CN110389135A - 一种反射率测试集成微波探头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微波器件技术领域，涉及一种反射率测试集成微波探头。所述的传导探头为H面喇叭结构，依次分为四部分，前端为与吸波涂层紧密贴合的测量端口；其次为喇叭型的具有特殊扩张角度和扩张长度的扩张段；再次为标准波导段；最后为标准波导法兰；本发明的微波电路与前端信号馈送电路采用固化的电路连接，以恒温晶振作为基准时基，为整个系统提供频率基准，频率输出精度稳定且不受环境温度影响；以恒温晶振为参考源，频率输出精度与基准源等同，保证了测量重复性和动态范围；时序控制双锁相源同时变换输出频率；具有测量稳定性高、重复性好、环境温度影响小、矢量对消效果优异、可靠性及自动化程度高的特点。

Description

一种反射率测试集成微波探头

技术领域

本发明涉及微波器件技术领域，涉及一种专用于吸波涂料现场快速精确测量的微波探头的实现，具体涉及一种反射率测试集成微波探头。

背景技术

涂敷于装备表面用于降低表面雷达散射的材料被称为雷达吸波涂料，其吸收电磁波的能力通常用雷达反射率来衡量。根据国家相关标准的规定，通常在实验室中采用弓形法或RCS法测量涂敷有吸波涂料的金属平板来评估吸波涂料的反射率。然而，在涂敷到装备表面后，吸波涂料由于老化、腐蚀等原因，其性能会不断下降，而其性能的变化无法在实验室中进行检测评估。因此，必须通过吸波涂料反射率现场测试设备对涂料的吸波性能进行检测。本发明涉及的集成微波探头即为吸波涂料反射率现场测试设备的重要组成部分。

传统探头通过一根微波长电缆与测试设备主机相连，在使用过程中，因经常需要挪动探头的位置，微波电缆的曲折、形变会导致微波传输通路中的相位、驻波等发生变化，影响校准精度，从而带来测量误差。另一方面，不同测量频段需要不同的探头，频繁的更换探头会导致微波电缆及转接头的磨损、接触不良，造成测试曲线漂移、测量结果重复性差等现象。

发明内容

本发明的目的是：设计一种反射率测试集成微波探头，以达到测量稳定性高、重复性好、环境温度影响小、矢量对消效果优异、可靠性及自动化程度高的特点。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种反射率测试集成微波探头，其特征在于：所述的反射率测试集成微波探头将微波电路集成于探头之上，所述的传导探头为H面喇叭结构，所述微波电路与前端信号馈送电路采用固化的电路连接。

反射率测试集成微波探头包含：传导探头和微波电路；所述的传导探头依次分为四部分，前端为与吸波涂层紧密贴合的测量端口1；其次为喇叭型的扩张段2；再次为标准波导段3；最后为标准波导法兰4。

微波电路：包含基准时基、宽带锁相源、时序控制器、放大器、环形耦合器、混频器以及数字解调处理器；

所述的基准时基采用恒温晶振。

宽带锁相源为两个，由时序控制并同时变换输出频率，且两者相差固定频率。

微波电路由压控振荡器、环路滤波、分频器、鉴相器和控制器组成闭环控制。

扩张段2的扩张角度和扩张长度通过数值仿真求解。

微波电路通过微带探针与波导探头进行匹配连接，将微波信号通过探头辐射至待测样品表面。

本发明的有益效果是：本发明的反射率测试集成微波探头，将微波电路集成于探头之上，微波电路与前端信号馈送部分完全采用固化的电路连接，去除了传统方式中主机与探头间的射频电缆连接。不同与以往的简单探头，这种新型探头在微波结构上进行结构优化，集成了微波电路和智能控制电路，具有测量稳定性高、重复性好、环境温度影响小、矢量对消效果优异、可靠性及自动化程度高的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对本发明的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的智能微波电路结构。

