一种测量型天线相位中心偏移的调零装置的制作方法

本发明涉及高精度测量型天线相位中心调控技术领域。特别是涉及一种测量型天线的相位中心调零装置，主要用于对天线的相位中心有严格要求的应用场合。

背景技术：

近几年，卫星导航、高精度定位测量系统迅速发展，测量精度得到大幅提高，对其中的测量天线的性能要求也更加苛刻，特别是对于天线相位中心稳定性的要求。天线相位中心，就是远场辐射的等相位面与通过天线轴线的平面相交的曲线的曲率中心，是天线辐射电磁波的等效辐射中心。

通常高精度测量型天线主要结构包括无源接收天线、有源放大电路、扼流圈、天线罩等组成，理想状态下，无源天线安装在天线的中央位置，无源天线、扼流圈、天线罩相对于天线固定轴同心，并且电气性能上轴对称，天线相位中心位于天线固定轴的延长线上，相位中心与天线几何中心重合。但是实际天线部件加工、组装过程，加工、装配误差，导致无源天线、扼流圈、天线罩难以做到严格意义上的同轴；材料一致性差异，导致无源天线、天线罩难以做到电气性能轴对称；馈电网络因为器件性能差异和材料性能差异，也会导致相位合成过程中的不完全对称，这些原因使得天线相位中心与天线几何中心并不完全一致，其差值称之为天线相位中心偏移（Phase Center Offset，PCO），天线相位中心偏移PCO引起的误差是高精度卫星测量的重要误差源，对于测量精度的影响很大。因此，对高精度测量型天线相位中心偏移进行检测和调零是非常重要的。

现有的技术只能对天线相位中心偏移进行检测，无论是旋转天线测定法还是微波暗室测定法，都需要耗费大量的人力和物力，通过测定结果按照一定的数学模型计算出PCO值，输入到接收机中，通过算法进行误差修正。现有的技术要求天线与接收机必须一对一配套，如果更换了天线，必须更换接收机中的PCO参数，给实际应用带来很大的困难。

无论是文献上还是实际产品中，目前为止，没有检索到相位中心可调零的高精度测量天线。因此有必要发明一种测量型天线的相位中心调零装置，对天线相位中心偏移进行检测，并通过调节本发明的调零装置，对PCO参数进行调零，消除因加工精度、材料一致性差异、装配精度等原因造成的相位中心偏移，做到相位中心与几何中心接近重合，提高定位精度，满足高精度测量型天线的更高要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有高精度测量型天线局限性，设计了一种测量型天线的相位中心调零装置，通过在天线内部结构中设置调零装置，便于在产品调试过程中，将天线相位中心调整到天线的几何中心，从而消除因加工精度、材料一致性差异、装配精度等原因造成的相位中心偏移，使产品性能接近理想的精密测量型天线的相位中心零偏移要求。提高定位精度，满足高精度测量型天线更严格的要求，并提高产品一致性。

本发明的目的是通过一下技术方案解决的：

一种测量型天线的相位中心调零方法，在现有天线结构内部，增加了能够在X、Y、Z方向上实现相对于天线外壳的三轴平移机构，每种平移机构中包含有导向、平移、限位、定位部件，天线主体结构能够在天线外壳内进行三维微调，对天线相位中心进行校正，使PCO参数接近于零，实现相位中心调零功能，具体步骤为：

步骤1）对天线进行初步组装，并将天线安装在暗室测试转台上，确保天线固定轴与测试转台极化轴同心；

步骤2）对天线进行3D的相位数据测试，计算出相位中心位置和PCO值，如果数值超标，根据测试值调节X、Y、Z轴平移量，使天线相位中心逼近天线外壳的几何中心；

步骤3）重新进行3D的相位数据测试，计算出新的相位中心位置和PCO值，核实调零效果；

步骤4）重复步骤2和步骤3，经过多次逼近，将PCO值调整到接近零的一个可接受范围；

步骤5）固定好天线的定位固定螺丝，做好天线外壳固定、密封工作。

根据上述方法设计了一种测量型天线相位中心偏移的调零装置，包括天线主体结构，天线主体结构包括无源天线、屏蔽罩、扼流圈、天线罩、天线底座，天线罩安装在天线底座上，共同构成天线外壳，无源天线安装在天线主体的中央位置，无源天线、扼流圈、天线罩相对于天线主体固定轴同心，其特征在于：所述天线主体上设有三轴平移结构，三轴平移结构包括Z轴升降结构和XY轴二维平动并联机构，所述Z轴升降结构设置在天线底座和扼流圈底部之间，XY轴二维平动并联机构设于屏蔽罩下方的扼流圈内部，所述屏蔽罩上固定有高频PCB，且无源天线固定在高频PCB的上表面，所述XY轴二维平动并联机构与无源天线设有配合在XY平面进行平移的固定链接。

