[发明专利]一种二维全自动电磁场分布测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种二维全自动电磁场分布测试系统，属于电磁场实验测试技术领域。

背景技术

一直以来，电磁学在理论实验和实际应用方面的发展在很大程度上受制于电磁场测试技术的发展。例如在进行超材料的零折射特性的研究中，需要产生较为稳定的典型电磁场分布，并且较为精确地实现对场内幅值和相角的测量。能够实现这样功能的测试系统，应当具有以下特性：1）能够对较大范围的平面空间进行测量。2）接收极子天线能够在垂直方向上移动，使得测试结果可以反映电磁场在垂直方向上的变化。3）测试系统可以实现几种不同的典型电磁场分布。4）测试系统能够在实验测试及实验数据记录过程中实现较高程度的自动化。

目前国内外已有一些可用于电磁场测量的实验测试平台，但目前其应用仍有一定的局限性，因为其测试范围较小，且其接收极子天线没有在竖直方向上的运动自由度，使得其极子所接收到的能量较小，测试效果较差。同时，目前已有的测试平台的上金属平板起升和支撑装置存在结构复杂，操作不便等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维全自动电磁场分布测试系统，能够较为准确地实现对较大范围的空间电磁场的二维测量，并且具有使用方便、较高的稳定性和快速性等优点。

本发明的技术方案如下：

一种二维全自动电磁场分布测试系统，包括二维电控平移台、矢量网络分析仪、波导测试系统、控制与数据处理系统及底板；所述波导测试系统包括发射极子天线、接收极子天线、上金属平板、下金属平板、吸波材料、由上下两块金属平板构成的平行波导测试腔和测试腔开启装置；所述发射极子天线安装于下金属平板上，接收极子天线安装于上金属平板的安装孔中，测试腔开启装置与上金属平板相连，吸波材料位于下金属平板的上表面，下金属平板安装在二维电控平移台上；发射极子天线以及接收极子天线与矢量网络分析仪通过同轴波导转换线相连，其特征在于：所述的测试系统还包括接收极子天线高度调节装置，该调节装置包括舵机和摆杆，在摆杆上开有滑槽，摆杆与舵机输出轴相连，在接收极子天线上安装有销轴，销轴安装于滑槽中；在上金属平板上沿X方向布置有三个接收极子天线安装孔，接收极子天线安装在其中一个孔中。

本发明的技术特征还在于：所述测试腔开启装置包括四套开启机构，四套开启机构对称布置在底板上，每套包括上金属平板支撑架、支撑杆和调节螺母，支撑杆一端通过上金属平板铰链与上金属平板铰接，另一端通过支撑架铰链与上金属平板支撑架铰连，调整螺母安装在支撑杆上，上金属平板支撑架固定在底板上；二维电控平移台包括两条平行于X轴的导轨、X方向丝杠螺母传动机构和Y方向丝杠螺母传动机构，其中X方向丝杠螺母传动机构包括X向步进电机，X方向丝杠及X方向滑块，Y方向丝杠螺母传动机构包括Y向步进电机、Y方向丝杠和Y方向滑块；第一导轨以及第二导轨平行安装在底板上，X方向滑块架设在第一条导轨和第二条导轨之上，并与X方向丝杠形成丝杠传动关系，Y方向滑块、Y方向丝杠以及Y向步进电机安装在X方向滑块内，Y方向滑块与Y方向丝杠形成丝杠传动关系。

本发明与现有的电磁场测量平台系统相比，具有以下优点及突出性效果：

由于本发明采用了接收极子天线高度调节装置，可以使测试接收能量在较大范围内可调，从而改进测试效果；通过改变接收极子天线在上金属平板的位置可实现较大范围的电磁场测量；通过舵机控制接收极子在垂直方向的运动，可实现接收极子所接收的能量可调；能够实现点源和平面波源两种发射模式，并能快速精确全自动扫描测试平行波导测试腔内的电磁场。

附图说明

图1为二维全自动电磁场分布测试系统结构原理示意图。

图2为上金属平板示意图。

图3为接收极子天线高度调节装置机构简图。

图4为拆去上金属平板后的二维电控平移台的结构示意图。

图5为测试腔闭合时的测试腔开启装置示意图。

图6为测试腔开启时的测试腔开启装置示意图。

图7为开启机构中支撑架和支撑杆连接处的放大图。

图8为测试区域内实现的点源型电磁场分布示意图。

图9为测试区域内实现的平面波型电磁场分布示意图。