一種吸波材料反射率測量裝置的製作方法

2024-01-27 17:58:15

專利名稱：一種吸波材料反射率測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於微波毫米波測試技術領域，涉及微波毫米波吸波材料的反射率測試技術。
背景技術：
吸波材料廣泛地應用於軍事和民用領域中。隨著隱身技術的迅速發展，對吸波材料吸波 性能的要求也越來越高。反射率是用來表徵吸波材料吸波性能的一個重要指標參數。在某一 給定波長和極化條件下，通過測量電磁波從同一方向、同一功率密度入射到被測樣品樣板與 同尺寸良導體平面二者鏡面方向反射功率之比，即可得到被測高損耗材料的反射率，見公式 (1)。
屍
廠=& (1)
其中，r為吸波材料的反射率，屍"為吸波材料樣板的反射功率，i^為良導體平面的反
射功率。
在實際的測量中，並不直接測量反射功率，而是通過分別測量吸波材料樣板和良導體平 面反射功率與同一參考功率的比值來得到反射率。
屍
廠。=^ (2) 屍
廠 , (3) 《
其中，i^為與發射信號成正比的參考信號功率，/;為吸波材料樣板的反射功率與參考信 號功率之比，/^為良導體平面的反射功率與參考信號功率之比。
吸波材料的反射率可表示為
廠丄AZ^A (4) 屍 , "A 廠 ,
測量吸波材料的反射率時，採用的儀器可為矢量網絡分析儀或標量網絡分析儀。
文獻"中華人民共和國國家軍用標準，雷達吸波材料反射率測試方法，GJB 2038-94"中
規定了反射率常用的三種測量方法遠場RCS法，弓形法，樣板空間平移法。其中，弓形法
是20世紀40年代末美國海軍研究實驗室發明的，該方法是國際上應用最廣泛的吸波材料吸 波性能評價方法，圖l所示為弓形法的示意圖，其中P為電磁波的入射角度。
通過改變發射天線與接收天線在弓形軌道上的位置，可以測量出不同入射角時被測樣品 的反射率。在採用弓形法測量吸波材料反射率的過程中，由於弓形軌道的半徑一致性和天線 定位角度的準確性較差，這就直接影響到吸波材料反射率的測量精度。而且，弓形軌道體積 較大，會引入一定的散射，也對測量精度和測量範圍有一定的影響；同時，弓形軌道所佔空 間大，給測試系統的搬動和存放帶來很大的不便。
綜上所述，國內外通常採用弓形法進行吸波材料在不同入射角情況下的反射率測量，而 弓形軌道存在製作時半徑一致性的加工精度低，且會引入一定的散射的問題，從而限制了吸 波材料在不同入射角下的反射率測量精度的進一步提高。

發明內容
本發明的目的是提供一種半徑固定、結構簡單、測量精度高的吸波材料反射率測量裝置， 適用於微波、毫米波波段的吸波材料在不同入射角情況下的反射率測量。同時，本發明提供 的吸波材料反射率測量裝置所佔空間較小、便於存放和搬運。
本發明的詳細技術方案為
一種吸波材料反射率測量裝置，如圖2、圖3所示，包括矢量網絡分析儀l、程控計算機
2、第一微波電纜3、第二微波電纜4、發射天線5、接收天線6、第一支臂7、第二支臂8、 背景吸波材料9、測試平臺10、旋轉電機12。矢量網絡分析儀1和程控計算機2之間通過GPIB 卡進行連接，矢量網絡分析儀1和發射天線5之間通過第一微波電纜3進行連接，矢量網絡 分析儀1和接收天線6之間通過第二微波電纜4進行連接，背景吸波材料9位於測試平臺10 下方。
第一支臂7和第二支臂8均呈"7"字形，具有相同尺寸的形狀和結構，由一個直臂和一 個橫梁構成，橫梁垂直於直臂並固定於直臂頂端，第一支臂7和第二支臂8的直臂底端通過 旋轉電機12的旋轉軸共軸相連並可繞旋轉電機12的旋轉軸旋轉。發射天線5固定於第一支 臂7的橫梁的末端，接收天線6固定於第二支臂8的橫梁的末端。程控計算機2控制旋轉電 機12並帶動第一支臂7和第二支臂8旋轉。
本發明所述的吸波材料反射率測量裝置工作時，待測樣品或標準樣品(良導體平面)放置於測試平臺上面，採用"中華人民共和國國家軍用標準，雷達吸波材料反射率測試方法， GJB 2038-94"中"弓形法"測試吸波材料的反射係數。
本發明所述的吸波材料反射率測試裝置在進行測量時，第一支臂與第二支臂可根據測量 角度的需要利用電機控制旋轉相應的角度，並採用編碼器讀出旋轉角度。
P = ., (5) 其中，0為支臂旋轉的角度，"為電機的輸出轉速，,為時間。
利用此測試裝置進行不同入射角度的反射率測量時，角度控制非常方便，且支臂的半徑 值固定，可減小因半徑變化而帶來的測試誤差。測試裝置採用"7"字形結構之後，體積減小， 從而有效減小了天線固定框架帶來的散射，提高了測量精度，且便於裝卸。
本發明的實質是提出了一種新型的吸波材料反射率測試裝置，採用"7"字形支臂，通過 支臂的旋轉來改變電磁波的入射角度，替代了弓形法中通過在弓形軌道上移動天線來改變電 磁波入射角度的方法，減小了測試裝置的體積，降低了天線固定框架帶來的散射，使得角度 的控制更為方便，具有天線軸心一致性好、天線轉動半徑控制均勻、天線入射角度準確、天 線移動穩定度高、天線轉動角度控制精度和解析度高、結構簡單、裝卸方便、移動方便、可 適用現場測試、測量精度高等優點。


