天線測(cè)量空間掃描平面誤差補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了在天線平面近場(chǎng)測(cè)試中，使用微動(dòng)補(bǔ)償平臺(tái)系統(tǒng)，解決掃描平面誤差補(bǔ)償?shù)姆椒皩?shí)例。由微驅(qū)動(dòng)臺(tái)、導(dǎo)軌、滑塊以及固定件，加上驅(qū)動(dòng)器，PC機(jī)構(gòu)成了微動(dòng)補(bǔ)償平臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在幾十微米范圍內(nèi)，以nm精度的分辨率進(jìn)行步進(jìn)，實(shí)現(xiàn)開閉環(huán)控制，可以很好地解決，因機(jī)械精度的局限性，而導(dǎo)致的難以滿足在毫米波、亞毫米波天線平面近場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)中，對(duì)于掃描空間平面度更高要求的問(wèn)題。此外，提出了實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償?shù)能浖刂品椒?，即Zi＝f(x+Δx，y+Δy，v)。
【專利說(shuō)明】天線測(cè)量空間掃描平面誤差補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及天線近場(chǎng)測(cè)試領(lǐng)域，尤其在毫米波天線平面近場(chǎng)測(cè)試中，對(duì)于掃描儀引起的平面誤差進(jìn)行補(bǔ)償，采用微動(dòng)補(bǔ)償平臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)直至納米級(jí)分辨率精度的補(bǔ)償。
【背景技術(shù)】
[0002]在毫米波天線平面近場(chǎng)測(cè)試中，由掃描平面誤差引起的相位變化，會(huì)對(duì)天線測(cè)試的遠(yuǎn)場(chǎng)特性，帶來(lái)很大的影響。為了解決這一問(wèn)題，通常要求掃描的空間平面誤差^ λ/100mmη
[0003]當(dāng)進(jìn)入毫米波、亞毫米波頻段時(shí)，僅憑掃描儀X、y軸水平直線度的精度，以及X，y軸垂直度的精度，來(lái)進(jìn)一步提高空間掃描的平面度精度，是不可能的。因?yàn)闄C(jī)械加工及安裝調(diào)試精度存在局限性，所以難以達(dá)到，因此需要通過(guò)增加Z軸補(bǔ)償?shù)姆椒右越鉀Q。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明以微驅(qū)動(dòng)臺(tái)為核心，由導(dǎo)軌、滑塊等機(jī)構(gòu)附件，驅(qū)動(dòng)器及PC機(jī)，組成微動(dòng)補(bǔ)償平臺(tái)系統(tǒng)，作為實(shí)現(xiàn)z軸補(bǔ)償?shù)挠布A(chǔ)，通過(guò)軟件控制，使在整個(gè)探頭負(fù)載，沿x，y方向移動(dòng)時(shí)，能隨動(dòng)地在幾十微米范圍內(nèi)，以納米級(jí)的分辨率進(jìn)行步進(jìn)，及時(shí)響應(yīng)z軸誤差補(bǔ)償?shù)囊蟆?br> [0005]本發(fā)明的特點(diǎn):在于通過(guò)加裝在z軸上的微動(dòng)補(bǔ)償平臺(tái)系統(tǒng)，產(chǎn)生的微動(dòng)位移量，實(shí)現(xiàn)z軸補(bǔ)償，從而獲得更高精度空間平面度的結(jié)果。此外，在補(bǔ)償響應(yīng)上，可以達(dá)到kHz水平，因此，在需要獲得高速掃描時(shí)，優(yōu)勢(shì)明顯。
[0006]本發(fā)明控制精度高、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、承載力大。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0008]圖1是微動(dòng)補(bǔ)償平臺(tái)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。其中:1、上托板，與微驅(qū)動(dòng)平臺(tái)固定，承托著需要微動(dòng)的整體構(gòu)件用于補(bǔ)償，比如極化臺(tái)、鼠龍、探頭等；2、滑塊，與1固定，同其他三個(gè)一道，支撐整個(gè)微動(dòng)構(gòu)件，起著分?jǐn)傊亓考皾?rùn)滑移動(dòng)的作用；3、擋板；4，微驅(qū)動(dòng)臺(tái)，可以作一維方向的前后移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)分辨率精度的控制；5、導(dǎo)軌，與滑塊共同構(gòu)成滑動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)；6、連接托架，與掃描運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定，形成整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐。
[0009]圖2是微動(dòng)補(bǔ)償平臺(tái)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0010]圖3是微驅(qū)動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖。A、臺(tái)面，B、底座
