CN108387785A

CN108387785A - 一种微波干涉谱测定方法

Info

Publication number: CN108387785A
Application number: CN201810067232.7A
Authority: CN
Inventors: 鲁荐英; 曹群生
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2018-08-10

Abstract

本发明公开了一种微波干涉谱测定方法，通过合理的使用金属反射平板及微波天线，可在1～20GHz频段内，获取有效清晰的干涉谱图样。本发明使用器件、设备均是微波测试常用物品，取材方便，设备安装简单，操作实施容易，可行性高，适应性强，在微波测试领域，具有广阔应用前景。

Description

一种微波干涉谱测定方法

技术领域

本发明涉及微波试验与测试技术，尤其涉及一种微波干涉谱测定方法。

背景技术

当前，微波干涉谱的测定多使用微波干涉仪来完成，其按射频前端结构可分为反射式和透射式两种。透射式主要应用在流体密度或新材料电参数测量中，而反射式多用于成像及物体表面故障检测领域，因其原理均借鉴光学干涉仪结构，所以必须使用混频器来实现干涉信号合成，技术较为复杂，并且还需使用滤波器件，容易增加乘性噪声。

微波干涉谱的测定其应用广泛，尤其是当前在等离子体电密度的测量中发挥重要作用。作为微波干涉谱测量的现有仪器设备，多成本高昂，技术复杂，测量流体目标或是大尺寸物体使用不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种微波干涉谱测定方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种微波干涉谱测定方法，包含以下步骤：

步骤1），在微波暗室中或地面无强反射波的空旷场地布置发射天线、金属平板和接收天线，使得发射天线、金属平板的几何中心、接收天线在同一平面内，发射天线、接收天线呈垂直极化方向；并且使得发射天线至金属平板几何中心的连线与金属平板法线之间的夹角为30°，即发射天线到金属平板的入射线和金属平板到接收天线的反射线之间的夹角为60°；发射天线至金属平板几何中心的距离h为5m，接收天线至入射线的垂直距离w为2m；

步骤2），将发射天线接待测定电磁波的信号源，接收天线接频谱仪，并按照预设的步长沿远离发射天线的方向移动金属平板，记录每次移动后频谱仪的显示数值，直至移动到预设的距离；

步骤3），根据记录的数值绘制当前频率的微波干涉谱图样。

作为本发明一种微波干涉谱测定方法进一步的优化方案，所述发射天线及接收天线均为线极化天线，且其波瓣H面3dB宽度大于32度。

作为本发明一种微波干涉谱测定方法进一步的优化方案，所述金属平板的尺寸为500mm X 300mm，厚度大于等于0.1mm。

作为本发明一种微波干涉谱测定方法进一步的优化方案，所述预设的距离的范围为1～1.5个待测定电磁波的波长。

作为本发明一种微波干涉谱测定方法进一步的优化方案，所述预设的步长为0.1个待测定电磁波的波长。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、技术简单，易实现，成本低。

2、不需要混频器件及进行信号处理，减少乘性噪声。

3、分辨率最高可达7mm，即可获得20GHz电磁波的干涉谱图样。

附图说明

图1是本发明装置布置的俯视图；

图2是本发明装置布置的侧视图；

图3是收发天线工作频率f=2GHz、金属平板位移量Δd=150mm、每隔2.5mm读取一个数值的干涉谱图样；

图4是收发天线工作频率f=15GHz、金属平板位移量Δd=40mm、每隔1mm读取一个数值的干涉谱图样。

图中，1-发射天线，2-接收天线，3-金属平板，4-移动支架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1和图2所示，本发明公开了一种微波干涉谱测定方法，包含以下步骤：

步骤1），布置发射天线、金属平板和接收天线，发射天线、金属平板几何中心、接收天线在同一平面内，且所有设备器件安放在微波暗室中或地面无强反射波的空旷场地；发射天线与接收天线性能相同、线极化、波瓣H面3dB宽度至少要32度；金属平板为矩形，表面平整、光洁、无漆、，尺寸为500mm X 300mm，厚度大于等于0.1mm。

发射天线，接收天线保持垂直极化方向，金属平板竖直放置且位于移动支架上，移动支架用来移动金属平板。发射天线接微波信号源，接收天线接频谱仪或具有同等功能的设备。金属平板如俯视图所示，其法线与入射线夹角为30°，即入射线与反射线夹角为60°。发射天线至金属平板几何中心的距离h为5m，接收天线至入射线的垂直距离w为2m。

步骤2），将发射天线接微波信号源，接收天线接频谱仪，并按照预设的步长沿远离发射天线的方向移动金属平板，记录每次移动后频谱仪的显示数值，直至移动到预设的距离；

步骤3），根据记录的数值绘制当前频率的微波干涉谱图样。

所述预设的距离的范围为1～1.5个测定电磁波的波长，所述预设的步长为0.1个测定电磁波的波长。

收发天线工作频率f=2GHz、金属平板位移量Δd=150mm、每隔2.5mm读取一个数值时，绘制如图3所示曲线，在图中，可以看出，曲线显示约为1.5个余弦波形，峰点与谷点分离明显，曲线波形轮廓清晰，幅值变动范围(-12,-22)dB，可以视为较好的干涉谱图样。

收发天线工作频率f=15GHz、金属平板位移量Δd=40mm、每隔1mm读取一个数值时，绘制如图4所示曲线，在图中，可以看出，曲线显示约为2.5个正弦波形，峰点与谷点分离明显，曲线波形轮廓清晰，受采样间隔影响，曲线出现许多折线点，受频率影响，曲线变动范围(-44,-50)dB，仍可以视为较好的干涉谱图样。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种微波干涉谱测定方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤3），根据记录的数值绘制当前频率的微波干涉谱图样。

2.根据权利要求1所述的微波干涉谱测定方法，其特征在于，所述发射天线及接收天线均为线极化天线，且其波瓣H面3dB宽度大于32度。

3. 根据权利要求1所述的微波干涉谱测定方法，其特征在于，所述金属平板的尺寸为500mm X 300mm，厚度大于等于0.1mm。

4.根据权利要求1所述的微波干涉谱测定方法，其特征在于，所述预设的距离的范围为1～1.5个待测定电磁波的波长。

5.根据权利要求1所述的微波干涉谱测定方法，其特征在于，所述预设的步长为0.1个待测定电磁波的波长。