CN105717138A - 一种便携式吸波涂层反射率自校准测试探头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式吸波涂层反射率自校准测试探头，涉及雷达吸波涂层反射率的测量领域。它包括盒盖、盒体、电路板和喇叭。盒体由底板和四个侧板组成，任一侧板上设有若干端口，盒体的上端开口。盒盖盖于盒体开口之上，与盒体形成密封空腔，电路板置于密封空腔内，电路板上集成有射频电路；射频电路和盒体的侧板上的端口电连接。喇叭采用波导结构，连接于盒体的底板上。由于使用了射频集成电路，以及射频电路和探头一体化封装的结构形式，使得微波系统电路的温度的一致性，长期使用的一致性得到了极大的保证。所以，采用出厂前一次性校准和定期校准检查的方式，一劳永逸的解决日常使用中的校准问题，在现场使用时无须再校准。

Description

一种便携式吸波涂层反射率自校准测试探头

技术领域

本发明涉及雷达波的测量领域，具体涉及吸波涂层反射率测试技术。

背景技术

除外形隐身技术外，材料隐身是当前实现飞机隐身、减小雷达散射截面(RCS)的一种最重要、最有效的技术手段。曾经有专家评估说材料隐身技术可以占飞机整体隐身技术作用的30％，由此可见材料隐身技术的重要性。材料隐身技术中其中很重要的一项就是雷达吸波涂层应用，雷达吸波涂层在需要频段内吸波性能的好坏是其中的关键，吸波性能的好坏的判定指标就是对涂层材料反射率的测试，因此对雷达吸波涂层反射率准确的测量和判定评估是飞机实现隐身效果的一个很重要的保证。

目前，按照国家军用标准对雷达吸波涂层反射率测试的要求，可以在室内应用例如RCS法、弓形法等几种典型的方法对雷达吸波涂层材料平板进行性能测试。但是国军标中的方法都只适用于实验室内材料样品，不能应用于现场装机后的材料反射率性能测量。吸波涂层均有一定寿命，而且会受到日常使用中的各种腐蚀和磕碰等影响，其性能经常变化，因此利用现场测试手段测量其在线反射率非常必要。另一方面，生产过程中吸波涂层的涂敷工艺，特别是涂敷厚度是否均匀，对吸波性能影响很大，需要对已经涂敷在装备表面的涂层进行测量以确保其性能可靠。

目前条件下，在试验室条件进行的吸波涂层反射率测量对于研发阶段和装机前的材料性能检查是够用的，但是要想在生产过程中和日常使用中对涂层进行测量，目前还没有相关的标准和规定的试验方法。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，采用对比测试方法制作一种便携式吸波涂层反射率自校准测试仪探头，适用于现场的快速测量。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：一种便携式吸波涂层反射率自校准测试探头，它包括盒盖、盒体、电路板和喇叭。所述盒体由底板和四个侧板组成，任一所述侧板上设有若干端口，盒体的上端开口。所述盒盖盖于盒体开口之上，与盒体形成密封空腔，所述电路板置于密封空腔内，电路板上集成有射频电路；所述射频电路和盒体的侧板上的端口电连接。所述喇叭采用波导结构，连接于盒体的底板上。

进一步的技术方案是：所述射频电路和盒体一体化封装。

进一步的技术方案是：它还包括与自校准测试探头配合的校准配件。

进一步的技术方案是：所述校准配件是三种已知阻抗值的负载。

进一步的技术方案是：所述负载为开路负载，短路负载和完全匹配负载。

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：便携式吸波涂层反射率自校准测试仪探头在现场使用时无须校准。由于使用了射频集成电路，以及射频电路和探头一体化封装的结构形式，使得微波系统电路的温度的一致性，长期使用的一致性得到了极大的保证。所以，采用出厂前一次性校准和定期校准检查的方式，一劳永逸的解决日常使用中的校准问题，为现场进行的快速测量带来很大方便。

附图说明

图1是本发明的拼装分解图；

图2是本发明整体结构图；

图3是本发明校准误差模型示意图；

图4是本发明校准前探头校准界面图；

图5是本发明校准完成后探头校准界面图。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

实施例：

如图1、图2所示，一种便携式吸波涂层反射率自校准测试探头，它包括盒盖1、盒体2、电路板3和喇叭4。盒体2由底板和四个侧板组成，任一所述侧板上设有若干端口，盒体2的上端开口。盒盖1盖于盒体2开口之上，与盒体2形成密封空腔，电路板3置于密封空腔内，电路板3上集成有射频电路；射频电路和盒体2的侧板上的端口电连接，可优选为射频电路和盒体2一体化封装。喇叭4采用波导结构，连接于盒体2的底板上。

