倒卡天線的空域穩定功能測試系統及測試方法與流程

本發明屬于測量技術領域，特別涉及一種空域穩定功能測試方法，可用于倒卡天線和有空域穩定要求的掃描天線的測試。

背景技術：

倒卡天線包含饋源、主反射面、副反射面和驅動單元，副反射面為拋物線曲面，饋源位于拋物線曲面焦點位置，主反射面為平板，饋源朝副反射面發射微波，經過一次反射，反射波為平行波照到主反射面上，主反射面依靠驅動單元驅動，二次反射微波發射出去，完成空域掃描。由于倒卡天線特有結構，天線微波波束掃描角度與天線主反射面轉動角度有倍數關系，天線裝機后，當飛機飛行時作出橫滾、爬升、俯沖等動作時，天線掃描空域將發生變化。倒卡天線空域穩定功能是該天線重要技術指標，關系著天線波束掃描空域是否始終保持不變，若天線波束掃描空域發生變化，掃描層之間就有間隙或重疊，將影響雷達系統性能。

現有倒卡天線空域穩定功能的測試方法為：將倒卡天線實物安裝在飛機機頭位置，天線0度指向與飛機航向平行，飛機上的慣導系統提供飛機姿態信息給倒卡天線，信號處理和圖像處理模塊對其回波進行處理，完成倒卡天線空域穩定功能測試，這種測試方法存在一些缺點：

1.需要飛機作為測試安裝平臺，而且天線安裝位置特殊，協調不易；

2.受空域、試驗場所、天氣條件、關聯設備等限制；

3.測試周期長，費用高。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種新的倒卡天線空域穩定功能的測試系統及測試方法，以解決上述現有倒卡天線空域穩定功能測試方法存在的缺點，減小測試周期，降低測試費用。

為實現上述目的，本發明的倒卡天線空域穩定功能測試系統，其特征在于包括六自由度平臺、慣導、天線安裝平臺、鏡子、激光筆和幕布，該天線安裝平臺、慣導和激光筆安裝在六自由度平臺的上端面，且激光筆位于天線安裝平臺的正前方，被測試的倒卡天線安裝在天線安裝平臺上；該鏡子粘貼在被測倒卡天線的主反射面上；該幕布放置在激光筆的后方。

上述系統，其特征在于慣導的橫滾軸和天線安裝平臺的安裝面法向均與六自由度平臺的水平x坐標軸或水平y坐標軸平行，且慣導與被測試倒卡天線串口連接，并將所測六自由度平臺的俯仰和橫滾數據信息傳輸給被測試倒卡天線。

上述系統，其特征在于被測倒卡天線主反射面的俯仰旋轉軸線與六自由度平臺中心軸線垂直相交。

上述系統，其特征在于鏡子采用能有效反射激光的平面鏡，且面積不大于被測倒卡天線的主反射面。

上述系統，其特征在于激光筆的中心與被測倒卡天線主反射面的中心點位于同一水平線上，且激光筆中心軸垂直于天線安裝平臺的天線安裝面。

上述系統，其特征在于幕布與天線安裝平臺的天線安裝平面平行，且幕布能夠接收所有反射的激光束光點。

為實現上述目的，本發明測試倒卡天線空域穩定功能的方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)利用激光筆模擬倒卡天線饋源，用激光束模擬天線微波波束，用鏡子模擬被測倒卡天線的主反射面，將激光束在鏡子上反射，投影到幕布上；

2)在幕布上標定靜態時被測倒卡天線主反射面俯仰角在1度間隔的反射激光掃描軌跡，得到多條軌跡曲線，并在每條軌跡曲線上標記出對應的俯仰角度；

3)在被測倒卡天線俯仰角運動范圍內，設定一整數俯仰角度，控制被測倒卡天線在系統設定的方位范圍內開始掃描，并啟動六自由度平臺模擬飛機姿態，被測倒卡天線根據慣導測得的六自由度平臺模擬的飛機姿態信息在掃描的過程中做出相應的動態補償，實現空域穩定；

4)實時觀察被測倒卡天線實現空域穩定后的反射激光束在幕布上的光點，不同俯仰角的光點對應步驟2)標記的不同軌跡曲線，判斷空域穩定后的反射激光束在幕布上的所有光點是否與步驟2)標記的軌跡全部重合：若重合，則被測倒卡天線的空域穩定功能合格，否則，不合格。

本發明具有如下優點:

