[发明专利]一种毫米波黑体后向电压反射系数的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种后向电压反射系数的测量方法，特别是一种毫米波黑体后向电压反射系数的测量方法。

背景技术

在国际上，美国国家标准技术研究院、俄罗斯全俄物理和无线电技术测量科学研究院在毫米波黑体后向电压反射系数测量研究方面处于领先地位。他们所使用的测量原理均是基于雷达原理中的弗里斯公式。所使用的测量方法是利用增益精确已知的天线，使用移动待测黑体的空间驻波法测量出被测黑体的反射量，然后计算出被测黑体的后向电压反射系数。此种方法需要精确已知天线的增益，在近场测量时还需要知道天线的近场增益修正因子和相位中心等电气参数，但在很多情况下精确测量这些参数是非常复杂和耗时的，因此限制了这种方法的应用范围。在国外，天线增益、近场增益修正因子和相位中心等参数的测量费用也比较昂贵。此外，我国目前的天线测试精度尚无法在宽频带内满足毫米波黑体后向电压反射系数测量要求，因此也限制了上述方法在我国的应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种毫米波黑体后向电压反射系数的测量方法，解决现有常规测量方法难以准确测量毫米波黑体后向电压反射系数的问题。

一种毫米波黑体后向电压反射系数的测量方法的具体步骤为：

第一步  搭建毫米波黑体后向电压反射系数测量系统

测量系统包括：矢量网络分析仪、天线支架、天线、吸波材料、直滑轨、被测目标支架、待测毫米波黑体、光学平台、金属平板。

光学平台平置于地面上，吸波材料铺置于光学平台上面。天线支架置于光学平台的左侧。天线置于天线支架上部。矢量网络分析仪的一个端口与天线的馈电端口相连。直滑轨置于光学平台的右侧，直滑轨的运动方向与天线轴线平行。被测目标支架置于直滑轨上部，待测毫米波黑体和金属平板依次固定在被测目标支架上面。

第二步  矢量网络分析仪测量毫米波黑体后向电压反射系数

首先将待测黑体用螺钉或夹具固定在被测目标支架之上，然后将带有黑体的被测目标支架置于直滑轨之上，并用螺钉固定。天线与矢量网络分析仪的任意一个端口相连，天线轴线位于毫米波黑体的中心法线方向。在测试过程中，天线的10dB宽度的主波束的照射区域位于待测毫米波黑体表面之内。沿直滑轨前后移动安装有被测毫米波黑体的待测目标支架，毫米波黑体移动的距离大于矢量网络分析仪工作波长的一半，毫米波黑体移动距离大于矢量网络分析仪的5个工作波长。测量此时天线口面到被测毫米波黑体的距离。然后根据矢量网络分析仪显示的反射数值用公式（1）计算过程参数a。

                            （1）

公式（1）中，和分别代表被测毫米波黑体每移动半个工作波长距离时网络分析仪测量得到的反射量模值的最大值和最小值。若与之和不随天线口面到被测毫米波黑体之间的距离变化，则公式（1）取负号；若与之差不随天线口面到被测毫米波黑体之间的距离变化，则公式（1）取正号。

将待测毫米波黑体从被测目标支架上取下，并将具有镜面效果的金属平板安装到被测目标支架上。金属平板的面积大于被测毫米波黑体的最大投影面积。沿直滑轨前后移动安装有金属平板的待测目标支架，金属平板移动的距离大于矢量网络分析仪工作波长的一半，金属平板移动距离大于矢量网络分析仪的5个工作波长。金属平板的移动距离与测量毫米波黑体时的移动距离相同。然后根据矢量网络分析仪显示的反射数值利用公式（2）计算过程参数b。

                             （2）

公式（2）中，和分别代表金属平板每移动半个工作波长距离时网络分析仪测量得到的反射量模值的最大值和最小值。若与之和不随天线口面到金属平板之间的距离变化，则公式（2）取负号；若与之差不随天线口面到金属平板之间的距离变化，则公式（2）取正号。

第三步  确定毫米波黑体后向电压反射系数

利用公式（1）和（2）得到的过程参数a与b相比，如公式（3）所示，得到毫米波黑体的后向电压反射系数。

                                       （3）

至此，完成毫米波黑体后向电压反射系数的测量及计算。

本方法可以不需要测量出天线的增益、近场增益修正因子和相位中心等参数，就可以完成毫米波黑体的后向电压反射系数的测量。本方法已经应用于“风云三号”和“海洋二号”毫米波辐射计真空及实验室定标源的毫米波黑体后向电压反射系数测量中。

附图说明