Стенд для измерения радиотехнических характеристик антенных обтекателей
STAND FOR MEASURING THE RADIO TECHNICAL CHARACTERISTICS OF ANTENNA RADOMES

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для испытаний и измерений радиотехнических характеристик (РТХ) антенных обтекателей.
Известен стенд для измерения радиотехнических параметров антенных обтекателей, содержащий опорную станину, поворотную платформу со стойкой, на которой установлены обтекатель и приемная антенна, снабженный автоматизированной системой управления режимами измерения, независимыми управляемыми приводами поворота обтекателя в горизонтальной плоскости и по углу возвышения в вертикальной плоскости, поворота приемной антенны в горизонтальной плоскости вокруг центра прокачки и вращения приемной антенны вокруг продольной оси (патент РФ № 2451371, МПК H01Q 1/42, опубл. 20.05.2012).
Однако данный стенд имеет ограниченный диапазон углов измерения РТХ в вертикальной плоскости (тангаж), ограниченный конструкцией механизма тангажа устройства поворотного, недостаточную точность и надежность привода вращения антенны приемной вокруг оси визирования при позиционировании плоскости поляризации, из-за оснащения гибким неэластичным элементом (тросом) и дополнительной редукцией, невозможность калибровки и фазировки стенда относительно принимаемого сигнала при перемещении антенны передающей в плоскости устройства координатного, из-за отсутствия линейного синхронного и независимого перемещения антенны передающей в плоскости устройства координатного, что также позволяет проводить калибровку и фазировку стенда, независящую от плоскости пеленга приемного антенного устройства.
Задачей предлагаемого изобретения является создание стенда для измерения радиотехнических характеристик антенных обтекателей, обеспечивающего измерения в диапазоне углов до 60° и более в ортогональных плоскостях (азимут, тангаж (угол возвышения)), высокоточное позиционирование пространственного расположения антенн и обтекателя, надежную работу механизма вращения приемного антенного устройства, проведение калибровки и фазировки стенда антенной передающей в плоскости устройства координатного, независящую от плоскости пеленга приемного антенного устройства.
Указанный технический результат достигается следующим образом
Стенд для измерения радиотехнических характеристик антенных обтекателей, содержащий опорную станину, поворотную платформу со стойкой, на которой установлены обтекатель и приёмная антенна, стенд снабжен автоматизированной системой управления режимами измерения, независимыми управляемыми приводами поворота обтекателя в горизонтальной плоскости, поворота приемной антенны в горизонтальной плоскости вокруг центра прокачки и вращения обтекателя и приемной антенны вокруг продольной оси, отличающийся тем, что содержит координатное устройство, включающее передающую антенну и механизмы перемещения передающей антенны в горизонтальном и вертикальном направлениях, которые включают в себя модули линейных перемещений, оснащенные серводвигателями, подключенными к пульту управления стенда, обеспечивающие линейное синхронное и независимое перемещение передающей антенны в плоскости координатного устройства, при этом в качестве управляемого привода перемещения обтекателя по углу возвышения в вертикальной плоскости использованы механизмы вращения изделия и антенных устройств посредством серводвигателей, подключенных к пульту управления стенда, в горизонтальной плоскости, а посадочное место механизма вращения приемного антенного устройства располагается непосредственно на валу серводвигателя, подключенного к пульту управления стенда.
Измерение радиотехнических характеристик антенных обтекателей по углу возвышения (тангаж) в горизонтальной плоскости позволяет значительно расширить  функциональные возможности путем увеличения углов измерения (прокачки) и упрощения конструкции посредством значительного уменьшения конструкционных элементов, что ведет к уменьшению переотражений сигнала СВЧ и повышению точности и объективности измерений радиотехнических характеристик (РТХ) обтекателя, измерения РТХ обтекателя в вертикальной плоскости по тангажу проводятся при повороте антенных устройств, включая антенну передающую, и обтекателя на 90°.
Конструктивное обеспечение расположения посадочного места механизма вращения приемного антенного устройства непосредственно на валу серводвигателя значительно повышает точность позиционирования приемного антенного устройства, следовательно, достоверность измерений, при этом исключает дополнительные механические элементы сопряжения привода, включая гибкие неэластичные элементы.
Использование в качестве направляющих устройства координатного модулей линейного перемещения, оснащенных серводвигателями, подключенными к пульту управления стенда, устанавливается возможность калибровки и фазировки стенда относительно принимаемого сигнала при перемещении антенны передающей в плоскости устройства координатного, при этом линейное синхронное и независимое перемещение антенны передающей в плоскости устройства координатного позволяет не зависеть от плоскости пеленга приемного антенного устройства.
В состав стенда для измерения радиотехнических характеристик антенных обтекателей входит:
- устройство координатное, состоящее из трех независимых механизмов, обеспечивающих независимое перемещение антенны передающей в горизонтальном и вертикальном направлениях, а также вращение антенны передающей вокруг оси визирования, установленных на сварном разборном каркасе, состоящем из штатива и подставки и имеющем три регулируемые опоры и регулировочные элементы для выставления осей перемещения и вращения антенны передающей;
- устройство поворотное, предназначенное для обеспечения пространственного взаимного расположения антенны приемной и обтекателя, состоящее из опорной станины, поворотной платформы, стойки, механизмов поворота антенны приемной вокруг центра прокачки в горизонтальной плоскости и вращения вокруг оси визирования в вертикальной плоскости, а также механизмов поворота изделия вокруг центра прокачки в горизонтальной плоскости и вращения вокруг оси визирования;
- пульт управления, включающий программно-аппаратный комплекс, предназначенный для обеспечения информационной связи, управления и питания всех электрических устройств стенда, обеспечивающий автоматическую работу стенда по заданным режимам, обработку измерительной информации, прием команд оператора и вывода на устройства отображения измерительной информации и информации о состоянии устройств стенда, а также место оператора;
- помост, изготовленный из непроводящего материала, предназначенный для обеспечения беспрепятственного доступа к узлам и механизмам стенда, а также установке обтекателя на посадочное место.
