在无线通讯产品的研发验证环节,天线性能测试是绕不开的关键工序,多数实验室在做小型天线的方向图、增益、隔离度测试时,经常需要反复调整两个被测天线之间的轴向间距,传统的固定支架每次调整都要重新拆装、找正同轴度,不仅效率低,反复拆装带来的定位误差还会直接影响测试数据的一致性,这款带水平调节功能的小型测试台,正是针对这类实验室测试场景做的定向结构设计。
从结构布局来看,整个测试台采用双侧拱形支撑座作为承载主体,支撑座底部做了圆弧避让设计,既可以直接放置在光学平台的标准安装面上,也能适配普通的木质、金属实验工作台,不会因为台面存在微小凸起就出现放置不稳的问题。两根平行的横向光轴作为滑动导向载体,光轴两端通过轴肩与支撑座上的安装孔配合定位,不需要额外的顶丝或者锁紧结构就能保证光轴的平行度,避免滑动过程中出现卡滞。
滑动组件采用开口式抱箍结构与光轴配合,每个滑动座上都预留了天线安装平面,平面上加工有标准的M3螺纹孔阵列,可以直接固定不同规格的小型PCB天线、棒状天线或者小型天线模组,滑动座顶部设置了滚花锁紧旋钮,当调整到目标间距时,拧紧旋钮就可以通过抱箍的抱紧力将滑动座完全锁死在光轴上,不会因为测试过程中的轻微触碰出现位置偏移。考虑到测试时需要快速读取两个天线之间的间距,在其中一根光轴的下方,专门设置了带刻度的薄钢带,钢带通过两端的固定片张紧在两个支撑座之间,刻度精度为1mm,调整滑动座时可以直接通过滑动座上的指示线读取当前间距值,不需要额外拿卷尺测量,大幅提升调整效率。
设计过程中特意做了加工适配性优化,除了两根横向光轴采用现成的丙烯酸管裁切制作之外,其余所有结构件都可以通过桌面级FDM3D打印机直接加工,打印层厚设置为0.2mm时,不需要额外添加支撑结构,打印完成后只需要去除少量的打印毛刺就可以直接装配,不需要二次机加工。打印材料选用常规的PLA或者PLA+即可,这类材料的刚性足够支撑重量在200g以内的小型天线,不会出现加载后变形的问题,整体打印耗材用量控制在50g以内,制作成本极低,非常适合实验室快速打样使用。
从安装边界来看,整个测试台的总宽度控制在320mm,总高度为110mm,两个支撑座的底部安装孔距为280mm,如果需要将测试台长期固定在光学平台上,可以通过支撑座底部预留的沉头孔,用标准M6螺栓直接固定,不需要额外制作转接板。滑动座的可调行程范围为20-250mm,覆盖了绝大多数小型天线近场、远场测试的间距需求,两个滑动座的安装平面高度差控制在0.1mm以内,保证安装后的天线轴线处于同一水平面上,避免因为高度差带来的测试角度误差。
在实际使用过程中,这套测试台除了用于天线性能测试之外,还可以作为小型光学实验的支架使用,用来固定小型激光头、光电传感器等部件,只需要更换对应的安装转接板就可以适配不同的装夹需求。滑动座的抱箍结构特意做了间隙补偿设计,即使光轴存在0.1mm以内的直径公差,也能保证滑动顺畅同时锁紧可靠,不会出现锁不紧或者滑动卡顿的问题。整个结构没有采用复杂的传动部件,所有零件都是规则的几何形状,建模过程中不需要复杂的曲面操作,只需要通过基础的拉伸、切除特征就可以完成全部结构设计,后续如果需要调整可调行程,只需要更改横向光轴和刻度钢带的长度,其余零件都可以通用,具备很好的设计延展性。
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