CN104280626B - 小型柱状体微波暗室反射率电平实验室标定与测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种小型柱状体微波暗室反射率电平实验室标定与测量装置，包括：反射率电平测量单元及测量系统定标单元；反射率电平测量单元中微波信号源产生信号，经综测用柱状体空间衰减后，由频谱仪、分析仪处理，计算机数据采集和分析后获得空间驻波曲线并计算出反射率电平；测量系统定标单元依据双线法原理，微波信号源通过功分器将信号一分为二，一路直接进合路器模拟入射信号强度，一路通过移相器、衰减器后进入合路器模拟反射信号路径，通过连续改变移相器的相位从而模拟出入射波与反射波的入射路径，将入射信号和反射信号经矢量叠加后即产生驻波曲线并计算出反射率电平，其值应与所接入的衰减器的衰减量相符，可以实现对反射率电平测量装置的标定。
Description
技术领域
本发明属于专用测试设备校准领域，具体涉及一种小型柱状体微波暗室反射率电平实验室标定与测量装置。
背景技术
小型柱状体微波暗室是导弹综合测试设备的组成部分之一，由其模拟射频传播空间环境，与其他设备一起配合完成导弹制导和控制系统的测试任务。该柱状体是圆筒式外形，外直径900mm，长度1.7m，通过对内铺吸收材料做适当的几何造型，使体内某些特定的部位能够模拟自由空间环境条件，通过微波吸波材料使入射的电磁波达到最大限度的吸收，最小限度的反射，以确保在对导引头灵敏度参数测试的准确、可靠。
这种小型柱状体微波暗室的主要特点是：在小环境下能够模拟自由空间，其空间特性的好坏将直接影响到导弹研制、批产过程中导引头灵敏度接收机的质量。为保证被测导引头灵敏度测试的准确性和可靠性，除了消除由于转台、金属物等引起的电磁波乱反射以及信号源泄露而导致的多路径影响外，还要消除因柱状体内电磁波的反射而导致导引头灵敏度测试结果的离散性问题，因此，对柱状体内壁的反射率电平（即空间驻波特性）需优于-40dB，才能满足导弹导引头灵敏度测试的需求。
从国内情况来看，由于该类柱状体仅用于导弹测试，专用性极强，没有形成相应的校准规范，虽然对吸收材料性能方面有较深的研究，但对由吸收材料构成的直径不到1米的柱状体内的自由空间特性的研究还不够深入。资料显示，国外像这种类型的柱状体也鲜有应用于武器系统的测试中，但是由于其具有鲜明的军事性，因此相关的技术资料也是极少的。而对于测量装置的测量结果的有效性，准确性的评判与定标也没有一种有效的标定方法及手段。
因此，业界需要一种小型柱状体微波暗室内壁反射率电平校准装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一套小型微波暗室内壁反射率电平校准装置，以实现对小型柱状体微波暗室内壁空间驻波电性能参数（即反射率电平）的测量与定标。
本发明提供小型柱状体微波暗室反射率电平实验室标定与测量装置，包括：反射率电平测量单元及测量系统定标单元；所述反射率电平测量单元包括：微波信号源、综测用柱状体、发射天线、接收天线、频谱仪、分析仪、支架测试支架、数据采集分析软件及主控计算机；微波信号源作为信号发射设备，产生一个微波直射信号给发射天线，该发射信号经综测用柱状体空间衰减后，由接收天线接收后送给频谱仪、分析仪，最后由计算机进行数据采集和分析后获得空间驻波曲线并计算出反射率电平；所述测量系统定标单元包括：微波信号源、功分器、衰减器、移相器、合路器、频谱仪、发射天线、接收天线、支架测试支架、数据采集分析软件以及主控计算机等；测量系统定标单元主要依据双线法原理，微波信号源通过功分器将信号一分为二，一路直接进合路器模拟入射信号强度，一路通过移相器、衰减器后进入合路器模拟反射信号路径，通过连续改变移相器的相位从而模拟出入射波与反射波的入射路径，将入射信号和反射信号经矢量叠加后即产生一驻波曲线并计算出反射率电平，其值应与所接入的衰减器的衰减量相符，从而实现对反射率电平测量装置的标定。
进一步，所述支架测试支架由天线支架和天线控制器组成，用以控制接收天线的Y方向、X方向、Z方向三维直线运动及天线角姿态即方位角的变化。
一些实施例中，所述天线支架的Y方向、X方向、Z方向直线运动行程范围为±500mm。
一些实施例中，所述天线支架的天线方位角范围为±90º。
一些实施例中，采用无级调速电机、精密齿轮蜗杆实现天线支架与传动机构沿设定方向平稳移动。
本发明的小型柱状体微波暗室反射率电平实验室标定与测量装置，可以满足对高灵敏度要求测试的需求，为小型柱状体微波暗室内壁反射率电平测量提供了一套较为完整的标定与测量装置，并提出了切实可行的定标方法。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明所提供的用于小型柱状体微波暗室反射率电平测量装置的原理图。
