CN113063994B - 有源超表面强辐照场性能测试装置及系统 - Google Patents
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Abstract
有源超表面强辐照场性能测试装置及系统,包括标准波导、第一、二高抗阻表面以及第一、二波导同轴转换装置,第一波导同轴转换装置的SMA连接器连接衰减器输入端,衰减器的输出端连接矢量网络分析仪输入端,矢量网络分析仪输出端连接功率放大器输入端,功率放大器输出端连接第二波导同轴转换装置的SMA连接器,将待测试的有源超表面样品通过第一法兰盘夹紧,通过第一、二高阻抗表面在标准波导内部形成均匀平面波辐照场;通过功率放大器放大输入信号,在标准波导内部形成高功率的均匀的准TEM辐照场,通过矢量网络分析仪对样品进行性能测试。本发明能够同时提供均匀平面波和高功率辐照场,同时测试操作简单,成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及电磁微波技术领域,尤其涉及一种有源超表面强辐照场性能测试装置及系统。
背景技术
传统的有源超表面的强辐照场性能测试大致有三种:
第一种是天线辐照法,即矢量网络分析仪输出的信号经过功率放大器后,照射到有源超表面样品上,在有源超表面样品后有接收天线接收透过的信号,再经过衰减器后回到矢量网络分析仪,得到样品在强辐照场中的性能,此方法全程在暗室中完成。此方法能较好的实现平面波均匀照射这一条件,但是电磁能量在空间中的衰减使强辐照场无法得到较高强度,此外测试条件要求比较严苛。
第二种是平面波导测试法,即利用定制的平面波导产生强辐照平面波,能较好的实现平面波均匀照射,但非封闭的结构让其中的能量耗散较大,和第一种方法一样,其产生的强辐照场无法得到较高强度。
第三种方法是标准波导测试法,步骤和第一种方法大致相同,用标准波导代替收发天线,将测试有源超表面样品夹在波导中间,高功率信号在封闭波导中形成高功率辐照场,完成有源超表面的强辐照场性能测试。但此方法有一个较大的缺点,波导的结构决定了其内部的辐照场是TE模式,是非均匀平面波,因此得到的有源超表面的强辐照场的性能是不准确的。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷,本发明提供一种有源超表面强辐照场性能测试装置及系统。
为实现上述技术目的,本发明提出的技术方案为:
有源超表面强辐照场性能的测试装置,包括标准波导、第一高阻抗表面、第二高抗阻表面、第一波导同轴转换装置和第二波导同轴转换装置,所述标准波导是由第一标准波导和第二标准波导通过第一法兰盘对接而成,且待测试的有源超表面样品通过第一法兰盘夹取在第一标准波导和第二标准波导之间;第一高阻抗表面、第二高阻抗表面分别对称贴设在标准波导的中间位置处的上下侧壁上,第一波导同轴转换装置和第二波导同轴转换装置分别连接在标准波导的左右两端,第一波导同轴转换装置和第二波导同轴转换装置均设有SMA连接器。
进一步地,第一标准波导和第二标准波导的型号尺寸完全相同。第一波导同轴转换装置和第二波导同轴转换装置的型号尺寸完全相同。第一波导同轴转换装置和第二波导同轴转换装置分别通过第二法兰盘和第三法兰盘与标准波导连接。
进一步地,本发明所述第一高阻抗表面、第二高抗阻表面采用结构尺寸完全相同的高阻抗表面。所述高阻抗表面包括介质基板层、贴设在介质基板层上表面的贴片阵列以及贴设在介质基板层下表面的金属地层,所述贴片阵列由一系列按照阵列排布的金属方形贴片单元组成,每一个金属方形贴片单元的中心设置有方形金属贴片,每一个金属方形贴片单元的方形金属贴片中心位置设有金属通孔,金属通孔贯穿介质基板层与金属地层连接。
进一步地,本发明所述介质基板层的材质为FR4。
进一步地,本发明所述的第一高阻抗表面、第二高抗阻表面其贴设有贴片阵列的一侧面在外,第一高阻抗表面、第二高抗阻表面其贴设有金属地层的一侧面在内且分别与标准波导的上、下侧壁紧贴。
进一步地,本发明所述的第一高阻抗表面、第二高阻抗表面的宽度与标准波导的上、下侧壁的宽度相同。
有源超表面强辐照场性能测试系统,包括上述任一种有源超表面强辐照场性能的测试装置,有源超表面强辐照场性能的测试装置中的第一波导同轴转换装置的SMA连接器与衰减器的输入端相连,衰减器的输出端与矢量网络分析仪的输入端相连,矢量网络分析仪的输出端与功率放大器输入端连接,功率放大器输出端连接有源超表面强辐照场性能的测试装置中的第二波导同轴转换装置的SMA连接器,将待测试的有源超表面样品通过第一法兰盘夹紧,通过第一高阻抗表面、第二高阻抗表面在标准波导内部形成均匀平面波辐照场,通过功率放大器放大输入信号,在标准波导内部形成高功率的均匀的准TEM辐照场,通过矢量网络分析仪对待测试的有源超表面样品进行性能测试。本发明。解决了现有测试方案不能同时提供均匀平面波和高功率辐照场的矛盾,同时测试操作简单,成本低廉。
