CN113533863B

CN113533863B - 一种幅值扫描系统

Info

Publication number: CN113533863B
Application number: CN202110699236.9A
Authority: CN
Inventors: 俞俊生; 姚远; 于海洋; 陈雨晴; 陈晓东
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2022-07-12
Anticipated expiration: 2041-06-23
Also published as: CN113533863A

Abstract

本公开实施例提供了一种幅值扫描系统，该幅值扫描系统包括支撑板、第一馈源结构和第二馈源结构，支撑板水平设置；第一馈源结构与支撑板连接，第一馈源结构包括第一支架、第一接收馈源及第一射频电缆线，第一支架的一端与支撑板连接，另一端与第一接收馈源连接，第一射频电缆线用于连接第一接收馈源与测量仪表；第二馈源结构与支撑板连接，第二馈源结构包括第二支架、第二接收馈源及第二射频电缆线，第二支架的一端与支撑板连接，另一端与第二接收馈源连接，第二射频电缆线用于连接第二接收馈源与测量仪表；沿支撑板长边方向上第一馈源结构与第二馈源结构之间的距离可调，和/或沿支撑板宽边方向上第一馈源结构与第二馈源结构之间的距离可调。

Description

一种幅值扫描系统

技术领域

本公开涉及电磁波技术领域，特别是涉及一种幅值扫描系统。

背景技术

目前，由于仪表设备和射频连接线的性能影响，在电磁波测量过程中可以较为准确得到电场幅值，而无法准确得到电场的相位。具体的，在平面的机械扫描过程中，由于射频连接线会不断发生扭动从而导致测量接收相位发生无法预测的误差变化。为了解决上述问题，提出了一种无相位测量技术。无相位测量的基本原理是通过测量电场幅值，利用电场幅值的算法求解来推导出相位值。为了推导出相位值，常用的研究算法需要测量相距特定波长距离的两个平行平面上的幅值；一种特殊的研究算法需要测量一个平面上的幅值，并测量另一平行平面上通过透镜结构在透镜焦点上的幅值。基于此，为准确地推导出相位值，精确地测量两个平行平面上的幅值十分重要。

相关技术中，多通过单点步进方式或机械移动的方式来测量两个平行平面上的幅值。而由于扫描机械的移动精度误差，每次单点步进的启停都会造成位置误差从而无法准确得到预计位置的幅值数值大小，这使得单点步进方式测量出的幅值精确度较低。此外，由于测量的两个平行平面通常要求距离为正波长或半波长，在毫米波或太赫兹波频段，这种波长距离就会很小，如果通过机械移动的方法测量一个平面后再通过移动至另一个平行平面进行扫描，这种机械移动可能产生精度误差从而无法保证平行移动距离准确，从而导致测量电场值也不准确。因此，亟需一种能够快速、高效且准确的连续测量两个平行平面的幅值的幅值扫描系统。

发明内容

本公开实施例的目的在于提供一种幅值扫描系统，以实现快速、高效且准确的连续测量两个平行平面的幅值。具体技术方案如下：

本公开实施例的一方面提供了一种幅值扫描系统，所述幅值扫描系统包括：

支撑板，所述支撑板水平设置；

第一馈源结构，所述第一馈源结构与所述支撑板连接，所述第一馈源结构包括第一支架、第一接收馈源及第一射频电缆线，所述第一支架的一端与所述支撑板连接，所述第一支架的另一端与所述第一接收馈源连接，所述第一射频电缆线用于连接所述第一接收馈源与测量仪表；

第二馈源结构，所述第二馈源结构与所述支撑板连接，所述第二馈源结构包括第二支架、第二接收馈源及第二射频电缆线，所述第二支架的一端与所述支撑板连接，所述第二支架的另一端与所述第二接收馈源连接，所述第二射频电缆线用于连接所述第二接收馈源与所述测量仪表；

沿所述支撑板长边方向上所述第一馈源结构与所述第二馈源结构之间的距离可调，和/或沿所述支撑板宽边方向上所述第一馈源结构与所述第二馈源结构之间的距离可调。

一些实施例中，所述第二馈源结构还包括：

透镜支架，所述透镜支架的一端与所述支撑板连接；

透镜，所述透镜与所述透镜支架的另一端连接，且所述第二接收馈源的接收侧靠近所述透镜。

一些实施例中，所述第二接收馈源位于所述透镜的焦点处。

一些实施例中，所述第一馈源结构还包括第一馈源固定环，所述第一馈源固定环与所述第一支架固定连接，且所述第一馈源固定环套接在所述第一接收馈源外侧，以连接所述第一接收馈源及所述第一支架；

