CN117949882A - 2450MHz微波漏能仪校准装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2450MHz微波漏能仪校准装置，包括波导测试机构、支撑架、精密安装平板和用于固定探头的精密位置调节支架，所述支撑架和精密位置调节支架均安装于精密安装平板上；所述波导测试机构安装于支撑架的上端；所述波导测试机构包括直波导筒和设置于直波导筒两端的波同转换组件，所述直波导筒的侧壁设有被探头插入的通孔，所述通孔的轴线与直波导筒的轴线垂直，所述直波导筒的直波导内腔截面呈矩形。本发明只需要馈入很小功率便可实现大场强，很好解决了现有技术无法满足大量程计量需求的问题，实现了大量程功能，同时还实现了小型化设计。
Description
技术领域
本发明涉及校准装置，具体涉及一种2450MHz微波漏能仪校准装置。
背景技术
微波漏能仪又称为微波测试仪、辐射检测仪。用于测定各种微波设备泄漏于空间能量的便携式仪器，特别适用于微波炉、工业微波设备和微波段的雷达、卫星通讯、遥感遥测等微波设备的泄漏测试。
微波漏能仪作为电磁辐射环境检测的重要工具，在评估电磁环境、电子电器产品电磁辐射强度方面起着极其重要的作用，使用微波漏能仪校准装置定期对微波漏能仪进行校准，能够保证微波漏能仪测量结果的准确性。现有的校准主要是依据《微波辐射与泄露测量仪检定规程（JJG 776）》来实现的。工作原理是通过一标准增益喇叭，在指定位置的自由空间处产生可计算的场强，为了实现电磁波在自由空间无反射传播，需要建设一大型全电波暗室，还需要大功率微波功率放大器给标准增益喇叭天线馈入足够功率，从而产生特定场强。现有的技术虽可实现校准，但还是存在以下缺陷：
1、成本高昂。现有技术为了实现电磁波的自由空间无反射传播，需要建设大型全电波暗室，其包含屏蔽壳体、吸波尖劈和天线探头安装支架等设备，所需经费高；现有技术是通过标准增益喇叭天线的辐射，从而在指定位置处产生特定场强，由于喇叭天线的辐射是发散的，大部分能量都被吸波尖劈吸收了，可以利用的能量少之又少，所以为了产生大场强，其对微波功率放大器的要求很高，需要大功率的微波功率放大器才能实现特定目标，而大功率的微波功率放大器价格往往很高。
2、体积大。现有技术所需的大型全电波暗室的尺寸有要求，其内部最小尺寸4m长×2m宽×2m高，还需要配套的功放室以及控制室，其总的所需空间大，现有的很多实验室都无法满足这一要求。
3、低量程。现有技术采用的是标准增益喇叭天线标准场强法，其大部分辐射功率得不得利用，所以同样的输入功率条件下，其产生的场强很小。例如在频率为2450MHz处，标准增益喇叭天线增益为15dBi，测试距离为1.6m的条件下，产生10mW/cm2的场强功率密度，其所需的馈入功率为102W，产生100mW/cm2的场强功率密度，其所需的馈入功率为1020W，而在2450MHz这一频段，通用的功放输出功率也就在百瓦级别，其无法满足2450MHz微波漏能仪100mW/cm2这一量程的校准。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种2450MHz微波漏能仪校准装置。此2450MHz微波漏能仪校准装置的体积小、成本低，且可满足大量程计量需求。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：本2450MHz微波漏能仪校准装置，包括波导测试机构、支撑架、精密安装平板和用于固定探头的精密位置调节支架，所述支撑架和精密位置调节支架均安装于精密安装平板上；所述波导测试机构安装于支撑架的上端；所述波导测试机构包括直波导筒和设置于直波导筒两端的波同转换组件，所述直波导筒的侧壁设有被探头插入的通孔，所述通孔的轴线与直波导筒的轴线垂直，所述直波导筒的直波导内腔截面呈矩形。
优选的，所述直波导筒包括矩形的直波导上盖和截面呈凵形的直波导下盖，所述直波导上盖与直波导下盖的上端固定以形成截面呈矩形的直波导内腔，所述直波导上盖和直波导下盖的两端均设有第一法兰。
优选的，所述直波导内腔的长度为288~352mm、宽度为124~152mm和高度为74~90mm。
优选的，所述直波导筒采用导电材料制成，且所述直波导筒的表面采用导电氧化处理。
