CN101344495A - 一种吸波材料反射率测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于微波毫米波测试技术领域，涉及微波毫米波吸波材料的反射率测试。本发明提供了一种根据“弓形法”测量吸波材料反射系数的测试装置。与现有“弓形法”测试吸波材料反射系数装置所不同的是，本发明提供了一种由“7”字形第一支臂(7)和第二支臂(8)构成、并可绕旋转电机(12)的旋转轴旋转的“弓形”轨道。利用此测试装置进行不同入射角度的反射率测量时，角度控制非常方便，且支臂的半径值固定，可减小因半径变化而带来的测试误差。测试装置采用“7”字形结构之后，体积减小，从而有效减小了天线固定框架带来的散射，提高了测量精度，且便于装卸、搬运和存放。

Description

一种吸波材料反射率测量装置

技术领域

本发明属于微波毫米波测试技术领域，涉及微波毫米波吸波材料的反射率测试技术。

背景技术

吸波材料广泛地应用于军事和民用领域中。随着隐身技术的迅速发展，对吸波材料吸波性能的要求也越来越高。反射率是用来表征吸波材料吸波性能的一个重要指标参数。在某一给定波长和极化条件下，通过测量电磁波从同一方向、同一功率密度入射到被测样品样板与同尺寸良导体平面二者镜面方向反射功率之比，即可得到被测高损耗材料的反射率，见公式(1)。

$\mathrm{\Γ}=\frac{P_a}{P_m}---\left(1\right)$

其中，Γ为吸波材料的反射率，P_a为吸波材料样板的反射功率，P_m为良导体平面的反射功率。

在实际的测量中，并不直接测量反射功率，而是通过分别测量吸波材料样板和良导体平面反射功率与同一参考功率的比值来得到反射率。

${\mathrm{\Γ}}_a=\frac{P_a}{P_r}---\left(2\right)$

${\mathrm{\Γ}}_m=\frac{P_m}{P_r}---\left(3\right)$

其中，P_r为与发射信号成正比的参考信号功率，Γ_a为吸波材料样板的反射功率与参考信号功率之比，Γ_m为良导体平面的反射功率与参考信号功率之比。

吸波材料的反射率可表示为：

$\mathrm{\Γ}=\frac{P_a}{P_m}=\frac{P_a/P_r}{P_m/P_r}=\frac{{\mathrm{\Γ}}_a}{{\mathrm{\Γ}}_m}---\left(4\right)$

测量吸波材料的反射率时，采用的仪器可为矢量网络分析仪或标量网络分析仪。

文献“中华人民共和国国家军用标准，雷达吸波材料反射率测试方法，GJB 203894”中规定了反射率常用的三种测量方法：远场RCS法，弓形法，样板空间平移法。其中，弓形法是20世纪40年代末美国海军研究实验室发明的，该方法是国际上应用最广泛的吸波材料吸波性能评价方法，图1所示为弓形法的示意图，其中θ为电磁波的入射角度。

通过改变发射天线与接收天线在弓形轨道上的位置，可以测量出不同入射角时被测样品的反射率。在采用弓形法测量吸波材料反射率的过程中，由于弓形轨道的半径一致性和天线定位角度的准确性较差，这就直接影响到吸波材料反射率的测量精度。而且，弓形轨道体积较大，会引入一定的散射，也对测量精度和测量范围有一定的影响；同时，弓形轨道所占空间大，给测试系统的搬动和存放带来很大的不便。

综上所述，国内外通常采用弓形法进行吸波材料在不同入射角情况下的反射率测量，而弓形轨道存在制作时半径一致性的加工精度低，且会引入一定的散射的问题，从而限制了吸波材料在不同入射角下的反射率测量精度的进一步提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种半径固定、结构简单、测量精度高的吸波材料反射率测量装置，适用于微波、毫米波波段的吸波材料在不同入射角情况下的反射率测量。同时，本发明提供的吸波材料反射率测量装置所占空间较小、便于存放和搬运。

本发明的详细技术方案为：

一种吸波材料反射率测量装置，如图2、图3所示，包括矢量网络分析仪1、程控计算机2、第一微波电缆3、第二微波电缆4、发射天线5、接收天线6、第一支臂7、第二支臂8、背景吸波材料9、测试平台10、旋转电机12。矢量网络分析仪1和程控计算机2之间通过GPIB卡进行连接，矢量网络分析仪1和发射天线5之间通过第一微波电缆3进行连接，矢量网络分析仪1和接收天线6之间通过第二微波电缆4进行连接，背景吸波材料9位于测试平台10下方。

第一支臂7和第二支臂8均呈“7”字形，具有相同尺寸的形状和结构，由一个直臂和一个横梁构成，横梁垂直于直臂并固定于直臂顶端，第一支臂7和第二支臂8的直臂底端通过旋转电机12的旋转轴共轴相连并可绕旋转电机12的旋转轴旋转。发射天线5固定于第一支臂7的横梁的末端，接收天线6固定于第二支臂8的横梁的末端。程控计算机2控制旋转电机12并带动第一支臂7和第二支臂8旋转。