所述第二馈源结构还包括第二馈源固定环和透镜固定环，所述第二馈源固定环与所述第二支架固定连接，且所述第二馈源固定环套接在所述第二接收馈源外侧，以连接所述第二接收馈源及所述第二支架，所述透镜固定环与所述透镜支架固定连接，且所述透镜固定环套接在所述透镜外侧，以连接所述透镜与所述透镜支架。

一些实施例中，所述幅值扫描系统还包括驱动装置，所述驱动装置与第一馈源结构和所述第二馈源结构连接，所述驱动装置配置为驱动所述第一接收馈源、所述第二接收馈源及所述透镜沿竖直方向移动。

一些实施例中，所述第一支架、所述第二支架及所述透镜支架上设置有多个高度标识，每一高度标识用于指示所述第一接收馈源、所述第二接收馈源及所述透镜的高度。

一些实施例中，还包括扫描架，所述扫描架包括：

沿水平方向延伸的第一导轨；

沿竖直方向延伸的第二导轨，所述第二导轨与所述第一导轨连接，且所述第二导轨可沿所述第一导轨移动，所述支撑板与所述第二导轨连接，且所述支撑板可沿所述第二导轨移动。

一些实施例中，所述支撑板上设置有多个定位标识，每一定位标识用于指示所述第一馈源结构和/或所述第二馈源结构的位置。

一些实施例中，所述第一射频电缆线和所述所述第二射频电缆线为波导电缆线。

一些实施例中，所述第一射频电缆线和所述所述第二射频电缆线为同轴电缆线。

本公开实施例有益效果：

本公开实施例提供的幅值扫描系统，该幅值扫描系统包括支撑板，和与支撑板连接的第一馈源结构和第二馈源结构。其中，第一馈源结构包括第一支架、第一接收馈源及第一射频电缆线，第二馈源结构包括第二支架、第二接收馈源和第二射频电缆线。第一馈源结构和第二馈源结构之间的相对位置可以调节。当通过本公开实施例提供的幅值扫描系统测量电场的相位时，调节第一馈源结构与第二馈源结构之间的位置，使得沿支撑板的长边及宽边方向上，第一接收馈源与第二接收馈源之间均具有一定距离，然后分别沿水平及竖直方向移动支撑板，使得位于支撑板上的第一接收馈源及第二接收馈源同时接收两个相平行的平面上的幅值，然后通过这两个相平行平面上的幅值确定电场的相位。本公开实施例提供的幅值扫描系统中，能够同时测量到两个相平行的平面上的幅值，且在测量过程中两个接收馈源之间的相对位置不发生变化，使得测量结果的精确性较高，实现了快速、高效且准确的连续测量两个平行平面的幅值。

当然，实施本公开的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本公开一些实施例中幅值扫描系统的一种结构图；

图2为本公开一些实施例中幅值扫描系统的另一种结构图；

图3为本公开一些实施例中幅值扫描系统的一种工作示意图。

附图标号：1-支撑板；2-第一馈源结构；21-第一支架；22-第一接收馈源；23-第一射频电缆线；24-第一馈源固定环；3-第二馈源结构；31-第二支架；32-第二接收馈源；33-第二射频电缆线；34-透镜支架；35-透镜；36-第二馈源固定环；37-透镜固定环；4-扫描架；41-第一导轨；42-第二导轨。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员基于本公开所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

为实现快速、高效且准确的连续测量两个平行平面的幅值，从而精确测量电场的相位，本公开实施例提供了一种幅值扫描系统，下面将结合附图对本公开实施例提供的幅值扫描系统进行详细说明。

如图1和图2所示，本公开实施例提供的幅值扫描系统包括支撑板1、第一馈源结构2和第二馈源结构3。其中，支撑板1水平放置，第一馈源结构2与支撑板1连接，第一馈源结构2包括第一支架21、第一接收馈源22及第一射频电缆线23，第一支架21一端与支撑板1连接，第一支架21另一端与第一接收馈源连接，第一射频电缆线23用于连接第一接收馈源22与测量仪表。第二馈源结构3与支撑板1连接，第二馈源结构3包括第二支架31、第二接收馈源32及第二射频电缆线33，第二支架31一端与支撑板1连接，另一端与第二接收馈源32连接，第二射频电缆线33用于连接第二接收馈源32与测量仪表。沿支撑板1长边方向上第一馈源结构2与第二馈源结构3之间的距离可调，和/或沿支撑板1宽边方向上第一馈源结构2与第二馈源结构3之间的距离可调。

