本發(fā)明涉及電磁特性和天線近場(chǎng)測(cè)試技術(shù)，特別是涉及一種基于超寬帶平面波合成方法的多探頭近場(chǎng)電磁特性測(cè)試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、面波測(cè)量方法是微波測(cè)量領(lǐng)域中最常見的測(cè)試方法。平面波測(cè)試方法可分為近場(chǎng)測(cè)量和遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量?jī)纱箢?。由于遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量受到遠(yuǎn)場(chǎng)條件的限制，使得平面波近場(chǎng)測(cè)量越來越成為微波測(cè)量領(lǐng)域的主流方法。

2、目前的近場(chǎng)測(cè)量方法主要分為球面近場(chǎng)、柱面近場(chǎng)或平面近場(chǎng)。主要通過平面波探頭在被測(cè)物的近場(chǎng)區(qū)進(jìn)行掃描采樣，并經(jīng)過數(shù)據(jù)的近遠(yuǎn)場(chǎng)變換，獲得待測(cè)物的遠(yuǎn)場(chǎng)電磁參數(shù)。但這類測(cè)試方法對(duì)大尺寸目標(biāo)的測(cè)量無能為力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種基于超寬帶平面波合成方法的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)雙站/多站的多平面波探頭近場(chǎng)電磁特性測(cè)試系統(tǒng)。

2、本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種基于所述系統(tǒng)的近場(chǎng)電磁特性測(cè)試方法。

3、技術(shù)方案：本發(fā)明所述的基于超寬帶平面波合成方法的多探頭近場(chǎng)電磁特性測(cè)試系統(tǒng)，包括測(cè)試暗室、多個(gè)超寬帶平面波合成器、一個(gè)或多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架和被測(cè)物，所述一個(gè)或多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架設(shè)置于測(cè)試暗室內(nèi)，所述多個(gè)超寬帶平面波合成器設(shè)置于一個(gè)或多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架上，所述被測(cè)物設(shè)置于一個(gè)支架內(nèi)或設(shè)置于多個(gè)支架之間；多個(gè)超寬帶平面波合成器中至少一個(gè)作為發(fā)射天線，其發(fā)射平面波探頭用于向被測(cè)物發(fā)射均勻平面波，其余的超寬帶平面波合成器作為接收器，其接收平面波探頭用于接收被測(cè)物反射回來的均勻平面波，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物雙站或多站電磁特性的測(cè)試。

4、可選的，所述一個(gè)或多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架包括弧形、圓形和多邊形。

5、可選的，所述一個(gè)或多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架包括平面和曲面；

6、可選的，所述多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架中任意兩個(gè)支架所在平面之間的夾角為φ，0≤φ≤180°。

7、可選的，所述一個(gè)或多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架均勻排布于測(cè)試暗室內(nèi)，所述多個(gè)超寬帶平面波合成器均勻設(shè)置于所述一個(gè)或多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架上，所述被測(cè)物設(shè)置于所述一個(gè)或多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架的中心位置。

8、可選的，作為發(fā)射天線的超寬帶平面波合成器與作為接收器的超寬帶平面波合成器分別與被測(cè)物連線的夾角為θ，0≤θ≤180°。

9、可選的，系統(tǒng)還包括轉(zhuǎn)臺(tái)、控制設(shè)備和測(cè)試儀表，所述被測(cè)物安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上，控制設(shè)備用于控制轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)向速度，控制設(shè)備控制測(cè)試儀表產(chǎn)生微波信號(hào)發(fā)送至作為發(fā)射天線的超寬帶平面波合成器；作為接收器的超寬帶平面波合成器接收被測(cè)物反射回來的均勻平面波，并傳輸至測(cè)試儀表。

10、可選的，測(cè)試儀表包括矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜分析儀、信號(hào)發(fā)生器和功率計(jì)。

11、可選的，所述多個(gè)超寬帶平面波合成器，包括多個(gè)緊耦合天線陣列模塊和多級(jí)超寬帶功分器，所述多個(gè)緊耦合天線陣列模塊包括m個(gè)緊密排列的超寬帶天線單元，所述多級(jí)超寬帶功分器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的等幅同相功率分配，并通過等幅同相電纜實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)超寬帶天線單元的等幅同相饋電。

12、上述系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的測(cè)試方法，包括以下步驟：

13、(1)控制設(shè)備控制被測(cè)物體位于預(yù)定的距離、方位角和俯仰角；

14、(2)控制設(shè)備控制測(cè)試儀表產(chǎn)生微波信號(hào)，微波信號(hào)分別通過至少一個(gè)超寬帶平面波合成器，經(jīng)其對(duì)應(yīng)的發(fā)射平面波探頭發(fā)射均勻平面波；

15、(3)均勻平面波照射被測(cè)物體后，被測(cè)物體反射信號(hào)，分別經(jīng)至少一個(gè)接收平面波探頭接收，并通過其對(duì)應(yīng)的超寬帶平面波合成器，返回測(cè)試儀表，實(shí)現(xiàn)雙站或多站近場(chǎng)電磁特性測(cè)試；

