个接线转接板22a上设有射频穿墙头23a。在支架基板21上且在多个探头支架24的另一侧设有相同数量的多个接线转接板22b，每个接线转接板22b上设有射频穿墙头23b。请同时参阅图3和图4、图5和图6，组装后与射频盒10的前面板12同一侧的多个射频穿墙头23b通过多根半钢电缆分别电性连接多个射频盒hprobe接口110，组装后与射频盒10的后面板13同一侧的多个射频穿墙头23a通过多根半钢电缆分别电性连接多个射频盒vprobe接口17。探头模组30包括与探头支架24相同数量的多个双极化探头31，每个双极化探头31固定在一个探头支架24上。
30.请参阅图13，单个探头支架24包括位于底部的探头安装底板241，大致呈圆环状；还包括位于顶部的探头安装法兰246，大致呈中心位置有通孔的圆盘状。在探头安装底板241的底部设有多个定位销242，用来保证探头安装底板241与支架基板21之间的安装精度。探头安装底板241通过多个松不脱螺钉243固定到支架基板21上。探头安装底板241与探头安装法兰246之间由多根支柱244和多根定位导向轴245相连接。请同时参阅图3和图4，吸波材料40例如通过黏贴方式固定在探头安装法兰246的顶面。单个双极化探头31分为上下两部分，下部在探头安装底板241、探头安装法兰246、支柱244和定位导向轴245所围出的空间内，上部由探头安装法兰246中心位置的通孔向上伸出位于探头安装法兰246的上方。单个双极化探头31通过多根支柱244固定在探头安装底板241上，多根定位导向轴245确保双极化探头31和探头安装底板241之间的安装精度。双极化探头31的下部具有探头vprobe接口312和探头hprobe接口311，分别电性连接射频穿墙头23b、23a。双极化探头31的上部大致为圆柱体，适用于较高频段的探头上部的高度及直径均小于适用于较低频段的探头上部的高度及直径。
31.请参阅图14，在整个双极化四探头装置不使用时，由大致为开口长方体形状的探头保护罩50将吸波材料40、探头模组30位于接线转接板22a和22b之上的部分、探头支架模组20位于接线转接板22a和22b之上的部分遮盖起来，起到对探头阵列的保护作用。
32.以上仅为本技术的优选实施例，并不用于限定本技术。对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。