优选的，所述波同转换组件包括波同转换头、N型馈电头和馈电探针，所述波同转换头的一端设有第二法兰，所述第二法兰与第一法兰通过螺栓固定，所述馈电探针的一端与N型馈电头连接，所述馈电探针的另一端插入波同转换头的内腔，且所述馈电探针的另一端端面与波同转换头的内腔底面之间具有一定距离，所述N型馈电头与波同转换头的外壁固定。
优选的，所馈电探针的另一端端面与波同转换头的内腔底面之间的距离为28~36mm。
优选的，所述精密位置调节支架包括滑道、Y轴精密滑台、X轴精密滑台和探头安装支架，所述滑道固定于精密安装平板上，所述Y轴精密滑台安装于滑道，所述X轴精密滑台安装于Y轴精密滑台，所述探头安装支架安装于X轴精密滑台。
优选的，所述探头安装支架包括底座和固定头，所述固定头通过螺栓与底座的上端连接，所述固定头和底座的上端的均设有固定槽，所述固定头的固定槽和底座的固定槽形成用于夹持探头的固定孔。
优选的，所述支撑架包括2个呈L形的支撑板，2个支撑板相对固定于精密安装平板，所述支撑板的上端设有与波同转换组件匹配的卡槽，所述波同转换组件嵌入卡槽且通过螺栓与支撑板固定。
优选的，所述精密安装平板的底部设有防滑橡胶垫。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：
1、本2450MHz微波漏能仪校准装置主要由波导测试机构、支撑架、精密安装平板和精密位置调节支架构成，其中波导测试机构中的直波导筒采用长方体形的直波导内腔（即截面为矩形的直波导内腔），令从波同转换组件输入的电磁波以TE10模式进行传输，且为行波传播，这让馈入的功率全部封闭在2450MHz直波导内腔以行波方式传输，端口驻波很小且基本没有损耗 ，故能量得到了很有效的利用，从而只需要馈入很小功率便可实现大场强，很好解决了现有技术无法满足大量程计量需求的问题，实现了大量程功能。
2、本2450MHz微波漏能仪校准装置相对现有技术，大大减少了在微波功率放大器、精密射频电缆、标准增益喇叭、大型全电波暗室等方面的投入，大大降低了生产成本。
3、本2450MHz微波漏能仪校准装置占地不足0.5m2，无需建设大型全电波暗室（内部最小尺寸4m长×2m宽×2m高），很好的实现了小型化，同时也进一步减低了生产成本。
附图说明
图1是本发明的2450MHz微波漏能仪校准装置的结构示意图。
图2是本发明的2450MHz微波漏能仪校准装置的俯视图。
图3是本发明的2450MHz微波漏能仪校准装置的正视图。
图4是本发明的波导测试机构的同部电场分布图。
图5是本发明的波导测试机构的结构示意图。
图6是本发明的直波导筒的结构示意图。
图7是本发明的直波导筒的正视图。
图8是本发明的直波导筒的侧视图。
图9是本发明的波同转换组件的剖视图。
图10是本发明的支撑架的侧视图。
图11是本发明的支撑架的正视图。
图12是本发明的精密位置调节支架的结构示意图。
图13是本发明的精密位置调节支架的侧视图。
图14是本发明的精密位置调节支架的正视图。
图 15是本发明的校准装置与现有技术对的校准装置的实验数据对比表。
其中，1为波导测试机构，2为支撑架，3为精密安装平板，4为精密位置调节支架，5为直波导筒，6为波同转换组件，7为通孔，8为直波导上盖，9为直波导下盖，10为第一法兰，11为波同转换头，12为N型馈电头，13为馈电探针，14为第二法兰，15为滑道，16为Y轴精密滑台，17为X轴精密滑台，18为探头安装支架，19为底座，20为固定头，21为支撑板，22为卡槽，23为探头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1~3及图5~8所示的2450MHz微波漏能仪校准装置，包括波导测试机构、支撑架、精密安装平板和用于固定探头的精密位置调节支架，所述支撑架和精密位置调节支架均安装于精密安装平板上；所述波导测试机构安装于支撑架的上端；所述波导测试机构包括直波导筒和设置于直波导筒两端的波同转换组件，所述直波导筒的侧壁设有被探头插入的通孔，所述通孔的轴线与直波导筒的轴线垂直，所述直波导筒的直波导内腔截面呈矩形。
具体的，不同于微波暗室，本发明的直波导筒形成矩形波导以作为电磁波的传输线，其四周都为金属壁，电磁波在其内部进行传输，四个方向都满足边界条件，再者波导内部填充的是空气介质，电磁波在其内部传输基本没有损耗。2个波同转换对称固定于直波导筒的两端，直波导筒的直波导内腔呈长方体，微波漏能仪的探头从通孔伸入后，则探头产生的电磁波电场与直波导内腔的轴线相垂直，如图4所示；直波导筒的直波导腔构成矩形波导工作场，即从波同转换组件输入的电磁波以TE10模式进行传输，且在直波导内腔以行波传播。由于输入的功率全部封闭在直波导内腔里，且以行波方式传输，故端口驻波很小且基本没有损耗，能得到有效利用，即使向波同转换组件馈入很小的功率，就可以在直波导内腔产生很大的场强。如只需要输入3W的射频功率，即可产生100mW/cm2功率密度的场强。因此，本发明不仅可以做到大量程，还大大节约了在功率放大器上的投入，降低了成本。