当通过本公开实施例提供的幅值扫描系统测量电场的相位时，调节第一馈源结构2与第二馈源结构3之间的位置，使得沿支撑板1的长边及宽边方向上，第一接收馈源22与第二接收馈源32之间均具有一定距离，如图1和图2所示，使得第一接收馈源22与第二接收馈源32不相互影响，且能够接收到相平行且具有一定距离的两个平面的幅值。然后以地面为参考面，分别沿水平及竖直方向移动支撑板1，使得位于支撑板1上的第一接收馈源22及第二接收馈源32同时接收两个相平行的平面上的幅值，然后确定这两个相平行的平面之间的重合区域，通过重合区域上各位置的幅值确定电场的相位。

本公开实施例提供的幅值扫描系统中，能够同时测量到两个相平行的平面上的幅值，且在测量过程中两个接收馈源之间的相对位置不发生变化，避免了在电场测量过程中因调节接收馈源的位置而使测量结果产生误差，使得测量结果的精确性较高，实现了快速、高效且准确的连续测量两个平行平面的幅值。

具体的，如图1和图2所示，调整第一馈源结构2与第二馈源结构3的位置，使得沿支撑板1的长边方向L上，第一馈源结构2与第二馈源结构3之间的距离为L3，使得第一接收馈源22及第二接收馈源32可接收到相平行且相距L3的两个平面上的幅值。此外，使第一馈源结构2与第二馈源结构3沿支撑板1的宽边方向W上相距K1，从而使得第一接收馈源22与第二接收馈源32在工作过程中不相互影响。如图3所示，在调整好第一馈源结构2与第二馈源结构3的位置后，将第一馈源结构2及第二馈源结构3固定于支撑板1上。然后分别沿竖直方向R1及水平方向R2上移动支撑板1，使得第一接收馈源22能够收集到幅值扫描平面S1上各点的幅值，第二接收馈源32能够收集到幅值扫描平面S2上各点的幅值。然后获取到幅值扫描平面S1与幅值扫描平面S2之间的重叠区域S3，获取到重叠区域S3上各点的幅值，从而基于重叠区域S3上各点的幅值确定被测电场的相位。

其中，在确定第一馈源结构2与第二馈源结构3的相对位置后，需要将第一馈源结构2及第二馈源结构3固定在支撑板1上，防止支撑板1移动时第一馈源结构2与第二馈源结构3之间的相对位置发生变化，从而影响幅值测量的精确度。具体的，将第一馈源结构2及第二馈源结构3固定在支撑板1上，也就是将第一支架21与第二支架31固定于支撑板1上。

本公开实施例对第一支架21及第二支架31与支撑板1的连接方式不作具体限定。一个示例中，可在支撑板1上开设多个限位槽，将第一支架21及第二支架31卡至特定的限位槽内，实现第一支架21及第二支架31的固定。另一个示例中，可直接通过螺栓等紧固件固定连接第一支架21及第二支架31与支撑板1。又一个示例中，第一支架21及第二支架31与支撑板1可通过磁性吸附的方式连接。

一些实施例中，第一射频电缆线23和第二射频电缆线33为波导电缆线。

一些实施例中，第一射频电缆线23和第二射频电缆线33为同轴电缆线。此外，第一射频电缆线23与第二射频电缆线33还可以为微带电缆线等，本公开实施例对此不作具体限定。

一些实施例中，支撑板1上设置有多个定位标识，每一定位标识用于指示第一馈源结构2和/或第二馈源结构3的位置。

本公开实施例中，在调节第一馈源结构2与第二馈源结构3之间的相对位置时，可根据多个定位标识确定第一馈源结构2及第二馈源结构3的位置，及第一馈源结构2与第二馈源结构3之间的距离。其中，多个定位标识可设置于支撑板1的长边侧及短边侧的边缘处。例如，可根据支撑板1的长边侧上的定位标识确定第一馈源结构2和第二馈源结构3前后之间的距离L3，可根据支撑板1的宽边侧的定位标识确定第一馈源结构2和第二馈源结构3左右之间的距离K1。多个定位标识也可以分布于支撑板1的与第一馈源结构2及第二馈源结构3连接的表面上，从而能更直观的看到第一馈源结构2与第二馈源结构3的位置。

