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CN112348793B - 一种自动识别并计算天线方向图凹坑的方法 - Google Patents

一种自动识别并计算天线方向图凹坑的方法 Download PDF

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CN112348793B CN202011222311.4A CN202011222311A CN112348793B CN 112348793 B CN112348793 B CN 112348793B CN 202011222311 A CN202011222311 A CN 202011222311A CN 112348793 B CN112348793 B CN 112348793B
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聂剑坤
张锋
王兆麒
汪子琦
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CETC 29 Research Institute
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Abstract

本发明公开了一种自动识别并计算天线方向图凹坑的方法。本发明提供了一种专用算法，该算法能消除测试环境误差引起的方向图小锯齿对凹坑识别的干扰，对凹坑进行精准识别和计算；同时计算过程简明清晰，数据处理效率高，便于软件实现。目前本发明在实现工程应用时，使天线制造过程中凹坑处理周期缩短了96％，显著提高了凹坑识别的效率和质量。

Description

一种自动识别并计算天线方向图凹坑的方法
技术领域
本发明涉及天线制造技术领域，具体涉及一种自动识别并计算天线方向图凹坑的方法。
背景技术
天线方向图是衡量天线性能的重要依据，可以从中计算提取天线的各项参数，目前天线方向图数据处理业务广泛应用于各天线的制造活动中。目前天线方向图的凹坑主要依靠人工肉眼去识别，效率低且容易受主观影响。现有与凹坑识别有关的方法无法消除因测试环境误差引起的天线方向图小锯齿对凹坑识别的干扰，因此该凹坑识别方法无法适应天线方向图的凹坑识别与计算需求。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种自动识别并计算天线方向图凹坑的方法解决了目前缺乏有效识别天线方向图凹坑的算法，人工识别效率低且受主观影响大的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种自动识别并计算天线方向图凹坑的方法，包括以下步骤：
S1、向xy坐标轴导入二维天线方向图的测试数据(An，Bn)(n＝1,2,3…m)，An为测试数据中的角度数据，Bn为角度数据对应的幅度数据，m为测试数据的个数；
S2、对天线方向图进行平滑处理，获得新的幅度数据Cn(n＝1,2,3…m)；
S3、通过新的幅度数据Cn和角度数据An计算幅度的斜率Dn(n＝1,2,3…m-1)；
S4、对幅度的斜率Dn(n＝1,2,3…m-1)从左往右遍历寻找天线方向图的拐点Ei(i＝1,2,3…j)，j为拐点的个数；
S5、取出拐点Ei(i＝1,2,3…j)的幅度数据，找到其中最大的幅度数据和最小的幅度数据，通过最大的幅度数据和最小的幅度数据计算得到凹坑值，并判断该凹坑值是否满足凹坑指标要求，若满足则输出该凹坑值。
进一步地：所述步骤S2中平滑处理的具体步骤为：根据天线方向图的形状特征，采用三次样条插值的自然样条插值，平滑点数的取值为单个小锯齿内覆盖的测试点数，经验值为3。
进一步地：所述步骤S3中幅度的斜率Dn的计算公式为：
Dn＝(Cn+1-Cn)/(An+1-An)。
进一步地：所述步骤S4中拐点的识别条件为：
Dn×Dn+1≤0。
进一步地：所述步骤S5中的凹坑指标要求为：凹坑指标的经验值小于3dB。
进一步地：所述步骤S5中凹坑值的计算公式为：
B＝Bmax-Bmin
上式中，B为凹坑值，Bmax为最大的幅度数据，Bmin为最小的幅度数据。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种专用算法，该算法能消除测试环境误差引起的方向图小锯齿对凹坑识别的干扰，对凹坑进行精准识别和计算；同时计算过程简明清晰，数据处理效率高，便于软件实现。
目前本发明在实现工程应用时，使天线制造过程中凹坑处理周期缩短了96％，显著提高了凹坑识别的效率和质量。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为本发明实施例中通过平滑处理消除方向图小锯齿的示意图；
图3为本发明实施例中平滑后天线方向图的拐点定位示意图；
图4为本发明实施例中凹坑计算示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，一种自动识别并计算天线方向图凹坑的方法，包括以下步骤：
S1、向xy坐标轴导入二维天线方向图的测试数据(An，Bn)(n＝1,2,3…m)，An为测试数据中的角度数据，Bn为角度数据对应的幅度数据，m为测试数据的个数；
S2、对天线方向图进行平滑处理，获得新的幅度数据Cn(n＝1,2,3…m)；平滑目的为过滤因测试环境误差引起的小锯齿，避免其干扰凹坑识别。根据天线方向图的形状特征，采用三次样条插值的自然样条插值，平滑点数与测试环境的角度步进设置以及测试仪器的精度相关，平滑点数的取值为单个小锯齿内覆盖的测试点数，经验值为3。
S3、通过新的幅度数据Cn和角度数据An计算幅度的斜率Dn(n＝1,2,3…m-1)；
Dn＝(Cn+1-Cn)/(An+1-An)。
S4、对幅度的斜率Dn(n＝1,2,3…m-1)从左往右遍历寻找天线方向图的拐点Ei(i＝1,2,3…j)，j为拐点的个数；拐点的识别条件为：Dn×Dn+1≤0。
S5、取出拐点Ei(i＝1,2,3…j)的幅度数据，找到其中最大的幅度数据和最小的幅度数据，通过最大的幅度数据和最小的幅度数据计算得到凹坑值，最大的幅度值即天线方向图的主瓣峰值，最小的幅度值即天线方向图的最严重凹坑，凹坑值的计算公式为：
B＝Bmax-Bmin
上式中，B为凹坑值，Bmax为最大的幅度数据，Bmin为最小的幅度数据。
并判断该凹坑值是否满足凹坑指标要求，凹坑指标的经验值小于3dB。若满足则输出该凹坑值。
在本发明的一个实施例中，按步骤S1导入天线方向图的角度数组和幅度数组。
按步骤S2对天线方向图进行平滑处理，在本实施案例中测试环境引入的小锯齿宽度不超过4°，测试环境角度步进为2°，单个小锯齿覆盖的测试点数为3，因此平滑点数取值3。
调用NI LabWindows CVI 8.5软件的SpInterp函数对天线方向图进行三次自然样条插值(也可选用其他软件实现三次自然样条插值)，得到对比图如图2所示，由图2可知天线方向图平滑前后拟合效果好，且经过平滑有效过滤掉了测试环境误差在-52°引起的两个小锯齿，避免了小锯齿对凹坑识别的干扰。
按步骤S3计算平滑后天线方向图的斜率曲线，得到斜率数组D1、D2、D3…Dm-1。
按步骤S4寻找天线方向图的拐点，拐点定位条件为(Dn×Dn+1≤0)，可识别出5个拐点，如图3所示。
如图4所示，按步骤S5定位拐点中的最大幅度-拐点3为方向图主瓣峰值，定位拐点中的最小幅度-拐点2为方向图最严重的凹坑，找到拐点3和拐点2的对应幅度值-65.65和-66.84，做差得到Delta为1.19dB，因1.19dB满足<3dB的指标条件，故本天线本频点的天线方向图凹坑判为合格。