图2为为本发明的微波电路中宽带锁相源结构。

图3为本发明的传导探头示意图。

图4为为采用本发明探头构建的测试系统以及紧缩场对1#材料分别进行反射率测量得到的曲线对比图。

图5为采用本发明探头构建的测试系统以及紧缩场对2#材料分别进行反射率测量得到的曲线对比图。

图6为本发明的传导探头和微波电路相互连接结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。

在各个附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。

本发明的反射率测试集成微波探头，反射率测试集成微波探头将微波电路集成于探头之上，微波电路与前端信号馈送电路采用固化的电路连接。

如图1所示为本发明的反射率测试集成微波探头结构示意图，包含：传导探头和微波电路；传导探头为H面喇叭结构，依次分为四部分，前端为与吸波涂层紧密贴合的测量端口1；其次为喇叭型的扩张段2；再次为标准波导段3；最后为标准波导法兰4，其结构示意图如图3所示。

扩张段2的扩张角度和扩张长度通过仿真求解。

微波电路通过微带探针与波导探头进行匹配连接，如图6所示，探针从波导宽面插入，并且探针平面与波导窄面垂直，将微波信号通过探头辐射至待测样品表面。

利用本发明的反射率测试集成微波探头进行材料反射率测试，结果如下：

（1）在紧缩场系统中通过RCS法测量得到2块材料样板在1~18GHz反射率标准数据，同时通过采用本发明涉及的集成微波探头的现场测试设备对这2块材料样板进行测试。其对比结果如图4、图5所示，关键频率点的反射率数值对比如表1所示。

表1 材料反射率关键频点数值对比

其中紧缩场测试结果为材料反射率标准值，由结果可以看出采用本发明探头构建的测试系统得到的测试结果与标准测试结果非常接近；

（2）使用频谱仪对采用本发明涉及的集成微波探头现场测试设备的发射信号频率进行了测量，分为1~2GHz、2~4GHz、4~8GHz、8~12GHz和12~18GHz五个频段，每个频段抽检了高、中、低三个频点，频率精度优于10KHz。

相比通过一根微波长电缆与测试设备主机相连的传统电路，本专利所述结构测量吸波涂层，得到的曲线能够更好的接近远场条件下的测试结果。

本发明的反射率测试集成微波探头，以恒温晶振作为基准时基，为整个系统提供频率基准，频率输出精度稳定且不受环境温度影响；以恒温晶振为参考源，由压控振荡器、环路滤波、分频器、鉴相器和控制器组成闭环控制，频率输出精度与基准源等同，保证了测量重复性和动态范围；时序控制双锁相源同时变换输出频率，且两者相差固定频率，构成固定中频超外差结构，因此振荡频率高，易起振，振频稳，振幅高，振荡特性好。锁相源与放大器、环形器和波导探头等微波器件全部固化在传统波导探头上。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种反射率测试集成微波探头，其特征在于：所述的反射率测试集成微波探头将微波电路集成于探头之上，所述的传导探头为H面喇叭结构，所述微波电路与前端信号馈送电路采用固化的电路连接。

2.根据权利要求1所述的反射率测试集成微波探头，其特征在于：所述的传导探头依次分为四部分：前端为与吸波涂层紧密贴合的测量端口（1）；其次为喇叭型的扩张段（2）；再次为标准波导段（3）；最后为标准波导法兰（4）。

3.根据权利要求1所述的反射率测试集成微波探头，其特征在于：所述的微波电路包含基准时基、宽带锁相源、时序控制器、放大器、环形耦合器、混频器以及数字解调处理器。

4.根据权利要求3所述的反射率测试集成微波探头，其特征在于：所述的基准时基采用恒温晶振。

5.根据权利要求3所述的反射率测试集成微波探头，其特征在于：所述的宽带锁相源为两个，由时序控制并同时变换输出频率，且两者相差固定频率。

6.根据权利要求3所述的反射率测试集成微波探头，其特征在于：所述的微波电路由压控振荡器、环路滤波、分频器、鉴相器和控制器组成闭环控制。

7.根据权利要求2所述的反射率测试集成微波探头，其特征在于：所述的扩张段（2）的扩张角度和扩张长度通过数值仿真求解。

8.根据权利要求3所述的反射率测试集成微波探头，其特征在于：所述的传导探头和所述微波电路通过微带探针与波导探头进行匹配连接。