Оснащение стенда устройствами и приборами с программным управлением и снятием информации, а также серводвигателями (Серводвигатель Mitsubishi Electric HG-KR43, серводвигатель Siemens 1FK7022-5AK71-1DA0) и бесконтактными индуктивными переключателями (BALLUFF BES M08MI-PSC20B-BV02, ЗАО «Сенсор» ДПА-М18-76У-1110-Н) независимых механизмов перемещения, подключенных к программно-аппаратному комплексу (ПАК) стенда позволяет автоматизировать процесс измерения РТХ антенных обтекателей, тем самым увеличивает его производительность и уменьшает трудозатраты и время измерения.
Предлагаемое изобретение представлено:
- на Фиг.1 показан общий вид стенда измерения РТХ обтекателей, состоящего из: 1 - устройство поворотное; 2 – устройство координатное; 3 – пульт управления; 4 - помост; 5 – антенна передающая; 6 – обтекатель; 7- антенна приемная;
- на Фиг.2 показан вид изометрии устройства поворотного;
- на Фиг.3 показан главный вид устройства координатного;
- на Фиг.4 показан ПАК.
Устройство поворотное (Фиг. 2) содержит опорную станину 8, поворотную платформу 9 со стойкой 10, на которой установлены обтекатель и антенна приемная с автоматическими независимыми приводами вращения обтекателя 12 и антенны 13 вокруг оси визирования антенны и поворота обтекателя 11 и антенны 14 в азимутальном направлении. В отличие от прототипа механизм вращения антенны приемной 13 значительно упрощен и является более точным и долговечным, так как посадочное место антенны приемной 7 располагается непосредственно на валу серводвигателя, исключая дополнительные механические элементы привода, в том числе гибкий неэластичный элемент (трос). Все механизмы снабжены независимыми управляемыми приводами на основе серводвигателей, подключенных через сервоусилители к ПАК 22 (Фиг. 4).
Устройство координатное (Фиг. 3) содержит механизмы перемещения антенны передающей в горизонтальной 15 и вертикальной 16 плоскостях, а также механизм поворота антенны 17 вокруг фокальной оси, базирующихся на сварном разборном каркасе, состоящем из штатива 18 с регулировочными элементами для выставления осей перемещения и вращения антенны передающей и подставки 19 с тремя регулируемыми шаровыми опорами. На штативе 18 зафиксирована несущая полка 20 с генератором СВЧ. Механизмы перемещений и вращения антенны передающей снабжены независимыми управляемыми приводами на основе серводвигателей, подключенных через сервоусилители к ПАК 22 (Фиг. 4).
Для исключения аварийных ситуаций все независимые механизмы стенда оснащены бесконтактными индуктивными переключателями 21.
ПАК включает в себя:
- блок управления верхнего уровня, выполненный на базе промышленного компьютера, и предназначенный для информационно-расчетных и управляющих программ, а также поддерживает устройства отображения и вывода информации на рабочем месте оператора;
- интегральный интерфейсный блок, включающий в себя блок аппаратных и программных средств сопряжения, программы первичной обработки данных, блок коммутации и питания.
Предлагаемый стенд работает следующим образом.
При измерении РТХ обтекателя 6 антенна передающая 5 позиционируется по координатам равносигнального положения, а устройство поворотное осуществляет прокачку обтекателя 6, посредством поворота стойки 10 на заданном диапазоне углов в горизонтальной плоскости вокруг центра прокачки стенда. Так как антенна приемная 7 и обтекатель 6 установлены на одном кронштейне, базирующимся на стойке 10, то в процессе прокачки осуществляется синхронное и противо-направленное движение привода поворота 14 антенны приемной 7 с приводом поворота 11 обтекателя 6, что позволяет антенне приемной 7 оставаться неподвижной. Измерения РТХ обтекателя осуществляются при различных поляризациях антенн, что обеспечивается приводами поворота антенн 13 и 17, а поворот антенных устройств, включая антенну передающую 5, и привода вращения обтекателя 12 вокруг продольной оси на 90 градусов позволяет производить измерения по тангажу на углах возвышения в диапазоне, превышающим аналогичный в прототипе. При выполнении калибровки и фазировки стенда, посредством механизмов перемещения 15 и 16 антенны передающей, линейное синхронное и независимое перемещение антенны передающей в плоскости устройства координатного позволяет не зависеть от плоскости пеленга приемного антенного устройства. Управление стендом производится с помощью программно-аппаратного комплекса 22, где осуществляется индикация режимов измерения, положения антенн и обтекателя.
Использование предлагаемого стенда позволяет производить измерения РТХ в диапазоне углов до 60° и более в ортогональных плоскостях (азимут, тангаж (возвышение)), высокоточное позиционирование пространственного расположения антенн и обтекателя, надежную работу механизма вращения приемного антенного устройства, проведение калибровки и фазировки стенда антенной передающей в плоскости устройства координатного с требуемой точностью и скоростью в автоматическом режиме.