本发明所述的吸波材料反射率测量装置工作时，待测样品或标准样品(良导体平面)放置于测试平台上面，采用“中华人民共和国国家军用标准，雷达吸波材料反射率测试方法，GJB 2038-94”中“弓形法”测试吸波材料的反射系数。

本发明所述的吸波材料反射率测试装置在进行测量时，第一支臂与第二支臂可根据测量角度的需要利用电机控制旋转相应的角度，并采用编码器读出旋转角度。

θ＝n·t    (5)

其中，θ为支臂旋转的角度，n为电机的输出转速，t为时间。

利用此测试装置进行不同入射角度的反射率测量时，角度控制非常方便，且支臂的半径值固定，可减小因半径变化而带来的测试误差。测试装置采用“7”字形结构之后，体积减小，从而有效减小了天线固定框架带来的散射，提高了测量精度，且便于装卸。

本发明的实质是提出了一种新型的吸波材料反射率测试装置，采用“7”字形支臂，通过支臂的旋转来改变电磁波的入射角度，替代了弓形法中通过在弓形轨道上移动天线来改变电磁波入射角度的方法，减小了测试装置的体积，降低了天线固定框架带来的散射，使得角度的控制更为方便，具有天线轴心一致性好、天线转动半径控制均匀、天线入射角度准确、天线移动稳定度高、天线转动角度控制精度和分辨率高、结构简单、装卸方便、移动方便、可适用现场测试、测量精度高等优点。

附图说明

图1弓形法测试系统示意图。

图2本发明所述的吸波材料反射率测试装置示意图。

图3本发明所述的吸波材料反射率测试装置中“7”字形支臂形状结构示意图。

具体实施方式

一种吸波材料反射率测量装置，如图2、图3所示，包括矢量网络分析仪1、程控计算机2、第一微波电缆3、第二微波电缆4、发射天线5、接收天线6、第一支臂7、第二支臂8、背景吸波材料9、测试平台10、旋转电机12。矢量网络分析仪1和程控计算机2之间通过GPIB卡进行连接，矢量网络分析仪1和发射天线5之间通过第一微波电缆3进行连接，矢量网络分析仪1和接收天线6之间通过第二微波电缆4进行连接，背景吸波材料9位于测试平台10下方。

第一支臂7和第二支臂8均呈“7”字形，具有相同尺寸的形状和结构，由一个直臂和一个横梁构成，横梁垂直于直臂并固定于直臂顶端，第一支臂7和第二支臂8的直臂底端通过旋转电机12的旋转轴共轴相连并可绕旋转电机12的旋转轴旋转。发射天线5固定于第一支臂7的横梁的末端，接收天线6固定于第二支臂8的横梁的末端。程控计算机2控制旋转电机12并带动第一支臂7和第二支臂8旋转。

上述方案中，第一支臂7和第二支臂8的直臂的长度可根据所应用的工作频率范围不同而具体设计，背景吸波材料9也应根据所用的频率范围来选择。

Claims (3)

1、一种吸波材料反射率测量装置，包括矢量网络分析仪(1)、程控计算机(2)、第一微波电缆(3)、第二微波电缆(4)、发射天线(5)、接收天线(6)、第一支臂(7)、第二支臂(8)、背景吸波材料(9)、测试平台(10)、旋转电机(12)；矢量网络分析仪(1)和程控计算机(2)之间通过GPIB卡进行连接，矢量网络分析仪(1)和发射天线(5)之间通过第一微波电缆(3)进行连接，矢量网络分析仪(1)和接收天线(6)之间通过第二微波电缆(4)进行连接，背景吸波材料(9)位于测试平台(10)下方；

第一支臂(7)和第二支臂(8)均呈“7”字形，具有相同尺寸的形状和结构，由一个直臂和一个横梁构成，横梁垂直于直臂并固定于直臂顶端，第一支臂(7)和第二支臂(8)的直臂底端通过旋转电机(12)的旋转轴共轴相连并可绕旋转电机(12)的旋转轴旋转；发射天线(5)固定于第一支臂(7)的横梁的末端，接收天线(6)固定于第二支臂(8)的横梁的末端；程控计算机(2)控制旋转电机(12)并带动第一支臂(7)和第二支臂(8)旋转。

2、根据权利要求1所述的吸波材料反射率测量装置，其特征在于，所述第一支臂(7)和第二支臂(8)的直臂的长度根据所应用的工作频率范围不同而具体设计。

3、根据权利要求1所述的吸波材料反射率测量装置，其特征在于，所述背景吸波材料(9)根据所用的频率范围来选择。

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