一些实施例中，如图3所示，幅值扫描系统还包括扫描架4，扫描架4包括第一导轨41及第二导轨42。其中，第一导轨41沿水平方向延伸。第二导轨42沿竖直方向延伸，第二导轨42与第一导轨41连接，且第二导轨42可沿第一导轨41移动，支撑板1与第二导轨42连接，且支撑板1可沿第二导轨42移动。

本公开实施例中，第一导轨41及第二导轨42的延伸方向均以地面为参考。支撑板1与第二导轨42滑动连接，支撑板1沿第二导轨42的延伸方向移动时，支撑板1上的第一馈源结构2及第二馈源结构3能够沿竖直方向收集平面上各点的幅值。支撑板1与第二导轨41连接，因此当第二导轨42沿第一导轨41的延伸方向移动时，第二导轨42带动支撑板1沿第一导轨41的延伸方向移动，即沿水平方向移动，实现第一馈源结构2及第二馈源结构3沿水平方向上两个平面的幅值的测量。

其中，第一导轨41及第二导轨42可以为C型导轨、U型导轨、直线导轨等，本公开实施例对此不作具体限定。支撑板1可以通过滑块、行车轮等与第二导轨42连接，同样的，第二导轨42也可以通过滑块、行车轮等于第一导轨41连接，本公开实施例对此不作具体限定。

此外，幅值扫描系统还可以包括驱动装置，驱动装置与支撑板1及第二导轨42电连接。基于此，可通过驱动装置控制支撑板1沿第一导轨41移动，以及通过驱动装置控制第一导轨41沿第二导轨42移动。其中，驱动装置还可以包括自动锁紧结构，基于此，可在支撑板1及第二导轨42移动特定距离后，通过自动锁紧结构控制支撑板1及第二导轨42停止，增加了幅值扫描系统的扫描精确性。

一些实施例中，如图1所示，第二馈源结构3还包括透镜支架34和透镜35。其中，透镜支架34的一端与支撑板1连接。透镜35与透镜支架34的另一端连接，且第二接收馈源32的接收侧靠近透镜35。其中，如图1和图2所示，沿支撑板1的长边方向和支撑板1的宽边方向上，第一接收馈源22与透镜35之间的距离L1，透镜35与第二接收馈源32之间的距离L2均可调。可根据实际测量需求调整第一接收馈源22与透镜35之间的距离及透镜35与第二接收馈源32之间的距离。

一些实施例中，第二接收馈源32位于透镜35的焦点处。

本公开实施例中，透镜35通过透镜支架34固定于支撑板1处，且如图1所示，透镜35位于第二接收馈源32靠近第一接收馈源22的一侧，且第二接收馈源32的接收侧靠近透镜35。第二接收馈源32可以位于透镜35的焦点处，第二接收馈源32可以与透镜35接触也可以与透镜35不接触。当通过包含有透镜35的幅值扫描系统测量电场的相位时，幅值扫描系统所测量的两个平行平面之间的距离即为第一接收馈源22与透镜35之间的距离。

本公开实施例中，第二接收馈源32接收经过透镜35后的电信号，使得第二接收馈源32能够接收一个较大面积的平面的电信号，减小了被测量电场内的相位的波动，使得幅值扫描系统的测量效果更好。其中，由于在幅值扫描系统中包括透镜35与不包括透镜35的两种情况下，根据两个相平行平面的幅值计算被测量电场的相位的算法不同，因此可根据不用的应用需求在幅值测量系统中添加或去除透镜35。其中，透镜35可以为圆形曲面透镜或方形曲面透镜等，本公开实施例对此不作具体限定。

一些实施例中，第一馈源结构2还包括第一馈源固定环24，第一馈源固定环24与第一支架21固定连接，且第一馈源固定环24套接在第一接收馈源22外侧，以连接第一接收馈源22及第一支架21。第二馈源结构3还包括第二馈源固定环36和透镜固定环37，第二馈源固定环36与第二支架31固定连接，且第二馈源固定环36套接在第二接收馈源32外侧，以连接第二接收馈源32及第二支架31，透镜固定环37与透镜支架34固定连接，且透镜固定环37套接在透镜35外侧，以连接透镜35与透镜支架34。

