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1、(10)申请公布号 CN 102353849 A (43)申请公布日 2012.02.15 CN 102353849 A *CN102353849A* (21)申请号 201110189586.7 (22)申请日 2011.07.07 G01R 29/08(2006.01) (71)申请人 中国航天科工集团第二研究院 二三所 地址 100854 北京市海淀区永定路50号142 信箱 408 分箱 (72)发明人 程春悦 翟宏 陈晋龙 徐德忠 李芳 (74)专利代理机构 中国航天科工集团公司专利 中心 11024 代理人 岳洁菱 (54) 发明名称 一种毫米波黑体后向电压反射系数的测量方 法 (。
2、57) 摘要 本发明公开了一种毫米波黑体后向电压反射 系数的测量方法， 通过搭建毫米波黑体后向电压 反射系数测量系统， 矢量网络分析仪 （1） 测量毫 米波黑体后向电压反射系数， 确定毫米波黑体后 向电压反射系数， 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。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 1 页 CN 102353856 A1/2 页 2 1. 一种毫米波黑体后向电压反射系数。
3、的测量方法， 其特征在于该方法的具体步骤为 ： 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 （1） 、 天线支架 （2） 、 天线 （3） 、 吸波材料 （4） 、 直滑轨 （5） 、 被测目标支架 （6） 、 待测毫米波黑体 （7） 、 光学平台 （8） 、 金属平板 （9） ； 光学平台 （8） 平置于地面上， 吸波材料 （4） 铺置于光学平台 （8） 上面 ； 天线支架 （2） 置 于光学平台 （8） 的左侧 ； 天线 （3） 置于天线支架 （2） 上部 ； 矢量网络分析仪 （1） 的一个端口 与天线 （3） 的馈电端口相连 ； 直滑轨 （5） 置于。
4、光学平台 （8） 的右侧， 直滑轨 （5） 的运动方向 与天线 （3） 轴线平行 ； 被测目标支架 （6） 置于直滑轨 （5） 上部， 待测毫米波黑体 （7） 和金属 平板 （9） 依次固定在被测目标支架 （6） 上面 ； 第二步 矢量网络分析仪 （1） 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 （6） 之上， 然后将带有黑体的被测 目标支架 （6） 置于直滑轨 （5） 之上， 并用螺钉固定 ； 天线 （3） 与矢量网络分析仪 （1） 的任意 一个端口相连， 天线 （3） 轴线位于毫米波黑体的中心法线方向 ； 在测试过程中， 天线 （3） 的 10dB 宽度。
5、的主波束的照射区域位于待测毫米波黑体 （7） 表面之内 ； 沿直滑轨 （5） 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 （1） 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 （1） 的 5 个工作波长 ； 测量此时 天线 （3） 口面到被测毫米波黑体的距离 ； 然后根据矢量网络分析仪 （1） 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 （3） 口面 到被测毫米波黑体之间的距离变化， 则。
6、公式 （1） 取负号 ； 若与之差不随天线 （3） 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 （7） 从被测目标支架 （6） 上取下， 并将具有镜面效果的金属平板 （9） 安装到被测目标支架 （6） 上 ； 金属平板 （9） 的面积大于被测毫米波黑体的最大投影面积 ； 沿 直滑轨 （5） 前后移动安装有金属平板 （9） 的待测目标支架， 金属平板 （9） 移动的距离大于矢 量网络分析仪 （1） 工作波长的一半， 金属平板 （9） 移动距离大于矢量网络分析仪 （1） 的 5 个 工作波长 ； 金属平板 （9） 的移动距离与测量毫米波黑体时的移动距离相同 。
7、； 然后根据矢量 网络分析仪 （1） 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 （9） 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 （3） 口面到 金属平板 （9） 之间的距离变化， 则公式 （2） 取负号 ； 若与之差不随天线 （3） 口面 权 利 要 求 书 CN 102353849 A CN 102353856 A2/2 页 3 到金属平板 （9） 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。
8、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。 权 利 要 求 书 CN 102353849 A CN 102353856 A1/4 页 4 一种毫米波黑体后向电压反射系数的测量方法 技术领域 0001 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 0002 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。。
9、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 0003 本发明目的在于提供一种毫米波黑体后向电压反射系数。
