运动系统增加天线精度

无线电天线的定位需要具有高重复性和最小间隙的运动控制系统。近场系统公司(NSI)位于洛杉矶附近，生产用于测量无线电天线性能特征的设备，包括用于个人通信系统、军事雷达和通信以及航天器天线的天线。在最近的一个模型中，NSI使用了Nexen集团独特的运动控制系统，该集团位于明尼苏达州Vadnais Heights。

近场设计了球形近场拱滚扫描仪，型号为NSI-700S-300，用于测量需要全半球覆盖的天线阵列发射的辐射特性。为了让敏感天线在整个测试过程中保持静止，该系统需要一个能够在天线周围的超半球表面上方移动的传感探头。

NSI的机械设计师和项目经理Hulean Tyler说:“我们需要一个运动控制系统，能够提供高重复性和最小的反弹。”“我们的系统对空气中的能量进行采样。我们需要极其精确的位置重复性。如果探针没有返回到它开始时的完全相同的位置，将导致不同的测量结果。

泰勒说:“为了建造这个系统，我们需要在theta通道上安装一个非常长的弯曲机架。”“标准机架供应商告诉我们，他们会先制造一个直机架，然后将其弯曲以满足我们的要求。然而，这似乎不是一种实现精度和可重复性的有效方法。”

Tyler在几年前的一个贸易展上看到Nexen滚轮齿轮(RPG)系统的测试后，联系了精密运动控制解决方案制造商Nexen集团。

Nexen的RPG系统采用环形齿轮和滚子小齿轮技术，可在外围速度高达11米/秒(36.1英尺/秒)时保持精确定位。即使在这样的高速下，极低的摩擦设计也不会对组件产生热量或磨损。RPG系统有轴承支撑的滚子，沿着每个齿面平稳移动。通过始终保持与两个或多个牙齿的相对接触，RPG系统在两个方向上都能提供无反冲的性能。固体和分段环齿轮(高达1米的直径)提供方便的集成和无限的直径。(比这更大的环形齿轮成为分段，几乎可以在任何直径构造。)这种灵活性满足了NSI的限制。

“我们被锁在一个非常狭窄的房间里，”泰勒说。“直径不能改变，所以能够定制直径——足够大，满足我们的要求——是非常重要的。”

有了新系统，NSI-700S-300双轴探头运动设计可在高速和天线保持静止的情况下提供超过±90度的高精度电磁场测量，据说是广角卫星和雷达天线测试的理想选择。这些器件不能用平面近场技术进行测试，因为这种扫描方法不允许可靠的旁瓣覆盖超过大约±75度。虽然传统的球形近场系统解决了这一限制，但它们要求天线沿一个或两个轴移动，这对于大型敏感卫星和天线来说可能很困难。

相反，NSI-700S-300的探头由RPG精确定位，并通过动态运动补偿进行增强。在整个测量过程中，拱门以每秒30度的速度旋转。近场探头探测天线辐射的场和天线附近辐射的场。球面波展开可以确定远场数据，提供天线性能的总体特性，包括天线增益、旁瓣结构、波束指向和交叉极化。

固定式天线测试系统简化了安装和成本。它消除了昂贵的滑环组件到天线的需要，并简化了对准程序。该设备可以简单地设置在制造装配区，并滚动到测试范围区。NSI-700S-300还允许在相同的方向上测量天线，因此由变化的重力矢量引起的弯曲不会扭曲测量结果。

第一个系统于2009年9月安装，第二个系统于2010年1月安装。

Tyler说，尼克森的工程师绘制了图纸，并对系统进行了检查。NSI区域销售经理Jesus Aguilar表示，对第一批安装的反应非常积极，其他NSI客户对“扫描仪的整体功能和测量精度”印象深刻。

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