Schematischer Aufbau der Messkammer

Schematischer Aufbau der Messkammer: Auf der Linearachse (nicht dargestellt) befindet sich eine weitere Rotationsachse, auf welcher ein Sende- und Empfangs-Mischermodul montiert ist. Der Roboter trägt ein kompaktes Empfangs-Mischermodul. Die Signalpfade sind über die eigens entwickelte LO/IF-Verteileinheit rekonfigurierbar.

Die roboterbasierte Messkammer des IHFs besteht derzeit aus acht automatisierten Achsen, welche in einer gemeinsamen Kinematik zusammengefasst werden und somit vollständig zeitsynchron zueinander verfahren werden können. Neben dem industriellen Sechsachsenroboterarm verfügt die Messkammer über eine Linearachse, auf deren Schlitten eine weitere Rotationsachse angebracht ist. Dies ermöglicht es, den Roboter immer im optimalen Arbeitsbereich zu betreiben und gleichzeitig das Risiko von Kollisionen zu verringern, da der Roboter nicht über die zu testende Antenne greifen muss.

Damit die messtechnische Flexibilität der Mechanischen folgen kann, werden aktive Mischermodule zur Erzeugung des Messsignals verwendet. Auf diese Weise lässt sich der Aufbau leicht für den gewünschten Frequenzbereich anpassen. Die zum Betrieb der Mischermodule notwendigen Hochfrequenz- (RF, LO) und Zwischenfrequenzsignale (IF) sind über eine im IHF entwickelte LO/IF-Verteileinheit komfortabel rekonfigurierbar. Neben einer schaltbaren Spannungsversorgung und programmierbaren Dämpfungsgliedern, verfügt die LO/IF-Verteileinheit auch über Hochfrequenz-Relays, welche es erlauben die Signalpfade umzuschalten. Hierdurch kann die Anordnung der Mischermodule verändert werden, beispielsweise zur Durchführung von aktiven Radarmessungen mittels des Roboterarms. Die programmierbaren Dämpfungsglieder erlauben es den vektoriellen Netzwerkanalysator (VNA) unabhhängig von der zu testenden Antenne stets im optimalen Linearitätsbereich zu betreiben.

Systemintegration

Überblick über das Zusammenspiel von Messtechnik, Sicherheitstechnik, Robotersteuerung, Mechanik und Steuerungssoftware.

Zum sicheren Betrieb der roboterbasierten Messkammer ist das Gesamtzusammenspiel der verschiedenen Komponenten zu betrachten. Über redundant ausgeführte sicherheitsrelevante Signale (rot dargestellt), wird ein Lichtzaun zur Überwachung des Gefährdungsraumes mit der Robotersteuerung verbunden, um im Bedarfsfall einen Nothalt auszulösen. Der Lichtzaun verfügt über eine Auflösung von 14mm und ist damit in der Lage selbst einzelne Finger einer Hand als Eindringen in den Gefahrenbereich zu detektieren.

Zur Gewährleistung zeitlich präziser Triggersignale, welche durch die Robotersteuerung beim Erreichen eines Messpunktes geschaltet werden, sind diese per Hardware mit dem vektoriellen Netzwerkanalysator (VNA) zum direkten Auslösen einer Messung, aber auch mit der GatewayUnit verbunden. Die GatewayUnit bildet daher als Pedant zur Steuerungssoftware die zentrale Kommunikationsschnittstelle auf Hardwareebene zur Verknüpfung der essentiellen Komponenten der Messkammer. Alle wichtigen Informations- und Steuersignale werden in der am IHF entwickelten GatewayUnit digitalisiert, verarbeitet und der Steuerungssoftware per Netzwerkverbindung mitgeteilt. Die Eigenkonstruktion verfügt daher sowohl über ein Sicherheitsschaltgerät mit eigens programmierter Logik als auch einen Controller zur Digitalisierung und Weiterverarbeitung der Signalflüsse.