用於確定與被測對象的電磁輻射有關的至少一個值的設備和方法

2023-07-09 00:41:11

專利名稱：用於確定與被測對象的電磁輻射有關的至少一個值的設備和方法
技術領域：
本發明涉及一種用於確定與被測對象的電磁輻射有關的至少一個值的設備和方法。
背景技術：
為了確定被測對象的輻射圖，已經提出了使用探針網絡形式的設備，所述探針網 絡分布在圍繞待研究的被測對象的圓弧體、弧體的一部分、球體、球體的一部分(球穹面) 或者圓柱體(圓柱穹面)的一部分上，或放置於待研究的被測對象前方的線或平面上。這 種類型的設備是公知的，其包括使探針弧體、弧體的一部分、球體或球體的一部分以及被測 對象相對於彼此地圍繞與弧體或球體的直徑相對應的軸轉動的裝置，以便在圍繞弧體或球 體以及被測對象的相對旋轉軸而分布的連續平面上，即在圍繞對象的球體或球體的一部分 上，測量被測對象的輻射。還已知如此利用弧體、弧體的一部分、圓柱體的一部分中的探針網絡，將被測對象 相對於探針網絡的平面垂直地相對移動，以便在包圍該對象的圓柱體或圓柱體一部分上測
量輻射。還已知如此利用線狀探針網絡，將被測對象繞著與探針網絡平行的軸相對轉動， 以便在包圍該對象的圓柱體上測量輻射。還已知如此利用線狀或平面探針網絡，將被測對象在平行於探針網絡的平面上相 對移動，以便在該對象前方的平面上測量輻射。但是，無論在球形坐標系中測量，在圓柱形坐標系中測量，或在笛卡爾坐標系中測 量，這些弧體、球體、線狀、平面狀的探針網絡設備還是受到限制，這些限制與網絡中的探針 的排列所造成的槽形測量斜度(slotted measuring pitch)有關。實際上，在給定頻率來測量天線所需的測量點的數量與輻射源的尺寸以及測量頻 率的波長(λ)直接相關。例如，在球形或圓柱形幾何體中測量時，有不同的採樣標準來確 定沿著弧體、沿著弧體的一部分、球體上、球體的一部分上或圓柱體的一部分上所需的測量 點的數量。眾所周知，在包圍源的最小球體上的採樣點之間的最小距離等於λ /2，最小球體 直徑為D且其中心與網絡的中心一致。這與網絡的測量探針之間的角間隔等於λ/D相對 應。在平面幾何體中進行測量也是相同的，標準採樣為，源前方的平面上的採樣點之間的最 小距離等於λ/2。這與網絡的測量探針之間的間隔等於λ/2相對應。利用這樣尺寸、數量和測量探針的間隔物理受限的探針網絡會造成，對於給定的 頻率而言，限制了其區域要被測量的被測對象的尺寸，或者對於給定的被測對象的尺寸而 言，限制了可能的最大測量頻率。為了消除這些缺點，提出了一種裝置，其測量範圍包括球 形和圓柱形幾何體，該裝置包括使探針網絡和/或被測對象相對搖擺的裝置，以使被測對 象的探針網絡相對彼此角偏移，從而通過探針網絡的一小部分斜度和被測對象偏移，根據多個相對角位置來進行測量。以此方式，對於探針網絡和被測對象的每一個相對位置，測量點的數量增加 (multiply)。因此，對於給定的待測對象的尺寸，這增加了最大可能測量頻率。同樣對於給定測 量頻率，使得將被測對象的尺寸在球形或圓柱形幾何體的測量範圍內增加。一個這樣的例子例如在申請FR 2858855中進行了描述，其設置了偏移，使得用低 於探針網絡的斜度的斜度來進行採樣。然而，這類裝置仍很難適用於大尺寸對象，其需要探針網絡和/或測量用安裝物， 其尺寸必須適應於這些對象的尺寸。然而，其沒有提供一種可能性，特別是選擇被測對象的幾何區域，其目的是進行輻 射測量。另外，RU 2014624公開了一種系統，其包括單個探針(而不是探針網絡)，該探針 被圓弧體上的引導器移動。

發明內容
本發明的目的是消除上述系統的缺點。本發明的另一個目的是擴大給定的探針網絡的使用區域，特別是根據其輻射圖可 確定的對象尺寸，而同時保持無限採樣能力。本發明的另一個目的是提出一種移動測量設 備，其是緊湊的和經濟的，並且能夠精確地移動到對象的幾何區域來進行輻射測量。本發明 的最後一個目的是提出一種設備，用於以更高的頻率和更少數量的探針來測量相當大尺寸 的對象的輻射。根據本發明，這些目的通過一種設備實現，該設備用於確定被測對象的至少一個 電磁輻射特性，以及一個探針網絡，其特徵在於，該設備包括滑動裝置，用於使得探針網絡 在其上滑動，探針網絡和被測對象的相對偏移高於探針網絡的斜度，以便沿著探針網絡和 被測對象的多個相對位置執行測量。