本發明所述的測試系統利用常規設備即可完成，無需專門定制；組成系統的各部件之間的固定關系易于保證；測試場所無特殊要求，普通場地就可以搭建。

本發明所述的測試方法保留要驗證的核心部分，通過激光替代，使微波傳播回路顯現，操作方便，結果直觀，不需要特別的專業知識就可以操作，整個試驗費用低，周期短。

附圖說明

圖1是本發明的系統布局示意圖。

圖2是本發明的測試流程圖。

具體實施方式

參照圖1，本發明的測試系統包括六自由度平臺1、慣導2、天線安裝平臺3、鏡子4、激光筆5和幕布6。其中天線安裝平臺3、慣導2和激光筆5均安裝在六自由度平臺1上端面的不同位置，且慣導2的橫滾軸和天線安裝平臺3的安裝面法向均與六自由度平臺1的水平x坐標軸或水平y坐標軸平行，慣導2與被測倒卡天線串口連接，并將所測六自由度平臺1的俯仰和橫滾數據信息傳輸給被測倒卡天線；激光筆5位于天線安裝平臺3的正前方，激光筆5的中心與被測倒卡天線主反射面7的中心點在同一水平線上，且激光筆5的中心軸垂直于天線安裝平臺3的天線安裝面；被測倒卡天線安裝到天線安裝平臺3的天線安裝面上，其主反射面7的俯仰旋轉軸線與六自由度平臺1中心軸線垂直相交；把平面鏡4與被測倒卡天線主反射板粘貼在一起，平面鏡4能有效反射激光，且面積不大于被測倒卡天線的主反射面；幕布6支撐于激光筆的后面，與天線安裝平臺3的天線安裝平面平行，且能夠接收所有反射的激光束光點。

參照圖2，本發明利用上述的測試系統對被測倒卡天線的空域穩定功能進行測試的方法包括如下步驟：

步驟1.利用激光筆模擬被測倒卡天線饋源，用激光束模擬天線微波波束，用鏡子模擬被測倒卡天線的主反射面，將激光束在鏡子上的反射投影到幕布上；

步驟2.在幕布6上標定靜態時被測倒卡天線主反射面俯仰角在1度間隔的反射激光掃描軌跡，得到多條軌跡曲線，并在每條軌跡曲線上標記出對應的俯仰角度。

本步驟的具體實現如下：

2.1)將被測倒卡天線俯仰角保持在0度，使方位角在最大邊界，標記激光反射到幕布上的一個點；隨后，將方位角每減小1度，在幕布上標記一個點，直至方位角旋轉到反方向最大邊界，再將這些標記點用逐個連接，得到一條曲線，此曲線就是被測倒卡天線微波波束的俯仰角0度掃描軌跡；

2.2)將被測倒卡天線俯仰角保持在1度，使方位角在最大邊界，標記激光反射到幕布上的一個點；隨后，將方位角每減小1度，在幕布上標記一個點，直至方位角旋轉到反方向最大邊界，再將這些標記點逐個連接，得到俯仰角1度的掃描軌跡；

2.3)依次類推，每次使俯仰角步進1度并保持按照上述過程得到第三條，第四條……直到達到需要的條數為止，并標記相應俯仰角度數。

步驟3.在被測倒卡天線俯仰角運動范圍內，設定一整數俯仰角度，控制被測倒卡天線在系統設定的方位范圍內開始掃描。

步驟4.啟動六自由度平臺1模擬飛機姿態，被測倒卡天線根據慣導測得的六自由度平臺模擬的飛機姿態信息在掃描的過程中做出相應的動態補償，實現空域穩定；

例如，當六自由度平臺上端面上仰，被測倒卡天線主反射面做出與其反方向運動，即下俯運動，上仰角度越大，補償角度也大，動作越明顯，使得反射激光在幕布上的光點始終沿確定軌跡運行。

步驟5.根據反射激光束在幕布6上的光點位置判斷空域穩定功能的合格性。

實時觀察被測倒卡天線實現空域穩定后的反射激光束在幕布6上的光點，由于不同俯仰角的光點對應標記的不同軌跡曲線，故可通過被測倒卡天線在空域穩定狀態下反射激光束在幕布6上的光點所形成的運動軌跡與已標記的所有軌跡重合與否來判斷空域穩定功能是否合格。例如0度俯仰角的光點應該落在標記的俯仰角0度掃描軌跡曲線上，其他俯仰角的光點落在對應俯仰角的掃描軌跡曲線，如果全部落在對應的標記掃描軌跡曲線上，則判被測倒卡天線的空域穩定功能合格，但如果沒有全部落在對應的標記掃描軌跡曲線上，則判被測倒卡天線的空域穩定功能不合格，

本發明中未詳細闡述的部分屬于本領域內的公知技術。以上測試系統和測試方法僅用于說明本發明的技術方案而非限制在具體的實施范圍內，對于本領域的普通技術人員來講，只要各種變化在權利要求限定和確定的本發明的精神范圍之內，這些變化是顯而易見的，一切利用本發明的構思創造均在保護之列。