CN102305799B - 用于测定不同测试系统间误差的标准反射板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测定不同测试系统间误差的标准反射板，其特征在于：该标准反射板为棱台形状，由具有高介电常数的金属良导体制成，底面的边长在20～100mm之间，厚度在5～20mm之间，倾斜角在15～90°之间。所述的标准反射板是由铝制成。此种标准反射板具有轻便小巧，易于加工携带和使用的特点。可应用于雷达吸波材料反射率测试系统的校准、校验和日常技术状态的核查与调整。

Description

用于测定不同测试系统间误差的标准反射板及其制作方法

技术领域

本发明的一种用于测定不同测试系统间误差的标准反射板及其制作方法，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，尤其涉及一种用于不同测试系统间误差测定的标准反射板。

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，吸波材料反射率的精确测量对于吸波材料的特性研究具有重要的意义。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，GJB2038-94”中规定了吸波材料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。此标准适用于8～18GHz频率范围内雷达吸波材料反射率的测量，其他频段的雷达吸波材料反射率测量亦可参照使用。但在较高频段例如90GHz～100GHz时，三种方法测量出的雷达吸波材料反射率差别较大。

国内通常采用“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，GJB2038-94”中规定的三种方法来进行雷达吸波材料发射率的测量，但不同方法测量出的结果准确度不同；同一方法在不同环境下也有准确度的差别；当频段有所变化时，这三种测量方法的准确度差别很大，对雷达吸波材料反射率的精确测量有较大的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于测定不同测试系统间误差的标准反射板及其制作方法，这种标准反射板在设计频带内具有固定的反射率，利用这种反射板提供高频条件下不同雷达吸波材料反射率测量系统的误差校准。此种标准反射板具有轻便小巧，易于加工携带和使用的特点。可应用于雷达吸波材料反射率测试系统的校准、校验和日常技术状态的核查与调整。

一种用于测定不同测试系统间误差的标准反射板，为棱台形状，由具有高介电常数的金属良导体金属构成，比如铝，底面的边长在20～100mm之间，厚度在5～20mm之间，倾斜角在15～90°之间。不同的倾斜角度对应不同反射率的标准反射板。

标准反射板的设计过程包括以下几个步骤：

步骤1：设计反射平面形状不同的反射板，包括棱台、圆锥体、圆台、以及边缘具有锯齿状的圆台等，利用电磁仿真软件计算不同反射板在设计频带90GHz～100GHz内反射率的稳定性。

步骤2：通过比较步骤1中的反射率计算结果，确定标准反射板为棱台状，设计不同尺寸的棱台模型，调整其底面边长、厚度和倾斜角度，使其具有更接近固定值的反射率，选择具有5dB，10dB等固定反射率的反射板模型进行实物加工。

步骤3：在暗室中对加工出的标准板模型进行测量，得出标准板实物的反射率，并与模型的反射率仿真结果进行对比。

步骤4：分析步骤3中的对比结果，修改模型尺寸并进行加工。

步骤5：重复步骤3、4的内容，设计出具有固定反射率的标准反射板。

本发明的一种用于测定不同测试系统间误差的标准反射板及其制作方法，其优点及功效在于：此种标准反射板具有轻便小巧，易于加工携带和使用的特点。可应用于雷达吸波材料反射率测试系统的校准、校验和日常技术状态的核查与调整。

附图说明

图1表示雷达吸波材料反射率弓形测量法系统组合方框图

图2表示雷达吸波材料反射率远场RCS测量法系统组合的方框图。

图3表示雷达吸波材料反射率样板空间平移测量法系统组合方框图。

图4为5dB标准反射板三视图。其中，图4a为左视图，图4b为主视图，图4c为俯视图。

具体实施方式

为设计出具有固定反射率的标准反射板，根据经验和以往的实验数据，我们设计出几种标准反射板的参考方案，对这些不同形状的反射板进行仿真计算，比较在90GHz～100GHz使用频段下反射率的稳定性，最后选取形状为棱台的标准板进行进一步的设计。改变棱台的尺寸，包括底面边长，棱台厚度，倾斜角度，再对这些模型进行仿真计算。找到对应不同标准反射率的设计尺寸。根据这些尺寸进行模型的实物加工，并进行实地测量，将测量值与仿真结果进行对比，对比之后对模型进行微调，再次进行仿真计算和实地测量。最终确定出分别对应不同反射率的标准反射板。其底面边长在20～100mm之间，厚度在5～20mm之间，倾斜角在15～90°之间，用铝合金或铝加工而成。

下面将结合附图对本发明的使用作详细说明，这里以反射率为5dB的标准反射板为例。

如图1、2、3所示，分别表示三种不同方式雷达吸波材料反射率的测量方法，其原理如下：

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两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。

${\mathrm{\Γ}}_a=\frac{P_a}{P_r}$

${\mathrm{\Γ}}_m=\frac{P_m}{P_r}$

其中，P_r为与发射信号成正比的参考信号功率，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，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。

$\mathrm{\Γ}=\frac{P_a}{P_m}=\frac{P_a/P_r}{P_m/P_r}=\frac{{\mathrm{\Γ}}_a}{{\mathrm{\Γ}}_m}$

图4是反射率为5dB的标准板仿真模型。通过对不同形状的反射板进行计算，由于棱台在90GHz～100GHz频带内的反射率具有较好的稳定性，经过比较之后选择棱台作为标准反射板的基本形状，由铝或铝合金加工而成，不同反射率对应不同的棱台倾斜角度。倾斜角度越大，反射率越高。图中5dB标准反射板的尺寸为：下表面边长43mm，上表面边长32mm，厚度为5mm，倾斜角度为45°，下文提到的10dB标准反射板的下表面边长43mm，厚度为5mm，倾斜角度为37.5°。

应用本发明的标准反射板测定不同测试系统间误差，包括下面几个步骤，以远场RCS法为例：

步骤1：准备测量环境，将10dB的标准反射板安装在样板支架上，用激光样板定位器对准；

步骤2：测量标准反射板的反射率，与10dB标准值比较，校正系统。

步骤3：按照“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，GJB2038-94”中规定的方法测量雷达吸波材料样板的反射率。

步骤4：将5dB的标准反射率板安装在样板支架上，用激光定位器对准；

步骤5：测量标准反射板的反射率，与5dB标准值相比较，其差值即为系统测量误差。

Claims (1)

1.一种用于测定不同测试系统间误差的标准反射板的制作方法，其中，该标准反射板为棱台形状，由具有高介电常数的金属良导体制成，底面的边长在20～100mm之间，厚度在5～20mm之间，倾斜角在15～90°之间；该标准反射板是由铝制成；

其特征在于：制作方法包括如下步骤：

步骤1：设计反射平面形状不同的反射板，包括但不限于棱台、圆锥体、圆台、以及边缘具有锯齿状的圆台，利用电磁仿真软件计算不同反射板在设计频带90GHz～100GHz内反射率的稳定性；

步骤2：通过比较步骤1中的反射率计算结果，确定标准反射板为棱台状，设计不同尺寸的棱台模型，调整其底面边长、厚度和倾斜角度，使其具有更接近固定值的反射率，选择具有固定反射率的反射板模型进行实物加工；

步骤3：在暗室中对加工出的标准板模型进行测量，得出标准板实物的反射率，并与模型的反射率仿真结果进行对比；

步骤4：分析步骤3中的对比结果，修改模型尺寸并进行加工；

步骤5：重复步骤3、4的内容，设计出具有固定反射率的标准反射板。

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