圖1弓形法測試系統示意圖。
圖2本發明所述的吸波材料反射率測試裝置示意圖。
圖3本發明所述的吸波材料反射率測試裝置中"7"字形支臂形狀結構示意圖。
具體實施例方式
一種吸波材料反射率測量裝置，如圖2、圖3所示，包括矢量網絡分析儀l、程控計算機 2、第一微波電纜3、第二微波電纜4、發射天線5、接收天線6、第一支臂7、第二支臂8、 背景吸波材料9、測試平臺10、旋轉電機12。矢量網絡分析儀1和程控計算機2之間通過GPIB 卡進行連接，矢量網絡分析儀1和發射天線5之間通過第一微波電纜3進行連接，矢量網絡 分析儀1和接收天線6之間通過第二微波電纜4進行連接，背景吸波材料9位於測試平臺10 下方。
第一支臂7和第二支臂8均呈"7"字形，具有相同尺寸的形狀和結構，由一個直臂和一
個橫梁構成，橫梁垂直於直臂並固定於直臂頂端，第一支臂7和第二支臂8的直臂底端通過 旋轉電機12的旋轉軸共軸相連並可繞旋轉電機12的旋轉軸旋轉。發射天線5固定於第一支 臂7的橫梁的末端，接收天線6固定於第二支臂8的橫梁的末端。程控計算機2控制旋轉電 機12並帶動第一支臂7和第二支臂8旋轉。
上述方案中，第一支臂7和第二支臂8的直臂的長度可根據所應用的工作頻率範圍不同 而具體設計，背景吸波材料9也應根據所用的頻率範圍來選擇。
權利要求
1、一種吸波材料反射率測量裝置，包括矢量網絡分析儀(1)、程控計算機(2)、第一微波電纜(3)、第二微波電纜(4)、發射天線(5)、接收天線(6)、第一支臂(7)、第二支臂(8)、背景吸波材料(9)、測試平臺(10)、旋轉電機(12)；矢量網絡分析儀(1)和程控計算機(2)之間通過GPIB卡進行連接，矢量網絡分析儀(1)和發射天線(5)之間通過第一微波電纜(3)進行連接，矢量網絡分析儀(1)和接收天線(6)之間通過第二微波電纜(4)進行連接，背景吸波材料(9)位於測試平臺(10)下方；第一支臂(7)和第二支臂(8)均呈「7」字形，具有相同尺寸的形狀和結構，由一個直臂和一個橫梁構成，橫梁垂直於直臂並固定於直臂頂端，第一支臂(7)和第二支臂(8)的直臂底端通過旋轉電機(12)的旋轉軸共軸相連並可繞旋轉電機(12)的旋轉軸旋轉；發射天線(5)固定於第一支臂(7)的橫梁的末端，接收天線(6)固定於第二支臂(8)的橫梁的末端；程控計算機(2)控制旋轉電機(12)並帶動第一支臂(7)和第二支臂(8)旋轉。
2、 根據權利要求1所述的吸波材料反射率測量裝置，其特徵在於，所述第一支臂(7) 和第二支臂(8)的直臂的長度根據所應用的工作頻率範圍不同而具體設計。
3、 根據權利要求1所述的吸波材料反射率測量裝置，其特徵在於，所述背景吸波材料(9) 根據所用的頻率範圍來選擇。
全文摘要
本發明屬於微波毫米波測試技術領域，涉及微波毫米波吸波材料的反射率測試。本發明提供了一種根據「弓形法」測量吸波材料反射係數的測試裝置。與現有「弓形法」測試吸波材料反射係數裝置所不同的是，本發明提供了一種由「7」字形第一支臂(7)和第二支臂(8)構成、並可繞旋轉電機(12)的旋轉軸旋轉的「弓形」軌道。利用此測試裝置進行不同入射角度的反射率測量時，角度控制非常方便，且支臂的半徑值固定，可減小因半徑變化而帶來的測試誤差。測試裝置採用「7」字形結構之後，體積減小，從而有效減小了天線固定框架帶來的散射，提高了測量精度，且便於裝卸、搬運和存放。
文檔編號G01N22/00GK101344495SQ20081004569
公開日2009年1月14日 申請日期2008年7月30日 優先權日2008年7月30日
發明者楊 周, 張其劭, 恩 李, 李宏福, 羅明直, 蘇勝浩, 郭高鳳 申請人:電子科技大學