[0011]圖4是微動(dòng)補(bǔ)償平臺(tái)控制系統(tǒng)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]在圖1中，本發(fā)明使用的微驅(qū)動(dòng)臺(tái)，即圖中4所示，由臺(tái)面，即圖3中A所示，和底座，g卩圖3中B所示,及控制電路所組成。平臺(tái)承載最大100N，移動(dòng)方向最大推力/拉力600/200N，開環(huán)/閉環(huán)控制時(shí)，行程范圍30微米，使用專有驅(qū)動(dòng)器，開環(huán)控制時(shí)的分辨率為
0.6納米，閉環(huán)控制時(shí)的分辨率為2納米，空載響應(yīng)頻率為3.3kHz。
[0013]微驅(qū)動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面，即圖3中A所示，與上托板，即圖1中1所示，通過(guò)4-M3的螺釘實(shí)現(xiàn)固定，形成整體，使得當(dāng)微驅(qū)動(dòng)臺(tái)微動(dòng)時(shí)，上托板隨之而動(dòng)。
[0014]因考慮在上托板上需要承載其他機(jī)構(gòu)，比如，測(cè)試轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)等，利用導(dǎo)軌、滑塊，即圖1中5和2所示，可將過(guò)多的承重負(fù)載分?jǐn)偟簟Ｊ褂盟膫€(gè)滑塊與上托板通過(guò)螺釘固定，這樣，既可以保證微驅(qū)動(dòng)臺(tái)有效的工作，又能獲得良好的機(jī)械響應(yīng)。
[0015]在進(jìn)行誤差補(bǔ)償時(shí)，根據(jù)平面度誤差精度要求，通過(guò)微動(dòng)補(bǔ)償平臺(tái)系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償?shù)哪康摹?br> [0016]下面舉例介紹誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?
[0017]比如，在一個(gè)3X3的掃描空間中，總共有9個(gè)點(diǎn)位，坐標(biāo)分別為(x0, yO, zO)、(xl,yO, zl)、(x2, yO, z2)、(xO, yl, z3)、(xl, yl, z4)、(x2, yl, z5)、(xO, y2, z6)、(xl, y2, z7)、(x2, y2, z8),如果以水平方式，即按(xO, yO, z0)、(xl, yO, zl)、(x2, yO, z2)、(x2, yl, z5)、(xl, yl, z4)、(xO, yl, z3)、(xO, y2, z6)、(xl, y2, z7)、(x2, y2, z8)順序掃描，假設(shè)所有 x、y方向上的位置誤差為零，而z向上的誤差集合為(z0, zl, z2, z3, z4, z5, z6, z7, z8),則可以通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型或列表方式，確定微驅(qū)動(dòng)臺(tái)的控制量，使得與X、y形成隨動(dòng)關(guān)系，即有關(guān)系式Zi = f (xi, yi, v)其中v是掃描速度,用于確定從第i個(gè)點(diǎn)到第i+Ι個(gè)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)的響應(yīng)時(shí)間，也就是說(shuō)，要保證從第1個(gè)點(diǎn)補(bǔ)償完之后，到達(dá)第2個(gè)點(diǎn)時(shí)，正好能補(bǔ)償?shù)轿?，以此類推，i = 0-8。
[0018]但是，當(dāng)X、y方向上存在位置誤差，并且進(jìn)行了補(bǔ)償時(shí)，則上述關(guān)系式變?yōu)閆i =f(x+Ax，y+Ay，v),其中，Δχ和Δ y分別為x、y方向上的位置補(bǔ)償值。
【權(quán)利要求】
1.使用微驅(qū)動(dòng)臺(tái)或者類似機(jī)構(gòu)，用于天線近場(chǎng)測(cè)試掃描平面度誤差補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其結(jié)構(gòu)特征是，由微驅(qū)動(dòng)臺(tái)作為驅(qū)動(dòng)源，導(dǎo)軌及滑塊構(gòu)成承載支撐，帶動(dòng)天線探頭以及相關(guān)附件，比如轉(zhuǎn)換器、鼠龍、極化臺(tái)、直線平臺(tái)等，沿z軸方向或掃描平面法線方向位移，控制范圍在幾十微米以內(nèi)，以納米分辨率精度進(jìn)行步進(jìn)，用于誤差補(bǔ)償。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征是，利用微動(dòng)補(bǔ)償平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)開環(huán)/閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)平面度誤差補(bǔ)償。
【文檔編號(hào)】G01R15/00GK103698617SQ201410004002
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】姚躍吾, 孫躍東, 張迎慶 申請(qǐng)人:南京順仕祥電子有限公司