本公开实施例中，第一馈源固定环24与第一支架21、第二馈源固定环36与第二支架31以及透镜固定环37与透镜支架34均可以直接连接，如焊接、粘接等，第一馈源固定环24与第一支架21、第二馈源固定环36与第二支架31以及透镜固定环37与透镜支架34也可以通过居间部件间接连接，本公开实施例对此不作具体限定。

此外，第一接收馈源22与第一支架21、第二接收馈源32与第二支架31以及透镜35与透镜支架34的连接方式有多种，如通过螺栓等紧固件固定连接、通过磁性吸附连接或粘接等，本公开实施例对此不作具体限定。

一些实施例中，幅值扫描系统还包括驱动装置，驱动装置与第一馈源结构2和第二馈源结构3连接，驱动装置配置为驱动第一接收馈源22、第二接收馈源32及透镜35沿竖直方向移动。

本公开实施例中，第一支架21、第二支架31及透镜支架34可以为伸缩杆结构，驱动装置分别与第一支架21、第二支架31及透镜支架34电连接以控制第一支架21、第二支架31及透镜支架34伸出或缩回的长度，从而调整第一接收馈源22、第二接收馈源32及透镜35的高度，从而调整第一接收馈源22及第二接收馈源32所采集的平面的区域范围。一个示例中，如图1所示，第一接收馈源22、第二接收馈源32及透镜35可以等高，即第一接收馈源22、第二接收馈源32及透镜35的中心点位于同一直线上。其中，驱动装置包括但不限于直线电机、液压装置、气动装置等。

一些实施例中，第一支架21、第二支架31及透镜支架34上设置有多个高度标识，每一高度标识用于指示第一接收馈源22、第二接收馈源32及透镜35的高度。基于此，在通过驱动装置调整第一接收馈源22、第二接收馈源32及透镜35的高度时，通过多个高度标识可直观观察到第一接收馈源22、第二接收馈源32及透镜35的高度，从而更加精确地调整多个第一接收馈源22、第二接收馈源32及透镜35的高度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本公开的较佳实施例，并非用于限定本公开的保护范围。凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本公开的保护范围内。

Claims

1.一种幅值扫描系统，其特征在于，包括：

支撑板，所述支撑板水平设置；

沿所述支撑板长边方向上所述第一馈源结构与所述第二馈源结构之间的距离可调，和/或沿所述支撑板宽边方向上所述第一馈源结构与所述第二馈源结构之间的距离可调；

其中，所述第二馈源结构还包括：

透镜支架，所述透镜支架的一端与所述支撑板连接；

2.根据权利要求1所述的幅值扫描系统，其特征在于，所述第二接收馈源位于所述透镜的焦点处。

3.根据权利要求1所述的幅值扫描系统，其特征在于，

所述第一馈源结构还包括第一馈源固定环，所述第一馈源固定环与所述第一支架固定连接，且所述第一馈源固定环套接在所述第一接收馈源外侧，以连接所述第一接收馈源及所述第一支架；

4.根据权利要求1所述的幅值扫描系统，其特征在于，所述幅值扫描系统还包括驱动装置，所述驱动装置与第一馈源结构和所述第二馈源结构连接，所述驱动装置配置为驱动所述第一接收馈源、所述第二接收馈源及所述透镜沿竖直方向移动。

5.根据权利要求1所述的幅值扫描系统，其特征在于，所述第一支架、所述第二支架及所述透镜支架上设置有多个高度标识，每一高度标识用于指示所述第一接收馈源、所述第二接收馈源及所述透镜的高度。

6.根据权利要求1所述的幅值扫描系统，其特征在于，还包括扫描架，所述扫描架包括：

沿水平方向延伸的第一导轨；

7.根据权利要求1所述的幅值扫描系统，其特征在于，所述支撑板上设置有多个定位标识，每一定位标识用于指示所述第一馈源结构和/或所述第二馈源结构的位置。

8.根据权利要求1所述的幅值扫描系统，其特征在于，所述第一射频电缆线及所述第二射频电缆线为波导电缆线。

9.根据权利要求1所述的幅值扫描系统，其特征在于，所述第一射频电缆线及所述第二射频电缆线为同轴电缆线。