进一步的，所述XY轴二维平动并联机构包括平动联动块、平动机构底板、联动块导槽、X轴平动滑块、平动导槽、螺杆限位圈、弹簧垫、调节螺杆、Y轴平动滑块、Y轴平动导槽、Y轴调节螺杆，所述平动联动块的上部固定于屏蔽罩上，平动机构底板固定于扼流圈心圆环内壁，所述平动机构底板上设有X轴平动滑块、Y轴平动滑块和可配合约束两者的四个平动导槽，且两者之间设有联动块导槽，所述扼流圈中心圆环内壁上设有采用卡簧作为螺杆限位圈的X轴螺杆和Y轴螺杆，且X轴螺杆、Y轴螺杆与扼流圈（3）连接间隙之间设有弹簧垫。

更进一步，所述的X轴螺杆、X轴平动滑块和平动联动块之间设有可配合平动联动块沿X轴方向运动进行X轴调零的固定链接；所述的Y轴螺杆、Y轴平动滑块（18）和平动联动块之间设有可配合平动联动块（10）沿Y轴方向运动进行Y轴调零的固定链接。

进一步的，所述天线底座（2）中部设有一个通孔，扼流圈（3）底部的中间对应位置设置一个螺丝孔，所述天线底座（2）上的通孔中贯穿有Z轴调节螺杆（21），Z轴调节螺杆（21）固定在扼流圈（3）底部的螺丝孔上，且能够配合带动扼流圈（3）及无源天线相对天线外壳在Z轴方向平移；所述Z轴调节螺杆（21）与天线底座（2）之间设有消除螺杆固定间隙的波纹垫（23），所述天线底座（2）上表面安装有约束螺杆相对于天线底座（2）在Z轴方向上不发生平移的螺杆限位装置（22），所述定位螺钉（24）将天线底座（2）与扼流圈（3）固定在一起，保证经过调零后的相位中心在Z方向不再移动。

更进一步，扼流圈（3）上设有将高频PCB（8）固定在扼流圈（3）上的定位螺钉（9），保证相位中心不再移动。

本实用新型的有益效果在于：

（1）提供一种测量型天线相位中心偏移的调零方法和装置，对产品的相位中心可调整，便于生产出零相位中心的高精度测量型天线；

（2）X轴与Y轴采用采用二维平动并联机构实现完全解耦，确保调零机构不影响天线原有电气结构，避免对天线其他性能造成不良影响；

（3）Z轴将扼流圈与无源天线同时运动，不改变天线方向图，不影响扼流圈对多径干扰的抑制作用。

（4）采用本发明的相位中心调零方法和装置，对测量天线的暗室要求降低，在具有普通二维转动的接收转台上也可以精密测量和调整相位中心。

附图说明

图1为本发明相位中心调零装置的结构剖面图。

图2为本发明XY轴二维平动并联机构结构示意图。

图3为本发明相位中心调零装置结构示意图。

其中，1-Z轴升降结构，2-天线底座，3-扼流圈 ，4-XY轴二维平动并联机构，5-无源天线，6-天线罩，7-屏蔽罩，8-高频PCB，9-XY轴定位螺钉，10-平动联动块，11-平动机构底板，12-联动块导槽，13-X轴平动滑块，14-X轴平动导槽，15-限位圈，16-弹簧垫，17-X轴螺杆，18-Y轴平动滑块，19-Y轴平动导槽，20-Y轴螺杆，21-Z轴螺杆。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本实用新型作进一步的描述。下面结合附图和实施例进行详细说明。

如图1至3所示，一种测量型天线的相位中心调零方法，在现有天线结构内部，增加了能够在X、Y、Z方向上实现相对于天线外壳的三轴平移机构，每种平移机构中包含有导向、平移、限位、定位部件，天线主体结构能够在天线外壳内进行三维微调，对天线相位中心进行校正，使PCO参数接近于零，实现相位中心调零功能，具体步骤为：

