CN107884655A - 一种微波暗箱空间衰减校准装置及校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波暗箱空间衰减校准装置及校准方法，微波暗箱上具有信号输入端面、信号输出端面和空间衰减区，在信号输入端面的内侧轴心处设有发射波导天线，发射波导天线通过设置在信号输入端面外侧的微波输入电缆与微波信号发生器连接，在信号输出端面的轴心处设置有开口，标准增益天线通过该开口延伸到微波暗箱内部，且标准增益天线的轴心线与空间衰减区的中心线重合，标准增益天线的接收端面与暗箱输出端面平行，标准增益天线的输出端通过微波输出线缆与测量接收机的输入端连接，本发明可以解决随着微波暗箱的使用时间增加，微波暗箱的性能必然发生变化而其空间衰减参数无法知晓具体变化量，从而对测试结果造成很大影响等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种微波暗箱空间衰减校准装置及校准方法，属于微波暗箱校准领域。
背景技术
微波暗箱指通过一定的几何造型，在工作频率范围内，由较高性能的微波吸收材料铺设内壁的自由空间模拟箱。微波暗箱广泛应用于飞机、火箭、导弹、宇宙飞船等飞行器的无线电导航设备试验、天线参数测试以及电磁兼容性研究。与微波暗室相比，其优点是机动灵活，造价低廉，能够避免微波对人体健康的危害，可以快速部署并用于现场测试。微波暗箱类型较多，通常有矩形、圆柱形、角锥型等。
为保证某型号导引头灵敏度等参数测试过程不受外界电磁的干扰，测试时需放在微波暗箱中进行。根据导引头测试原理，导引头接收天线灵敏度等参数测试需要微波暗箱的空间衰减值来进行修正。目前，在测试过程中使用的空间衰减参数值，是由使用方依据该微波暗箱的形状、大小尺寸、吸波材料性能、工作频率等参数通过理论仿真计算得到，但由于这些参数都是理论值或单个部件参数，同时安装过程中造成的误差无法知晓，且随着微波暗箱使用时间的增加及使用过程中不可避免地各种磨损，吸波材料的性能退化等因素，其空间衰减参数值势必发生变化，所以用设计仿真计算值作为修正值对实际测试结果必然造成较大偏差，因此需对微波暗箱的空间衰减参数进行校准，但目前还没有相关的校准装置和校准方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种微波暗箱空间衰减校准装置及校准方法，以解决随着微波暗箱的使用时间增加，微波暗箱的性能必然发生变化而其空间衰减参数无法知晓具体变化量，从而对测试结果造成很大影响等问题。
本发明的技术方案是：一种微波暗箱空间衰减校准装置，包括微波信号发生器、测量接收机、标准增益天线，以及壳体材料为金属的微波暗箱，微波暗箱上具有对称设置、且相互平行的两端面，一端为信号输入端面，另一端为信号输出端面，信号输入端面与信号输出端面之间具有空间衰减区，在空间衰减区内壁面涂敷有吸波材料层，在信号输入端面的内侧轴心处设有发射波导天线，发射波导天线通过设置在信号输入端面外侧的微波输入电缆与微波信号发生器连接，在信号输出端面的轴心处设置有开口，标准增益天线通过该开口延伸到微波暗箱内部，且标准增益天线的轴心线与空间衰减区的中心线重合，标准增益天线的接收端面与暗箱输出端面平行，标准增益天线的输出端通过微波输出线缆与测量接收机的输入端连接。
所述标准增益天线为喇叭形，工作频率满足8GHz～12GHz，增益≥20dB。
所述微波信号发生器的输出信号为模拟信号，频率满足8GHz～12GHz，输出功率≥0dBm。
所述测量接收机测量频率范围满足8GHz～12GHz，动态范围≥90dB。
所述标准增益天线安装在可调节的支架上。
所述微波暗箱为矩形、圆柱形或角锥形。
本发明还提供一种微波暗箱空间衰减校准方法，包括下述步骤：
（1）启动微波信号发生器，信号通过微波输入电缆输入到发射波导天线，记录信号功率P1；
（2）按给定距离安装在微波暗箱中的标准增益天线的接收端面接收信号，并将信号通过微波输出线缆传输给测量接收机，测量接收机读取当前接收信号的功率值P2；
（3）计算出当前标准增益天线所在位置的衰减值IL，公式为：
IL= P1- P2-A+Gr
式中，IL——微波暗箱空间衰减区的衰减值，单位dB；
P1——微波发生器输出的功率，单位dBm；
P2——测量接收机测得的功率，单位dBm；
A——输入微波电缆和输出微波电缆8的衰减值之和，单位dB；
Gr——标准增益天线的增益，单位dB。
本发明的有益效果：本校准装置结构简单，操作方便，组建方便快捷，稳定性高，测量不确定度小，测量结果与理论计算值吻合。校准时采用通用的微波信号发生器和测量接收机即可组建实现，可有效节约硬件成本。本校准装置完全模拟了微波暗箱的实际使用状态的，测试数据准确可靠，一致性好，可解决微波暗箱因使用时间增加、磨损、吸波材料的性能退化等因素导致的空间衰减参数值变化，从而对测试结果造成很大影响的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的剖面示意图；
图中，1、微波暗箱，2、微波信号发生器，3、测量接收机，4、微波输入电缆，5、发射波导天线，6、标准增益天线，7、支架，8、微波输出线缆，9、给定距离，10、空间衰减区。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：