16、(4)記錄相關(guān)被測(cè)信號(hào)和數(shù)據(jù)。

17、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著技術(shù)效果為：(1)在較小的測(cè)試空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)的雙站或多站雷達(dá)散射截面、天線輻射方向圖等各種電磁特性的高效、高精度測(cè)量；(2)采用基于惠更斯原理的超寬帶平面波合成技術(shù)，具有測(cè)試距離近，占地尺寸小等優(yōu)點(diǎn)。與緊縮場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)目標(biāo)的單站、雙站和多站雷達(dá)散射截面比較，測(cè)試空間減小四分之三；(3)多平面波探頭可以根據(jù)被測(cè)目標(biāo)的尺寸，靈活增減天線陣列模塊的數(shù)量，生成較大尺寸的高質(zhì)量靜區(qū)，后期可在現(xiàn)有規(guī)?；A(chǔ)上，對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)，解決了傳統(tǒng)緊縮場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)平面波測(cè)試系統(tǒng)升級(jí)困難、靜區(qū)尺寸小、建造成本高等問題。

技術(shù)特征：

1.一種基于超寬帶平面波合成方法的多探頭近場(chǎng)電磁特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括測(cè)試暗室(1)、多個(gè)超寬帶平面波合成器(2)、一個(gè)或多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架(3)和被測(cè)物(5)，所述一個(gè)或多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架(3)設(shè)置于測(cè)試暗室(1)內(nèi)，所述多個(gè)超寬帶平面波合成器(2)設(shè)置于一個(gè)或多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架(3)上，所述被測(cè)物(5)設(shè)置于一個(gè)支架(3)內(nèi)或設(shè)置于多個(gè)支架(3)之間；多個(gè)超寬帶平面波合成器(2)中至少一個(gè)作為發(fā)射天線，其發(fā)射平面波探頭用于向被測(cè)物(5)發(fā)射均勻平面波，其余的超寬帶平面波合成器(2)作為接收天線，其接收平面波探頭用于接收被測(cè)物(5)反射回來的均勻平面波，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物(5)雙站或多站電磁特性的測(cè)試。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超寬帶平面波合成方法的多探頭近場(chǎng)電磁特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架(3)包括弧形、圓形和多邊形。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超寬帶平面波合成方法的多探頭近場(chǎng)電磁特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架(3)包括平面和曲面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1任一項(xiàng)所述的一種基于超寬帶平面波合成方法的多探頭近場(chǎng)電磁特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架(3)中任意兩個(gè)支架(3)所在平面之間的夾角為φ，0≤φ≤180°。

5.根據(jù)權(quán)利要求1任一項(xiàng)所述的一種基于超寬帶平面波合成方法的多探頭近場(chǎng)電磁特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架(3)均勻排布于測(cè)試暗室(1)內(nèi)，所述多個(gè)超寬帶平面波合成器(2)均勻設(shè)置于所述一個(gè)或多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架(3)上，所述被測(cè)物(5)設(shè)置于所述一個(gè)或多個(gè)超寬帶平面波合成器安裝支架(3)的中心位置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超寬帶平面波合成方法的多探頭近場(chǎng)電磁特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，作為發(fā)射天線的超寬帶平面波合成器(2)與作為接收天線的超寬帶平面波合成器(2)分別與被測(cè)物(5)連線的夾角為θ，0≤θ≤180°。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超寬帶平面波合成方法的多探頭近場(chǎng)電磁特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)還包括轉(zhuǎn)臺(tái)(4)、控制設(shè)備和測(cè)試儀表(6)，所述被測(cè)物(5)安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)(4)上，控制設(shè)備用于控制轉(zhuǎn)臺(tái)(4)的轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)向速度，控制設(shè)備控制測(cè)試儀表產(chǎn)生微波信號(hào)發(fā)送至作為發(fā)射天線的超寬帶平面波合成器；作為接收天線的超寬帶平面波合成器接收被測(cè)物(5)反射回來的均勻平面波，并傳輸至測(cè)試儀表。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于超寬帶平面波合成方法的多探頭近場(chǎng)電磁特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，測(cè)試儀表包括矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜分析儀、信號(hào)發(fā)生器和功率計(jì)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超寬帶平面波合成方法的多探頭近場(chǎng)電磁特性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)超寬帶平面波合成器，包括多個(gè)緊耦合天線陣列模塊(9)和多級(jí)超寬帶功分器(11)，所述多個(gè)緊耦合天線陣列模塊(9)包括m個(gè)緊密排列的超寬帶天線單元(201)，所述多級(jí)超寬帶功分器(11)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的等幅同相功率分配，并通過等幅同相電纜(10)實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)超寬帶天線單元(201)的等幅同相饋電。

10.一種權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述基于超寬帶平面波合成方法的多探頭近場(chǎng)電磁特性測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明的一種基于超寬帶平面波合成方法的多探頭近場(chǎng)電磁特性測(cè)試系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括測(cè)試暗室、多個(gè)超寬帶平面波合成器、一個(gè)或多個(gè)支架和被測(cè)物，所述一個(gè)或多個(gè)支架設(shè)置于測(cè)試暗室內(nèi)，所述多個(gè)超寬帶平面波合成器設(shè)置于一個(gè)或多個(gè)支架上，所述被測(cè)物設(shè)置于一個(gè)支架內(nèi)或設(shè)置于多個(gè)支架之間；多個(gè)超寬帶平面波合成器中至少一個(gè)作為發(fā)射天線，其發(fā)射平面波探頭用于向被測(cè)物發(fā)射均勻平面波，其余的超寬帶平面波合成器作為接收天線，其接收平面波探頭用于接收被測(cè)物反射回來的均勻平面波，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物雙站或多站電磁特性的測(cè)試。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)雙站/多站雷達(dá)散射截面、天線輻射方向圖等各種電磁特性的測(cè)量。

技術(shù)研發(fā)人員：劉少斌,王駿寅,周永剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6