步骤1）对天线进行初步组装，并将天线安装在暗室测试转台上，确保天线固定轴与测试转台极化轴同心；

步骤2）对天线进行3D的相位数据测试，计算出相位中心位置和PCO值，如果数值超标，根据测试值调节X、Y、Z轴平移量，使天线相位中心逼近天线外壳的几何中心；

步骤3）重新进行3D的相位数据测试，计算出新的相位中心位置和PCO值，核实调零效果；

步骤4）重复步骤2和步骤3，经过多次逼近，将PCO值调整到接近零的一个可接受范围；

步骤5）固定好天线的定位固定螺丝，做好天线外壳固定、密封工作。

如图1，一种测量型天线的相位中心调零装置，安装在高精度测量型天线内部,实现天线相位中心可调零。在原有高精度天线结构的基础上，添加本发明的调零装置，没有明显改变产品外观。实施例中天线相位中心调零装置结构上包括：Z轴升降结构1和XY轴二维平动并联机构4。Z轴升降结构1设置在天线底座2和扼流圈3底部的中间位置，实现相位中心Z方向的调零功能；XY轴二维平动并联机构4设置在屏蔽罩7下方，扼流圈3内部的中空位置；高频PCB8与屏蔽罩7固定在一起，无源天线5固定在高频PCB8的上表面，调节XY轴二维平动并联机构4带动无源天线5在XY平面平移，实现相位中心在XY方向的调零功能；天线罩6安装在天线底座2上，共同构成天线外壳，整个调零过程，天线外壳不动，调整天线相位中心尽可能接近天线的几何中心。

结合图2说明XY轴二维平动并联机构的构成和调零方法，为描述方便，图中将部分结构进行剖视，结构上包括：平动联动块10，平动机构底板11，联动块导槽12，X轴平动滑块13，平动导槽14，螺杆限位圈15，弹簧垫16，X轴螺杆17，Y轴平动滑块18，Y轴平动导槽19，Y轴螺杆20，平动联动块10的上部与屏蔽罩7固定在一起，平动机构底板11固定在扼流圈3中心圆环内壁。带有联动块导槽12的X轴平动滑块13和Y轴平动滑块18叠放在平动机构底板11上的中间位置。固定在平动机构底板11上的四个平动导槽14约束X轴平动滑块13和Y轴平动滑块18，使其在X轴螺杆17和Y轴螺杆20的驱动下，只能按照相应的轴向平动，X调节螺杆17和Y轴螺杆采用卡簧作为螺杆限位圈15固定在扼流圈3中心圆环内壁，只能转动不能平移，为了消除安装间隙，在X轴螺杆17和Y轴螺杆20与扼流圈3安装有弹簧垫16。通过调节X轴螺杆17驱动X轴平动滑块13带动平动联动块10沿X轴方向运动，实现X轴调零；通过Y轴螺杆20驱动Y轴平动滑块18带动平动联动块10沿Y轴方向运动，实现Y轴调零；两轴之间运动没有关联，是各自独立的并联机构。调节简单，并且调节孔小，利于保证天线地结构的完整性。调零工作完成后，拧紧定位螺钉9将高频PCB8固定在扼流圈3上，保证相位中心不再移动。

结合图3所示，在天线底座2中部设置一个通孔，扼流圈3底部的中间对应位置设置一个螺丝孔，Z轴调节螺杆21穿过天线底座2上通孔，固定在扼流圈3底部的螺丝孔上，通过调节螺杆，带动扼流圈3及无源天线5相对天线外壳在Z轴方向平移；天线在Z轴调节螺杆21与天线底座2之间安装有波纹垫23，消除螺杆固定间隙。在天线底座上表面安装卡簧作为螺杆限位装置22，约束螺杆相对于底座不发生Z轴方向的平移，调零工作完成后，拧紧定位螺钉24将天线底座2与扼流圈3固定在一起，保证相位中心在Z方向不再移动。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，仅是本发明实施的较佳示例而已，并非对技术范围做任何限制，本行业的技术人员应该了解，在不脱离本发明的创意精神和范围的前提下，还会有各种变化和改进，凡是依据本发明的技术实质对以上示例所做的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案范围。