天线近远场测量控制系统

摘要

随着移动信息技术的发展，对高性能、高精度天线的需求愈发广泛。作为天线性能评估的天线测量技术和系统也日新月异，成为贯穿天线研制、成产、调试的重要技术依托。早期的天线测量系统自主程度较低，导致天线测量效率低下，推广缓慢。随着近年来计算机技术、自动控制技术的发展，高效率、高精度天线测量系统成为天线测量行业研究的焦点之一。在一些发达国家，对高效率和高精度测量系统的研制已进行多年，并投入使用，而我国的对该技术的研究才刚刚起步。
　　本文根据某单位实际需求，设计了一套高精度、高效率、自动化的天线近远场测量系统。本系统将服役于微波暗室，用于缝隙天线、询问天线等一些常规天线近场测量，并可对小口径天线进行远场测量，测量频率范围为1.2-40 GHz。该天线近远场测量系统以工业计算机为核心，首先通过计算机控制矢量网络分析仪进行相关参数初始化，然后通过控制 PMAC运动控制器驱动扫描架进行平面近场扫描或柱面近场扫描并同时控制矢量网络分析仪接收信号，得到采样点位置坐标以及近场幅度数据和相位数据。最后使用自主研制的数据处理软件处理近场数据并且得出待测天线远场特性，使用输出设备显示和打印结果报告。
　　在研究安排上，本文首先阐述天线测量的基本理论、天线的基本辐射参数及各参数的测量方法，为后面的系统设计和数据处理软件的编写提供了技术支持；其次，简单介绍天线近远场测量系统的硬件组成部分，硬件部分包括扫描架、转台、射频、数控伺服子系统，主要对扫描架的结构和误差进行详细的分析以及对转台各转动轴进行详细的设计，并对机械部分进行安全性设计，确保系统能安全可靠的运行；再次，详细介绍 PMAC运动控制器的运动控制原理以及控制系统的设计，编写运动控制的界面；最后，使用Delphi和MATLAB语言编写一套数据处理软件。
　　因PMAC具有高精度、多功能，并能够兼容市场上大多数测量仪器设备，因此，本文中的天线近远场测量系统中使用 PMAC可编程多轴运动控制器作为天线测量系统的伺服控制组件，从而使得本文所设计的天线测量系统的机械误差小于0.05 mm。相比传统的天线测量系统，本系统测量精度更高。论文中所编写的控制软件和数据处理软件能够满足既定设计要求，并且操作方便、界面美观。但论文中并没有对天线测量的误差进行有效分析，后续工作将针对系统测量误差进行分析。
　　目前，本文设计天线近远场测量系统已建成并投入使用。实践表明，本文设计的高精度、高效率、自动化的天线近远场测量系统符合单位实际需求，具有很好的工程实用价值。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及国内外现状

1.2 课题研究目的和意义

1.3 本文主要工作及内容安排

1.4 本章小结

第二章 天线测量基本理论

2.1 引言

2.2 近场测量基本理论

2.3 天线近远场变换原理

2.4 天线参数介绍

2.5 天线辐射参数测量

2.6 本章小结

第三章 天线近远场测量硬件系统

3.1 天线近远场测量系统概述

3.2 扫描架子系统

3.3 转台子系统

3.4 射频子系统

3.5 数控伺服子系统

3.6 天线近远场测量系统安全性设计

3.7 本章小结

第四章 基于PMAC的运动控制系统

4.1 引言

4.2 运动控制原理

4.3 PMAC

4.4 近远场综合测量系统控制界面设计

4.5 本章小结

第五章 数据处理软件设计与实现

5.1 引言

5.2 相关软件介绍

5.3 软件界面的设计要求

5.4 软件界面的设计

5.5 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

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