參照附圖，通過下述示例性的且非限制性的詳細描述，本發明的其他特徵、目的和 優點將顯現出來，其中圖1示出了根據本發明的實施例的測量設備；圖2和3示出了使用圖1的設備來測量飛行器。
具體實施例方式圖1至圖3圖示了根據本發明的測量設備10，主要包括分布於弧體110上的測量 天線網絡100，弧體110安裝在滑動系統200上，測量天線網絡100用來確定被測對象400 的輻射圖。該設備10定義了一個視點或微波視點的概念，也就是測量裝置100被移到被測對 象400的精確區域，其目的是獲知電磁行為並且測量大尺寸被測對象400。1、測量天線弧體
圖1至圖3示出了半圓形的弧體110。該弧體110包括電磁探針網絡100(或測量天線網絡)，用點示意性標出。應注意網絡100定義為一串的η個測量天線，η大於或等於2。在同一弧體110中，該網絡100優選地結合兩串或更多串嵌套或不嵌套的電磁探 針，其工作於不同的頻帶來擴大測量設備10的工作波段。一個非受限性例子為，網絡100結合兩串電磁探針，以便在0. 4GHz到18GHz的頻 帶下實施測量。對於變體實施例，網絡100可以包括一系列兩串或更多串電磁探針，或者這 兩串電磁探針沿著弧體110規律性交錯或不交錯。可以將不同串的探針作為子網。2、電磁探針網絡的滑動系統還設置有滑動系統200，其包括裝置210，裝置210用於在網絡100圍繞其幾何中 心(即圖1中十字表示的中心)的平面上滑動支撐電磁探針網絡100的弧體110。這些滑動裝置210有利地選擇為使探針網絡100和被測對象400相對於彼此角偏 移。例如，通過掃描超過包圍被測對象400的半圓來使電磁探針網絡100的弧體110角移 動，如圖3所示。這些滑動裝置210在圖1至圖3中所示為圓弧形的臂210，放置在網絡100的平面 上，圍繞被測對象400。該臂210包括適用於容納弧體110並沿著弧體110將其固定於可調位置的裝置， 弧體110支撐電磁探針網絡100。以此方式，其具有內凹面，與弧體110互補的凸面支撐在內凹面上，並通過例如液 壓覆膜、球滾子等合適的裝置在其上滑動。在變體實施例中，臂210的內表面可以具有引導槽來使該弧體沿著臂210滑動到 優選位置。也可以是其他滑動裝置。另外，通過合適的裝置，例如託架系統、蝸杆系統、齒形帶 系統等，可以設置電子馬達(electric motorisation)使弧體110沿著臂210角移動。此外，滑動系統200具有裝置220，使滑動系統200能容易地使臂210連同電磁探 針網絡100的弧體110 —起在與被測對象400相對的所有方向上移動。臂210優選地通過 伸縮套管式伸展臂(telescopic mast) 222連接到支架221，支架221安裝在輪子、導軌或氣 墊上，從而形成行動裝置10。更具體地，通過伸展和回縮，伸縮套管式伸展臂222可以經由託座223移動安裝於 臂210上的電磁探針網絡100，從而將其調整到確定的高度。其具有多個伸展部，該多個伸 展部適用於產生合適的軌道來使得被測對象400的待研究區域放置在探針網絡100的幾何 中心。另外，該伸展臂222可以包括適用於將臂210圍繞其縱軸0_0旋轉的裝置。此夕卜， 包括可以在測量前應用對臂210進行旋轉和平移的額外的裝置，以相對於被測對象400來 精確地放置、調整和對齊測量設備10。在測量過程中，這些裝置中的一些或者其他額外的裝 置可根據弧體110的球形或圓柱形幾何體來執行掃描，其中弧體110圍繞待測的特定區域 來支撐探針網絡100。測量設備10有利地為可移動和可運輸至被測對象400，更精確地，至被測對象400的待執行輻射研究的特定區域。3、被測對象的支架還可以設置用於被測對象400的支架(未圖示)。如果需要，該支架可以集成將被 測對象放置和調整到測試區域的旋轉和平移裝置。在大多數情況下，該支架是不需要的，因為是測量系統10配合被測對象400，而不 是被測對象400必須配合測量裝置，這在測量天線的現有技術中是比較常見的情況。4、機械滑動有關於在輻射測量平面上，支撐電磁探針網絡100的弧體110在臂210上的機械 滑動，即，對於臂210相對於被測對象400的每一個相對位置，臂210不僅有利地增加了輻 射測量點，還擴大了所覆蓋的被測對象400的幾何測量區域。實際上，隨著支撐電磁探針網絡100的弧體110在臂210上沿著臂210從初始位 置滑動到最終位置，如圖2和圖3連續所示，有兩個區域是明顯的區域A，不同於先前的測 量，在這裡弧體110的位移的需要在被測對象400的幾何區域中的測量；以及區域B，這裡 弧體110的位移將採取過採樣測量。