有源超表面强辐照场性能的测试装置中的第一高阻抗表面、第二高阻抗表面分别贴设在标准波导的中间位置处的上、下侧壁上,能够在标准波导内部形成均匀平面波辐照场,所述的矢量网络分析仪的小信号激励经过功率放大器放大后,通过所述有源超表面强辐照场性能的测试装置能够形成高功率平面波辐照场,所述的衰减器能够保护大信号对矢量网络分析仪的损坏,所述的矢量网络分析仪可以测出有源超表面的性能。利用本发明提供的有源超表面强辐照场性能的测试装置及系统能实现高功率的均匀准TEM辐照场,一定程度上突破了现有测试方法的局限性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本申请的一个实施例提供的高阻抗表面第一层金属贴片层的示意性结构图;
图2为本申请一个实施例提供高阻抗表面的侧视图;
图3为图2的A处放大图;
图4为本申请一个实施例提供的有源超表面强辐照场性能测试装置的示意图;
图5为本申请一个实施例提供的有源超表面强辐照场性能测试装置中标准波导内部电场分布的仿真图;
图6为本申请一个实施例提供的有源超表面强辐照场性能测试系统的结构示意图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“固定”等应做广义理解,例如,“固定”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接,还可以是物理连接或无线通信连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外,本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
参照图4,本发明一实施例提供了一种有源超表面强辐照场性能测试装置,包括标准波导、第一高阻抗表面3、第二高抗阻表面4、第一波导同轴转换装置7和第二波导同轴转换装置1,其中所述标准波导是由第一标准波导6和第二标准波导2通过第一法兰盘5对接而成,且待测试的有源超表面样品通过第一法兰盘5夹取在第一标准波导6和第二标准波导2之间。第一高阻抗表面3、第二高阻抗表面4分别对称贴设在标准波导的中间位置处的上、下侧壁上,第一波导同轴转换装置7和第二波导同轴转换装置1分别连接在标准波导的左右两端,第一波导同轴转换装置7和第二波导同轴转换装置1均设有SMA连接器。
本发明一实施例中,第一标准波导6和第二标准波导2的型号尺寸完全相同。第一波导同轴转换装置7和第二波导同轴转换装置1的型号尺寸完全相同。第一波导同轴转换装置7和第二波导同轴转换装置1分别通过第二法兰盘和第三法兰盘与标准波导连接。
本发明一实施例中,第一高阻抗表面3、第二高抗阻表面4采用结构尺寸完全相同的高阻抗表面。
参照图1、图2和图3,本发明一实施例中所采用的高阻抗表面,包括介质基板层、贴设在介质基板层上表面的贴片阵列以及贴设在介质基板层下表面的金属地层,所述贴片阵列由一系列按照阵列排布的金属方形贴片单元101组成,每一个金属方形贴片单元101的中心设置有方形金属贴片102,每一个金属方形贴片单元101的方形金属贴片102中心位置设有金属通孔103,金属通孔103贯穿介质基板层与金属地层连接。
本发明一实施例中,高阻抗表面的所述介质基板层的材质为FR4。
本发明一实施例中,所述的第一高阻抗表面3、第二高抗阻表面4其贴设有贴片阵列的一侧面在外,第一高阻抗表面3、第二高抗阻表面4其贴设有金属地层的一侧面在内且分别与标准波导的上、下侧壁紧贴。
第一高阻抗表面3、第二高阻抗表面4的宽度与标准波导的上、下侧壁的宽度相同。
参照图6,本发明一实施例提供一种有源超表面强辐照场性能测试系统,包括上述任一种有源超表面强辐照场性能的测试装置,有源超表面强辐照场性能的测试装置中的第一波导同轴转换装置7的SMA连接器与衰减器的输入端相连,衰减器的输出端与矢量网络分析仪的输入端相连,矢量网络分析仪的输出端与功率放大器输入端连接,功率放大器输出端连接有源超表面强辐照场性能的测试装置中的第二波导同轴转换装置1的SMA连接器,将待测试的有源超表面样品通过第一法兰盘夹紧,通过第一高阻抗表面、第二高阻抗表面在标准波导内部形成均匀平面波辐照场,通过功率放大器放大输入信号,在标准波导内部形成高功率的均匀的准TEM辐照场,通过矢量网络分析仪对待测试的有源超表面样品进行性能测试。本发明。解决了现有测试方案不能同时提供均匀平面波和高功率辐照场的矛盾,同时测试操作简单,成本低廉。