10、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。 0004 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。 0005 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。
11、波黑体和金属平板依次固定在被测目标支架上面。 0006 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。
12、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。 0007 （1） 说 明 书 CN 102353849 A CN 102353856 A2/4 页 5 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。 0008 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。
13、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。 0009 （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。 0010 第三步 。
14、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。 0011 （3） 至此， 完成毫米波黑体后向电压反射系数的测量及计算。 0012 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 0013 图 1 一种毫米波黑体后向电压反射系数的测量方法的测量系统图。 0014 1. 矢量网络分析仪 2. 天线。
15、支架 3. 天线 4. 吸波材料 5. 直滑轨 6. 被测目标支架 7. 待测毫米波黑体 8. 光学平台 9. 金属平板。 具体实施方式 0015 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 说 明 书 CN 102353849 A CN 102353856 A3/4 页 6 测量系统包括 ： 矢量网络分析仪 1、 天线支架 2、 天线 3、 吸波材料 4、 直滑轨 5、 被测目标 支架 6、 待测毫米波黑体 7、 光学平台 8、 金属平板 9。 0016 光学平台 8 平置于地面上， 吸波材料 4 铺置于光学平台 8 上面。天线支。
16、架 2 置于 光学平台 8 的左侧。天线 3 置于天线支架 2 上部。矢量网络分析仪 1 的一个端口与天线 3 的馈电端口相连。直滑轨 5 置于光学平台 8 的右侧， 直滑轨 5 的运动方向与天线 3 轴线平 行。被测目标支架 6 置于直滑轨 5 上部， 待测毫米波黑体 7 和金属平板 9 依次固定在被测 目标支架 6 上面。 0017 第二步 矢量网络分析仪 1 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 6 之上， 然后将带有黑体的被测目 标支架 6 置于直滑轨 5 之上， 并用螺钉固定。天线 3 与矢量网络分析仪 1 的任意一个端口 相连， 天线 3 轴。
17、线位于毫米波黑体的中心法线方向。在测试过程中， 天线 3 的 10dB 宽度的 主波束的照射区域位于待测毫米波黑体 7 表面之内。沿直滑轨 5 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 1 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 1 的 5 个工作波长。测量此时天线 3 口面到被测 毫米波黑体的距离。然后根据矢量网络分析仪 1 显示的反射数值用公式 （1） 计算过程参数 a。 0018 （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3口面。
18、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 3 口 面到被测毫米波黑体之间的距离变化， 则公式 （1） 取正号。 0019 将待测毫米波黑体 7 从被测目标支架 6 上取下， 并将具有镜面效果的金属平板 9 安装到被测目标支架 6 上。金属平板 9 的面积大于被测毫米波黑体的最大投影面积。沿直 滑轨 5 前后移动安装有金属平板 9 的待测目标支架， 金属平板 9 移动的距离大于矢量网络 分析仪1工作波长的一半， 金属平板9移动距离大于矢量网络分析仪1的5个工作波长。 金 属平板 9 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 1 显。
19、 示的反射数值利用公式 （2） 计算过程参数 b。 0020 （2） 公式 （2） 中，和分别代表金属平板 9 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 3 口面到金 属平板 9 之间的距离变化， 则公式 （2） 取负号 ； 若与之差不随天线 3 口面到金 属平板 9 之间的距离变化， 则公式 （2） 取正号。 0021 第三步 确定毫米波黑体后向电压反射系数 说 明 书 CN 102353849 A CN 102353856 A4/4 页 7 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。 0022 （3） 至此， 完成毫米波黑体后向电压反射系数的测量及计算。 说 明 书 CN 102353849 A CN 102353856 A1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102353849 A 。