當然，也可以在區域A中採取過採樣。在區域B，弧體110在臂210上的滑動造成 電磁探針網絡100相對於被測對象400角偏移，並掃描探針網絡100相對於被測對象400 的多個相對位置。因此，對於每一個輻射測量平面，可以影響多串連續的測量點，所述多串 連續的測量點與探針網絡100相對於被測對象400的不同的相對角偏移相對應。根據所造成的滑動，這些電磁探針網絡100和被測對象400的相對角偏移大於探 針網絡100的角斜度。因此，弧體110在網絡100的平面上的滑動有助於增加圍繞被測對象400的電磁 測量點，並增加對給定斜度的探針網絡100的角採樣。此外，在區域A，支撐電磁探針網絡 100的弧體110在臂210上的滑動，執行在弧體110相對於被測對象400的前一角定位期間 未完成的與探針網絡100相對於被測對象400的相對角偏移相對應的測量點的映射。在輻射測量平面中，弧體110的滑動覆蓋了被測對象400的幾何區域，該幾何區域 不同於弧體110滑動前所被先前研究的幾何區域。因此，使得支撐電磁探針網絡100的弧體110滑動的裝置適用於根據探針網絡100 和被測對象400的多個位置的相對角來進行測量，其中角距離大於探針網絡100伸展的角距離。因此，支撐電磁探針網絡100的弧體110，連同使得其滑動的裝置，對於相當大尺 寸的對象有優點，其不再要求弧體和/或消音室的構造尺寸要適於對象的尺寸。另一個優點是，探針網絡100可以接近一般難於接近的被測對象400的幾何區域， 例如圖2和圖3中的飛機的尾部、前端或機身下面。5、其他幾何體a、線性和平面網絡一個變體實施例假定探針網絡不再分布在圓弧形的弧體上，而是在線性支撐物 上。因此滑動系統200設置為包括裝置210，用於根據平行於探針網絡的方向使電磁 探針網絡100線性滑動。
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這些滑動裝置210有利地選擇為使探針網絡100和被測對象400相對於彼此偏 移，該偏移大於探針網絡100的斜度，並且根據探針網絡100和被測對象400的多個相對位
置來進行測量。這些滑動裝置210可以採取直線臂210形式，所述臂包括用於容納線性電磁探針 網絡100並沿著所述臂將線性探針網絡100固定於可調位置的裝置。以此方式，其具有內直線表面，在該內直線表面上還有一互補表面，線性電磁探針 網絡100支撐於該補充平面上並且通過合適裝置滑動。與電磁探針網絡100分布於圓弧形的弧體上的情況相似，電磁探針網絡100在臂 210上的線性機械滑動不僅有利地增加輻射測量平面上的輻射測量點，還擴大了所覆蓋的 被測對象400的幾何測量區域。與電磁探針網絡100分布於圓弧形的弧體上的情況相似，包括旋轉和平移臂210 的組合裝置可以在測量前使用，以便使測量設備10相對於被測對象400被精確地定位、調 整和對齊。在測量期間，這些裝置中的一些或其他額外的裝置可以用於根據在待測的特定 區域前方或圍繞該待測的特定區域的支撐探針網絡100的弧體110的平面或圓柱形幾何體 來執行掃描。另一個變體實施例提供了一種分布於支撐平面上的探針網絡100。滑動裝置210採取了兩個垂直直線臂的形式，每個臂包括適於容納電磁探針網絡 100並沿著臂將電磁探針網絡100固定到可調位置的裝置。因此滑動裝置210在形成平面的兩個垂直方向上移動探針網絡100。b、球形和圓柱形網絡在另一個變體實施例中，探針網絡100可以分布在球穹面或圓柱穹面的支撐面 上。設置滑動系統200，其包括能夠使支撐電磁探針網絡100的穹面滑動的裝置，以便 能測量在球形坐標系或圓柱形坐標系中的區域。這些滑動裝置210可以具有用於球穹面的圓弧形的兩個臂，以及用於與圓柱穹面 的線性臂有關的圓弧形的臂，所述兩個臂包括適於容納電磁探針網絡100的穹面並沿著滑 動裝置210將電磁探針網絡100的穹面固定於可調位置的裝置。這兩個臂放置為使得電磁探針網絡100的穹面在兩個垂直方向上的移動，以測量 包圍對象400的球體或圓柱體上的區域。總而言之，本領域普遍技術人員應理解，測量設備 10能夠增加相對於探針網絡100使用的測量點，並相對於所用的探針網絡100研究被測對 象400的更大幾何測量區域，因此，可以有機會確定被測對象400的輻射圖而不會對其尺寸 有限制，還能夠接近被測對象的特殊幾何區域，有時這些區域在用探針網絡100測量時在 自然條件下難於接近。一組臂210的旋轉和平移裝置還相對於被測對象400來定位、調整和對齊測量設 備10。在測量過程中，這些裝置中的一些或其他額外的裝置可以用來根據支撐探針網絡 100的弧體110的球形、圓柱形或平面形幾何體，在待測量的特定區域的前方或圍繞該區域 來執行掃描。如上所述的測量設備10的特性對應於「微波眼」的概念，使得能夠通過測量設備 10來移向/到達/裝配到被測對象400上。
