在无线通讯产品的研发、量产验证环节,天线性能测试是绕不开的核心工序,不管是消费级物联网终端的板载天线,还是工业级数传模块的外置天线,都需要在可控的安装间距下完成方向图、增益、驻波比等参数的校准测试,这款可调间距的天线测试支撑装置,正是针对这类测试场景的实际痛点开发的专用工装。
日常测试中最常遇到的问题,就是不同规格的天线对安装间距的要求差异极大,小尺寸蓝牙天线可能只需要几十毫米的安装间距,而长距离数传天线往往需要数百毫米的间距来模拟实际安装工况,传统固定间距的测试台要么需要频繁更换不同长度的支撑型材,要么只能通过临时捆扎、粘接的方式固定天线位置,不仅测试准备效率低,临时固定带来的位置偏差还会直接影响测试数据的重复性,很多时候同一组样品多次测试数据偏差过大,根源就是测试工装的安装定位精度不足。
这款测试台的核心设计思路,就是用两根平行布置的长轴作为导向基准,搭配两个可沿轴向滑动的天线安装座,实现天线安装间距的无级调节。两根平行轴中,一根采用高精度光轴作为滑动导向基准,保证安装座滑动时的直线度,避免滑动过程中出现俯仰、偏摆角度偏差;另一根采用标准市售铝管作为辅助支撑,不需要额外定制加工,既降低了工装的制造成本,也能在安装座锁紧时提供足够的抗扭刚度,避免测试过程中天线出现晃动。
两个天线安装座采用对称式结构设计,安装面预留了标准的十字形安装孔位,兼容市面上绝大多数常见的天线安装法兰尺寸,不管是螺柱固定的棒状天线,还是法兰固定的平板天线,都可以直接通过螺丝固定在安装座上,不需要额外加工转接板。安装座与导向轴的锁紧机构采用侧面顶丝结构,调节时只需要松开顶丝就可以沿轴滑动到目标位置,锁紧后可以保证安装座的位置精度控制在0.1mm以内,完全满足天线测试的位置公差要求。
测试台两端的支撑座采用一体化结构设计,底部预留了工作台安装孔,可以直接固定在光学平台或者普通测试工作台上,避免测试过程中整个工装出现位移。支撑座的高度经过反复校核,保证天线安装面的高度与测试仪器的馈电接口高度匹配,不需要额外垫高或者调整馈线角度,减少馈线弯折带来的测试误差。
从安装边界来看,这款测试台的最大调节范围可以覆盖绝大多数民用、工业级天线的测试间距需求,最小间距可以收缩到两端支撑座的极限位置,满足小尺寸天线的近场测试要求,最大间距可以拉开到接近单根导向轴的有效行程,满足大间距下的天线隔离度测试需求。整个工装的宽度尺寸控制得非常紧凑,不会占用过多的测试台空间,即使是空间有限的研发实验室测试工位,也可以轻松布置。
在实际使用过程中,这款测试台的适配性非常强,除了常规的天线性能测试之外,还可以用来做不同间距下的天线耦合度测试、MIMO天线的隔离度验证,甚至可以临时作为小型传感器的安装支架,用来完成其他需要可调间距的测试项目。滑动结构的阻尼经过优化,单手就可以完成间距调节,调节过程中不会出现卡顿或者松旷的问题,锁紧后即使是重量较大的金属外壳天线,也不会出现安装座下滑或者偏转的问题。
考虑到测试场景的长期使用需求,所有与轴接触的滑动面都做了耐磨处理,长期反复调节也不会出现磨损间隙,保证长期使用后的定位精度。整个工装没有复杂的传动机构,所有零部件都是可以直接采购的标准件或者容易加工的简单结构件,即使后期出现零部件损坏,也可以快速更换,不需要整台工装报废,维护成本极低。
很多工程人员在搭建测试工装的时候,往往会追求复杂的电动调节、数显定位等功能,但在实际的天线测试场景中,过高的复杂度反而会引入额外的金属反射面,影响天线的测试场环境,这款测试台整体采用非金属与金属结合的结构,除了必要的导向轴和锁紧螺丝之外,安装座和两端支撑都可以采用低介电常数的材料制作,最大程度减少工装本身对天线辐射性能的影响,这也是很多商用测试台容易忽略的细节——工装本身的材质如果介电常数过高,会相当于在天线附近增加了额外的反射体,直接导致测试数据失真。
在实际的测试流程中,使用这款工装只需要先将两端支撑座固定在测试工作台上,根据测试要求的间距滑动两个安装座到对应位置,锁紧顶丝后将天线固定在安装座上,连接好馈线就可以开始测试,整个准备过程只需要几分钟,相比传统的固定工装或者临时搭建的支架,测试准备效率可以提升数倍,而且因为定位精度稳定,同一组测试条件下的数据重复性非常好,不需要反复校准安装位置,有效减少了测试过程中的人为误差。
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