如图1和图2所示，本实施例一种微波暗箱空间衰减校准装置，包括微波信号发生器2、测量接收机3、标准增益天线6，微波暗箱1的壳体采用金属材料制作，微波暗箱1上具有对称设置、且相互平行的两端面，一端为信号输入端面，另一端为信号输出端面，信号输入端面与信号输出端面之间具有空间衰减区10，在空间衰减区10内壁面涂敷有吸波材料层，在信号输入端面的内侧轴心处安装有发射波导天线5，发射波导天线5与设置在信号输入端面外侧的微波输入电缆4连接，微波输入电缆4的另一端与微波信号发生器2连接，在信号输出端面的轴心处设置有圆形的开口，标准增益天线6通过该开口按给定距离9延伸到微波暗箱1内部，校准时使标准增益天线6的轴心线与空间衰减区10的中心线重合，标准增益天线6的接收端面与暗箱输出端面平行，标准增益天线6的输出端与微波输出线缆8连接，微波输出线缆8的另一端与测量接收机3的输入端连接。
微波信号发生器2的输出信号为模拟信号，频率满足8GHz～12GHz，输出功率≥0dBm；标准增益天线6为喇叭形，工作频率满足8GHz～12GHz，增益≥20dB；测量接收机3测量频率范围满足8GHz～12GHz，动态范围≥90dB。
标准增益天线6安装在可调节的支架7上，支架7采用具有三轴移动功能的结构形式，其上有可固定标准增益天线6的滑块，能够通过调节天线支架7，实现滑块上下、左右、前后的移动。
采用上述装置来校准微波暗箱1空间衰减的方法法包括下述步骤：
（1）启动微波信号发生器2，信号通过微波输入电缆4输入到发射波导天线5，记录信号功率P1，功率P1≥0dBm即可。
（2）按给定距离9安装在微波暗箱1中的标准增益天线6的接收端面接收信号，并将信号通过微波输出线缆8传输给测量接收机3，测量接收机3读取当前接收信号的功率值P2。
（3）计算出当前标准增益天线6所在位置的衰减值IL，公式为：
IL= P1- P2-A+Gr
式中，IL——微波暗箱1空间衰减区10的衰减值，单位dB；
P1——微波发生器输出的功率，单位dBm；
P2——测量接收机3测得的功率，单位dBm；
A——输入微波电缆和输出微波电缆8的衰减值之和，单位dB；
Gr——标准增益天线6的增益，单位dB；
电缆衰减值和标准增益天线6增益值均可通过其技术说明书获得。
将计算的衰减值IL与标准值相比，即可得出微波暗箱1的误差，进而再进行相关计算时通过换算即可得到准确的测量值。
本校准装置适合矩形、圆柱形或角锥形等微波暗箱1的校准计算。使用本校准装置对微波暗箱1空间衰减进行校准时，装置工作稳定，方法科学合理，完全模拟了微波暗箱1的实际使用状态的，测试数据准确可靠，一致性好。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种微波暗箱空间衰减校准装置，包括微波信号发生器（2）、测量接收机（3）、标准增益天线（6），以及壳体材料为金属的微波暗箱（1），其特征在于：微波暗箱（1）上具有对称设置、且相互平行的两端面，一端为信号输入端面，另一端为信号输出端面，信号输入端面与信号输出端面之间具有空间衰减区（10），在空间衰减区（10）内壁面涂敷有吸波材料层，在信号输入端面的内侧轴心处设有发射波导天线（5），发射波导天线（5）通过设置在信号输入端面外侧的微波输入电缆（4）与微波信号发生器（2）连接，在信号输出端面的轴心处设置有开口，标准增益天线（6）通过该开口延伸到微波暗箱（1）内部，且标准增益天线（6）的轴心线与空间衰减区（10）的中心线重合，标准增益天线（6）的接收端面与暗箱输出端面平行，标准增益天线（6）的输出端通过微波输出线缆（8）与测量接收机（3）的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的微波暗箱空间衰减校准装置，其特征在于：所述标准增益天线（6）为喇叭形，工作频率满足8GHz～12GHz，增益≥20dB。
3.根据权利要求1所述的微波暗箱空间衰减校准装置，其特征在于：所述微波信号发生器（2）的输出信号为模拟信号，频率满足8GHz～12GHz，输出功率≥0dBm。
4.根据权利要求1所述的微波暗箱空间衰减校准装置，其特征在于：所述测量接收机（3）测量频率范围满足8GHz～12GHz，动态范围≥90dB。
5.根据权利要求1所述的微波暗箱空间衰减校准装置，其特征在于：所述标准增益天线（6）安装在可调节的支架（7）上。
6.根据权利要求1所述的微波暗箱空间衰减校准装置，其特征在于：所述微波暗箱（1）为矩形、圆柱形或角锥形。
7.如权利要求1至6任一所述微波暗箱空间衰减校准装置的校准方法，其特征在于：包括下述步骤：
（1）启动微波信号发生器（2），信号通过微波输入电缆（4）输入到发射波导天线（5），记录信号功率P1；
（2）按给定距离（9）安装在微波暗箱（1）中的标准增益天线（6）的接收端面接收信号，并将信号通过微波输出线缆（8）传输给测量接收机（3），测量接收机（3）读取当前接收信号的功率值P2；
（3）计算出当前标准增益天线（6）所在位置的衰减值IL，公式为：
IL= P1- P2-A+Gr
式中，IL——微波暗箱（1）空间衰减区（10）的衰减值，单位dB；
P1——微波发生器输出的功率，单位dBm；
P2——测量接收机（3）测得的功率，单位dBm；
A——输入微波电缆和输出微波电缆8的衰减值之和，单位dB；
Gr——标准增益天线（6）的增益，单位dB。
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