權利要求
一種設備(10)，用於確定被測對象的至少一個電磁輻射特性，以及一探針網絡(100)，其特徵在於，該設備包括滑動裝置(200)，用於使得該探針網絡(100)在其上滑動，該探針網絡(100)和該被測對象的相對偏移高於該探針網絡(100)的斜度，以便沿著該探針網絡(100)和該被測對象的多個相對位置執行測量。
2.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，使得該探針網絡(100)滑動的滑動裝置 (200)適於在比探針網絡(100)伸展的距離長的距離上，根據該探針網絡(100)和該被測對 象的多個相對位置執行測量。
3.如權利要求1或2所述的設備，其特徵在於，包括驅動裝置，該驅動裝置適於驅動該 探針網絡(100)相對於該被測對象(400)旋轉和/或平移或者至該被測對象的特定區域幾 何。
4.如權利要求1至3中任意一項所述的設備，其特徵在於，還包括平移和旋轉裝置，適 於在測量之前，將支撐弧體(110)和探針網絡(100)的臂(210)相對於被測對象(400)精 確定位、調整和對齊或者至被測對象的特定區域。
5.如前述權利要求中任意一項所述的設備，其特徵在於，探針網絡(100)的所述滑動 裝置(200)固定到伸縮套管式伸展臂(222)，該伸縮套管式伸展臂(222)連接至安裝於輪、 導軌或氣墊上的支架，從而形成移動裝置。
6.如權利要求1至5中任意一項所述的設備，其特徵在於，探針網絡(100)是分布於圓 弧形的弧體(110)上的探針網絡(100)。
7.如權利要求1至5中任意一項所述的設備，其特徵在於，探針網絡(100)是分布於線 性或平面支架上的探針網絡(100)。
8.如權利要求1至5中任意一項所述的設備，其特徵在於，該探針網絡(100)是分布於 球形或圓柱形支架上的探針網絡(100)。
9.一種系統，使得運行於如權利要求1至8中任意一項所述的設備中的探針網絡 (100)滑動。
10.一種方法，用於利用設備(10)確定被測對象的至少一個電磁輻射特性，該設備 (10)包括使探針網絡(100)滑動的滑動裝置(200)，其中先將所述探針網絡(100)相對於 被測對象(400)來定位、調整和對齊，以及利用探針網絡(100)進行與探針網絡(100)相對 於被測對象的不同位置相對應的一系列測量，其特徵在於，其包括至少一個在其上滑動探 針網絡(100)的步驟，探針網絡(100)與被測對象的相對偏移高於探針網絡(100)的斜度。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，包括測量獲知步驟，根據在一定距離處的 探針網絡(100)和被測對象的多個相對角位置進行測量，該距離大於探針網絡(100)伸展 的距離。
全文摘要
本發明涉及一種用於確定被測對象的電磁輻射的至少一個特性的設備(10)，以及一種探針網絡(100)，包括滑動裝置(200)，其使所述探針網絡(100)在其上滑動，以使探針網絡(100)和被測對象之間有相對偏移，該滑動裝置比探針網絡(100)的斜度高，以便沿著探針網絡(100)和被測對象的多個相對位置來進行測量，並且接近被測對象的特定區域；定位、調整和對齊裝置，用來相對於被測對象定位、調整和對齊探針網絡(100)，以使得移向、到達、裝配至被測對象；以及使探針網絡機械掃描的裝置，用來在被測對象周圍或前方機械掃描探針網絡，以沿著球形、圓柱形或平面形進行測量。
文檔編號G01R29/08GK101978278SQ200980109977
公開日2011年2月16日 申請日期2009年2月17日 優先權日2008年2月20日
發明者A·岡杜瓦, L·杜謝恩, P·加羅, P·艾弗森 申請人:微波視點公司