CN110425972B - 一种宽工作频段反射式电厚度测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽工作频段反射式电厚度测试方法，属于测试技术领域，本发明通过等效半空间介质负载与波导魔T的组合，实现了被测天线罩外表面的失配反射自动抵消，并将包含IPD信息的反射信号分量传输到反相端口，而且与同向端口自然隔离，将反射测量转变为传输测量，降低测量难度，解决反射式电厚度测量方法的工程应用问题，并提供了良好的测量线性度。

Description

一种宽工作频段反射式电厚度测试方法
技术领域
本发明属于测试技术领域，具体涉及一种宽工作频段反射式电厚度测试方法。
背景技术
电厚度是指电磁波辐射穿越非真空介质空间时，相对于同样几何尺寸的真空路径增加的波数，可等效为电磁波在介质中传播相对于真空增加的相位延迟，称为插入相位延迟(IPD)。IPD参数对于雷达天线罩的设计具有重要的意义，必须要在制作过程中测量。传统的IPD测试是在微波收发天线之间放置被测天线罩，通过测量不同天线罩造成的传输相位差异进行比对测量，或者与不放置天线罩时的传输相位比对进行绝对测量。
随着雷达天线罩研制要求的提高，一些新型的天线罩出现了体积小、非回转面异形结构、制造过程不能脱模等特点，导致无法采用传输式测试方法，提出了反射式测量的要求，即微波收发探头合并，利用天线罩内壁的金属胎模反射信号，在天线罩外壁利用反射系数的相位变化感知IPD。
如图1所示，反射计测量得到的反射系数与测试波导探头之间存在分式线性变换关系，主要由端口失配反射Γport和携带IPD信息的反射信号ΓIPD决定。当ΓIPD强度大于Γport时，测量得到的反射系数Γ的相位与IPD呈稳定的单调映射关系，实现电厚度测量。二者强度差越大，映射的线性度越好，越有利于测量应用。
由于存在电磁波传输介质和导波结构的双重突变，微波反射计波导探头与天线罩外壁之间往往存在严重失配，大部分工程应用中很难满足ΓIPD强度大于Γport的要求，导致测量得到的反射系数相位不能单调地反映IPD的变化，从而严重制约了反射法在电厚度测量中的直接应用。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种宽工作频段反射式电厚度测试方法，以魔T结构为桥梁，通过被测天线罩与等效介质半空间模拟负载的比对测量，对称抵消失配反射分量Γport，相对提高ΓIPD强度，并将反射系数相位测量转化为传输系数相位测量，从而提高反射法在电厚度测量中的实用效果，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种宽工作频段反射式电厚度测试方法，包括如下步骤：
步骤1：以波导魔T的两个对称端口为反射测量端口，分别连接至被测天线罩和等效半空间介质负载，以波导魔T的同相端口和反相端口作为激励信号输入端口和反射信号输出检测端口；
步骤2：利用波导魔T的传输特性，隔离输入端口到输出端口的信号直通，并对称抵消失配反射分量Γport对输出端口的传输；
步骤3：被测天线罩的IPD反射信号ΓIPD与等效半空间介质负载的等效IPD反射信号Γload反相叠加求差后传输到输出端口，即S＝ΓIPD-Γload；利用反相端口与同相端口自然隔离的特点，将反射测量转变为传输测量；
步骤4：利用微波网络传输系数测量仪，测量同相端口到反相端口的传输系数，其相位与电厚度呈单调映射关系。
优选地，等效半空间介质负载，是一个模拟贴合在波导口的半空间无限大介质体的介质块，其材质与被测天线罩的材质相同。
优选地，等效半空间介质负载的几何形状可以是板状、半球、半圆柱、棱柱或者星型截面柱体。
优选地，同相端口和反相端口能够互易使用。
优选地，等效半空间介质负载，被配置为用于不将从波导口传输进来的信号完全反射回去，即等效IPD反射信号Γload小于被测天线罩的IPD反射信号ΓIPD即可。
本发明所带来的有益技术效果：
本发明通过等效半空间介质负载与波导魔T的组合，实现了被测天线罩外表面的失配反射自动抵消，并将包含IPD信息的反射信号分量传输到反相端口，而且与同向端口自然隔离，将反射测量转变为传输测量，降低测量难度，解决反射式电厚度测量方法的工程应用问题，并提供了良好的测量线性度。
附图说明
图1为反射计测量得到的反射系数与测试波导探头存在分式线性变换关系示意图。
图2为本发明宽工作频段反射式电厚度测试装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
一种宽工作频段反射式电厚度测试方法，包括如下步骤：
步骤1：以波导魔T的两个对称端口为反射测量端口，分别连接至被测天线罩和等效半空间介质负载，以波导魔T的同相端口和反相端口作为激励信号输入端口和反射信号输出检测端口；如图2所示；
步骤2：利用波导魔T的传输特性，隔离输入端口到输出端口的信号直通，并对称抵消失配反射分量Γport对输出端口的传输；
步骤3：被测天线罩的IPD反射信号ΓIPD与等效半空间介质负载的等效IPD反射信号Γload反相叠加求差后传输到输出端口，即S＝ΓIPD-Γload；利用反相端口与同相端口自然隔离的特点，将反射测量转变为传输测量；当前者幅度大于后者时，输出信号相位与IPD呈单调映射关系，后者幅度趋近于零时，输出信号S的相位与IPD映射关系接近于线性。
步骤4：利用微波网络传输系数测量仪，测量同相端口到反相端口的传输系数，其相位与电厚度呈单调映射关系。
等效半空间介质负载，是一个模拟贴合在波导口的半空间无限大介质体的介质块，其材质与被测天线罩的材质相同。
等效半空间介质负载的几何形状能够是板状、半球、半圆柱、棱柱或者星型截面柱体。
同相端口和反相端口能够互易使用。
等效半空间介质负载，被配置为用于不将从波导口传输进来的信号完全反射回去，即等效IPD反射信号Γload小于被测天线罩的IPD反射信号ΓIPD即可。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种宽工作频段反射式电厚度测试方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：以波导魔T的两个对称端口为反射测量端口，分别连接至被测天线罩和等效半空间介质负载，以波导魔T的同相端口和反相端口作为激励信号输入端口和反射信号输出检测端口；
步骤2：利用波导魔T的传输特性，隔离输入端口到输出端口的信号直通，并对称抵消失配反射分量Γport对输出端口的传输；
步骤3：被测天线罩的IPD反射信号ΓIPD与等效半空间介质负载的等效IPD反射信号Γload反相叠加求差后传输到输出端口，即S＝ΓIPD-Γload；利用反相端口与同相端口自然隔离的特点，将反射测量转变为传输测量；
步骤4：利用微波网络传输系数测量仪，测量同相端口到反相端口的传输系数，其相位与电厚度呈单调映射关系；
等效半空间介质负载，是一个模拟贴合在波导口的半空间无限大介质体的介质块，其材质与被测天线罩的材质相同。
2.根据权利要求1所述的宽工作频段反射式电厚度测试方法，其特征在于：等效半空间介质负载的几何形状包括板状、半球、半圆柱、棱柱或者星型截面柱体。
3.根据权利要求1所述的宽工作频段反射式电厚度测试方法，其特征在于：同相端口和反相端口能够互易使用。
4.根据权利要求1所述的宽工作频段反射式电厚度测试方法，其特征在于：等效半空间介质负载，被配置为用于不将从波导口传输进来的信号完全反射回去，即等效IPD反射信号Γload小于被测天线罩的IPD反射信号ΓIPD即可。
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