便携式吸波涂层反射率自校准测试仪探头在现场使用时无须校准。由于使用了射频集成电路，以及射频电路和探头一体化封装的结构形式，使得微波系统电路的温度的一致性，长期使用的一致性得到了极大的保证。所以，采用出厂前一次性校准和定期校准检查的方式，一劳永逸的解决日常使用中的校准问题，为现场进行的快速测量带来很大方便。

以下对本发明出厂前一次性校准的技术方案作说明：包括与实施例测试探头配合的校准配件。所述校准配件是三种已知阻抗值的负载，优选为开路负载，短路负载和完全匹配负载。

校准采用的原理是：

测试探头是单端口元件，该校准方式采用如图3所示的误差模型。

单端口校准模型中，有三个未知误差量，需要三个独立方程求解之。为了得到三个独立方程。变量规定如下

ΓA＝实际反射系数

ΓM＝测得的反射系数

e00＝定向误差

e10e01＝reflectiontrackingerror

e11＝源匹配误差

则有如下等式：

ΓM＝e00+(e10e01)*ΓA/(1-e11*ΓA)

令：

a＝e10e01-e00*e11

b＝e00

c＝-e11

则：

ΓM＝(a*ΓA+b)/(c*ΓA+1)

或者

ΓA*a+b-ΓA*ΓM*c＝ΓM

假如有三个不同的已知的负载(ΓA1，ΓA2，ΓA3)，通过测量，可以得到三个独立方程用以求解三个未知量a，b和c

ΓA1*a+b-ΓA1*ΓM1*c＝ΓM1

ΓA2*a+b-ΓA2*ΓM2*c＝ΓM2

ΓA3*a+b-ΓA3*ΓM3*c＝ΓM3

本实施例取三个已知负载为开路负载，短路负载和完全匹配负载。具体到吸波涂层测试仪，我们需要在每个频点上对上述方程组求解，以得到a，b和c在不同频率上的值，用于后续的测量结果的校准。

校准方法：

每次测量时，可能影响到探头工作参数的因素主要有：温度、湿度、因振动等产生的机械变化，目前分析可能受到影响的主要是微带，即波导转换的那个连接处。

因此在测量之前需要对探头进行校准，探头校准操作就是对三种已知的负载进行测量，求取消准方程中的三个参数，然后对实际吸波涂料的测试结果进行修正计算。

将相关的射频电路都集成到了一块电路板上，该电路板安装在探头的盒体中，射频电路与探头前端做到了完全的固化集成。探头前端采用的是波导结构，对吸波涂料反射率的测量，实际测量的是探头口面上的s11参数。

按照矢量网络分析仪的波导口面测量步骤，每次重新连接探头或是更改工作参数之后，需要对微波参数进行重新校准标定。校准需要用到的配件主要有：开路负载，短路负载和完全匹配负载，即分别是波导延迟短路片、波导短路片、波导完全匹配负载。

对探头进行校准测量时，软件界面的设计参考如图4、图5所示。

探头型号由测试仪自动检测。校准共有三项测量内容，在连接好对应的校准件之后，分别通过点击三个按钮来完成校准测量。在每个按钮对应的校准测量完成之前其右边的选择框显示为未选中状态，在测量完成之后其右边的选择框显示为选中状态。

当然，用户也可以在每次使用前，自行确认仪器的校准状态是否正常。用户自行检查的方式是，用探头直接测量光滑铝制金属平板，所得曲线应当为0dB的一条直线，偏差小于等于1dB。如果校准状态不正常，极有可能是探头的状态发生明显的改变，例如：结构松动、器件失效、被油污等液体污染等，这事需要返厂检查。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种便携式吸波涂层反射率自校准测试探头，其特征在于：它包括盒盖(1)、盒体(3)、电路板(2)和喇叭(4)；所述盒体(3)由底板和四个侧板组成，任一所述侧板上设有若干端口，盒体(3)的上部开口；所述盒盖(1)盖于盒体(3)的开口之上，与盒体(3)形成密封空腔，所述电路板(2)置于密封空腔内，电路板(2)上集成有射频电路；所述射频电路和盒体(3)的侧板上的端口电连接；所述喇叭(4)采用波导结构，连接于盒体(3)的底板上。

2.根据权利要求1所述的便携式吸波涂层反射率自校准测试探头，其特征在于：所述射频电路和盒体(3)一体化封装。

3.根据权利要求1或2所述的便携式吸波涂层反射率自校准测试探头，其特征在于：它还包括与所述自校准测试探头配合的校准配件。

4.根据权利要求3所述的便携式吸波涂层反射率自校准测试探头，其特征在于：所述校准配件是三种已知阻抗值的负载。

5.根据权利要求4所述的便携式吸波涂层反射率自校准测试探头，其特征在于：所述负载为开路负载，短路负载和完全匹配负载。