Claims (6)

1.一种自动识别并计算天线方向图凹坑的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、向xy坐标轴导入二维天线方向图的测试数据(An，Bn)(n＝1,2,3…m)，An为测试数据中的角度数据，Bn为角度数据对应的幅度数据，m为测试数据的个数；
S2、对天线方向图进行平滑处理，获得新的幅度数据Cn(n＝1,2,3…m)；
S3、通过新的幅度数据Cn和角度数据An计算幅度的斜率Dn(n＝1,2,3…m-1)；
S4、对幅度的斜率Dn(n＝1,2,3…m-1)从左往右遍历寻找天线方向图的拐点Ei(i＝1,2,3…j)，j为拐点的个数；
S5、取出拐点Ei(i＝1,2,3…j)的幅度数据，找到其中最大的幅度数据和最小的幅度数据，通过最大的幅度数据和最小的幅度数据计算得到凹坑值，并判断该凹坑值是否满足凹坑指标要求，若满足则输出该凹坑值。
2.根据权利要求1所述的自动识别并计算天线方向图凹坑的方法，其特征在于，所述步骤S2中平滑处理的具体步骤为：根据天线方向图的形状特征，采用三次样条插值的自然样条插值，平滑点数的取值为单个小锯齿内覆盖的测试点数，经验值为3。
3.根据权利要求1所述的自动识别并计算天线方向图凹坑的方法，其特征在于，所述步骤S3中幅度的斜率Dn的计算公式为：
Dn＝(Cn+1-Cn)/(An+1-An)。
4.根据权利要求1所述的自动识别并计算天线方向图凹坑的方法，其特征在于，所述步骤S4中拐点的识别条件为：
Dn×Dn+1≤0。
5.根据权利要求1所述的自动识别并计算天线方向图凹坑的方法，其特征在于，所述步骤S5中的凹坑指标要求为：凹坑指标的经验值小于3dB。
6.根据权利要求1所述的自动识别并计算天线方向图凹坑的方法，其特征在于，所述步骤S5中凹坑值的计算公式为：
B＝Bmax-Bmin
上式中，B为凹坑值，Bmax为最大的幅度数据，Bmin为最小的幅度数据。
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