具体的,如图1至图3所示,是所述高阻抗表面的示意图,不同尺寸的金属方形贴片单元对应不同的谐振频率,相应的有源超表面强辐照场性能测试装置也有不同的工作频点,设计高阻抗表面,需要完成如图1至图3中所示的参数设计:L、P、R、h。L是金属方形贴片单元中方形金属贴片的边长,P是金属方形贴片单元的边长,R为金属通孔的半径,h是介质基板的厚度。
以下通过仿真数据对本发明的有源超表面强辐照场性能测试装置中标准波导内的场分布进行说明。
对有源超表面强辐照场性能测试装置中标准波导横截面场分布的仿真。如图5所示,为本发明一实施例提供的有源超表面强辐照场性能测试装置中标准波导内部电场分布的仿真图,仿真结果表明,所述的有源超表面强辐照场性能测试装置能够改变标准波导内的场分布,使其场分布变为较为均匀的准TEM分布。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.有源超表面强辐照场性能的测试装置,其特征在于:包括标准波导、第一高阻抗表面、第二高抗阻表面、第一波导同轴转换装置和第二波导同轴转换装置,所述标准波导是由第一标准波导和第二标准波导通过第一法兰盘对接而成,且待测试的有源超表面样品通过第一法兰盘夹取在第一标准波导和第二标准波导之间;第一高阻抗表面、第二高阻抗表面分别对称贴设在标准波导的中间位置处的上下侧壁上,第一波导同轴转换装置和第二波导同轴转换装置分别连接在标准波导的左右两端,第一波导同轴转换装置和第二波导同轴转换装置均设有SMA连接器。
2.根据权利要求1所述的有源超表面强辐照场性能的测试装置,其特征在于:第一标准波导和第二标准波导的型号尺寸完全相同。
3.根据权利要求1所述的有源超表面强辐照场性能的测试装置,其特征在于:第一波导同轴转换装置和第二波导同轴转换装置的型号尺寸完全相同。
4.根据权利要求3所述的有源超表面强辐照场性能的测试装置,其特征在于:第一波导同轴转换装置和第二波导同轴转换装置分别通过第二法兰盘和第三法兰盘与标准波导连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的有源超表面强辐照场性能的测试装置,其特征在于:所述第一高阻抗表面、第二高抗阻表面采用结构尺寸完全相同的高阻抗表面。
6.根据权利要求5所述的有源超表面强辐照场性能的测试装置,其特征在于:所述高阻抗表面包括介质基板层、贴设在介质基板层上表面的贴片阵列以及贴设在介质基板层下表面的金属地层,所述贴片阵列由一系列按照阵列排布的金属方形贴片单元组成,每一个金属方形贴片单元的中心设置有方形金属贴片,每一个金属方形贴片单元的方形金属贴片中心位置设有金属通孔,金属通孔贯穿介质基板层与金属地层连接。
7.根据权利要求6所述的有源超表面强辐照场性能的测试装置,其特征在于:所述介质基板层的材质为FR4。
8.根据权利要求6所述的有源超表面强辐照场性能的测试装置,其特征在于:所述的第一高阻抗表面、第二高抗阻表面其贴设有贴片阵列的一侧面在外,第一高阻抗表面、第二高抗阻表面其贴设有金属地层的一侧面在内且分别与标准波导的上、下侧壁紧贴。
9.根据权利要求8所述的有源超表面强辐照场性能的测试装置,其特征在于:第一高阻抗表面、第二高阻抗表面的宽度与标准波导的上、下侧壁的宽度相同。
10.有源超表面强辐照场性能测试系统,其特征在于:包括权利要求1、2、3、4、6、7、8或9所述的有源超表面强辐照场性能的测试装置,有源超表面强辐照场性能的测试装置中的第一波导同轴转换装置的SMA连接器与衰减器的输入端相连,衰减器的输出端与矢量网络分析仪的输入端相连,矢量网络分析仪的输出端与功率放大器输入端连接,功率放大器输出端连接有源超表面强辐照场性能的测试装置中的第二波导同轴转换装置的SMA连接器,将待测试的有源超表面样品通过第一法兰盘夹紧,通过第一高阻抗表面、第二高阻抗表面在标准波导内部形成均匀平面波辐照场,通过功率放大器放大输入信号,在标准波导内部形成高功率的均匀的准TEM辐照场,通过矢量网络分析仪对待测试的有源超表面样品进行性能测试。
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