图2是本发明所提供的用于小型柱状体微波暗室反射率电平测量装置的定标原理示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。
现参考图1详细描述根据本发明实施例的小型柱状体微波暗室反射率电平实验室标定与测量装置。如图1所示，反射率电平实验室标定与测量装置由微波信号源、频谱仪、接收天线、天线支架、数据采集分析软件及主控计算机等组成。其中，微波信号源产生一个微波直射信号给发射天线，该发射信号经柱状体内路径衰减后由接收天线将信号送至频谱仪，最后由计算机进行数据采集和分析后获得空间驻波曲线并计算出反射率电平。
在校准过程中，该柱状体的空间存在着对信号的反射，因此，频谱仪接收的信号还包含了来自各个方向的反射信号。天线支架与传动装置用以控制接收天线的上下（Y向）、左右（X向）和垂直（Z向）三维直线运动及天线角姿态的变化，整个测量过程天线支架的平稳移动是测量结果正确与否的关键。
在设计时，采用无级调速电机、精密齿轮蜗杆实现天线支架与传动机构具有X、Y、Z三维连续无间断的沿设定方向平稳移动，以保证自动校准装置所采集数据的稳定、可靠，准确和真实。
如图2所示，反射率电平测量装置的标定单元由微波信号源、功分器、衰减器、微波移相器、合路器、频谱仪、接收天线、天线支架、数据采集分析软件以及主控计算机等组成。微波信号源通过功分器将信号一分为二，一路直接进合路器模拟入射信号强度，一路通过微波移相器衰减器、衰减器后进入合路器模拟反射信号路径，通过连续改变移相器的相位量来模拟入射信号的反射路径，频谱仪通过采集二合成后的信号即形成一以周期变化的驻波曲线。计算机软件对其进行分析计算后得到一反射率电平。在测量之前应先进行反射率电平归一化校准，以消除测量系统的初始影响。校准方法是：归一化校准时不接衰减器，测量时接入衰减器。两者相减，其测量结果应与加接的衰减器的衰减值相符。
本发明具有如下优点在于：为小型柱状体微波暗室内壁反射率电平测量提供了一套较为完整的测量装置，可以满足对高灵敏度要求测试的需求，并提出了切实可行的定标方法。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
Claims (5)
1.一种小型柱状体微波暗室反射率电平实验室标定与测量装置，其特征在于，包括：反射率电平测量单元及测量系统定标单元；
所述反射率电平测量单元包括：微波信号源、综测用柱状体、发射天线、接收天线、频谱仪、分析仪、支架测试支架、数据采集分析软件及主控计算机；微波信号源作为信号发射设备，产生一个微波直射信号给发射天线，该发射信号经综测用柱状体空间衰减后，由接收天线接收后送给频谱仪和分析仪，最后由主控计算机进行数据采集和分析后获得空间驻波曲线并计算出反射率电平；
所述测量系统定标单元包括：微波信号源、功分器、衰减器、移相器、合路器、频谱仪、发射天线、接收天线、支架测试支架、数据采集分析软件以及主控计算机；测量系统定标单元主要依据双线法原理，微波信号源通过功分器将信号一分为二，一路直接进合路器模拟入射信号强度，一路通过移相器、衰减器后进入合路器模拟反射信号路径，通过连续改变移相器的相位从而模拟出入射波与反射波的入射路径，将入射信号和反射信号经矢量叠加后即产生一驻波曲线并计算出反射率电平，其值应与所接入的衰减器的衰减量相符，从而实现对反射率电平测量装置的标定；其中，在测量之前应先进行反射率电平归一化校准,以消除测量系统的初始影响；校准方法是:归一化校准时不接衰减器,测量时接入衰减器；两者相减,其测量结果应与加接的衰减器的衰减值相符。
2.根据权利要求1所述的小型柱状体微波暗室反射率电平实验室标定与测量装置，其特征在于：所述支架测试支架由天线支架和天线控制器组成，用以控制接收天线的Y方向、X方向、Z方向三维直线运动及天线角姿态即方位角的变化。
3.根据权利要求2所述的小型柱状体微波暗室反射率电平实验室标定与测量装置，其特征在于：所述天线支架的Y方向、X方向、Z方向直线运动行程范围为±500mm。
4.根据权利要求2所述的小型柱状体微波暗室反射率电平实验室标定与测量装置，其特征在于：所述天线支架的天线方位角范围为±90º。
5.根据权利要求2所述的小型柱状体微波暗室反射率电平实验室标定与测量装置，其特征在于：采用无级调速电机和精密齿轮蜗杆实现天线支架与传动机构沿设定方向平稳移动。
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