同时，由于采用了直波导筒、波同转换组件和通孔等结构，本2450MHz微波漏能仪校准装置整体的长、宽和高分别为550mm×350mm×232mm，这占地不足0.5m2，相比于现有技术需要建设大型全电波暗室和相关配套功放室控制室，本发明只需一张普通实验桌就可放置，很好的实现了小型化。
如图6~8所示，所述直波导筒包括矩形的直波导上盖和截面呈凵形的直波导下盖，所述直波导上盖与直波导下盖的上端固定以形成截面呈矩形的直波导内腔，所述直波导上盖和直波导下盖的两端均设有第一法兰。具体的，直波导上盖采用矩形板切割制成，而直波导下盖采用矩形板冲压形成呈凵形，直波导上盖下面与直波导下盖的上端相贴紧后，再通过螺钉固定，从而形成长方体状的直波导内腔。这结构简单，制作方便，成本低。
所述直波导内腔的长度为288~352mm、宽度为124~152mm和高度为74~90mm。具体的，本实施例的直波导内腔的长度为320mm、宽度为138mm，高度为82。这些尺寸可根据场强大小确定。
所述直波导筒采用导电材料制成，且所述直波导筒的表面采用导电氧化处理。具体的，直波导筒采用铝合金制成，再采用导电氧化处理，提供了良好的边界条件，这可确保直波导筒的内腔形成矩形导波的工作场，保证校准工作的有效进行。
如图5和图9所示，所述波同转换组件包括波同转换头、N型馈电头和馈电探针，所述波同转换头的一端设有第二法兰，所述第二法兰与第一法兰通过螺栓固定，所述馈电探针的一端端面与N型馈电头连接，所述馈电探针的另一端插入波同转换头的内腔，且所述馈电探针的另一端端面与波同转换头的内腔底面之间具有一定距离，所述N型馈电头与波同转换头的外壁固定。所馈电探针的另一端与波同转换头的内腔底面之间的距离为32mm。具体的，馈电探针的本质上是一单极子天线，其长度直接与谐振频率相关，长度越长，对应谐振波长越长，谐振频率也就越低。波同转换头主要起到一反射背腔的作用，电磁波经过反射来回则移动了1/2波长，其相位相差约为180°，再加上反射时相位会偏移180°，两者之和为360°，其正好与激励的电磁波同相，此时电磁波正向叠加，可以很好传播。本发明的波同转换头为半封闭结构，当2个波同转换头的一端（即开口端）通过第二法兰与直波导筒的第二法兰固定，由于波同转换头的内腔的宽度和高度与直波导内腔的一致，从而形成一个相对封闭的工作场。当馈电探针将N型馈电头传输的射频功率转换成TE10波时，波同转换头提供了良好的边界条件，以降低输入驻波。
如图12~图14所示，所述精密位置调节支架包括滑道、Y轴精密滑台、X轴精密滑台和探头安装支架，所述滑道固定于精密安装平板上，所述Y轴精密滑台安装于滑道，所述X轴精密滑台安装于Y轴精密滑台，所述探头安装支架安装于X轴精密滑台。此精密位置调节支架操作方便，可方便调整探头的位置，以保证校准工作有效进行。
所述探头安装支架包括底座和固定头，所述固定头通过螺栓与底座的上端连接，所述固定头和底座的上端的均设有固定槽，所述固定头的固定槽和底座的固定槽形成用于夹持探头的固定孔。此结构简单，保证了探头的稳定性，令探头与直波导筒保持垂直。
如图10和图11所示，所述支撑架包括2个呈L形的支撑板，2个支撑板相对固定于精密安装平板，所述支撑板的上端设有与波同转换组件匹配的卡槽，所述波同转换组件嵌入卡槽且通过螺栓与支撑板固定。此结构简单，安装方便，且可保证波导测试机构的稳定性，以保证校准过程可靠进行。
所述精密安装平板的底部设有防滑橡胶垫。防滑橡胶垫可进一步提高了精密安装平板支撑的稳定性和水平度。
本校准装置与现有技术对的校准装置的实验数据对比如图15。由图15可知，相比于现有技术，在实现同等强度的目标场强情况下，使用本校准装置大大降低了所需的微波功率，大大减少了投入成本。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.2450MHz微波漏能仪校准装置，其特征在于：包括波导测试机构、支撑架、精密安装平板和用于固定探头的精密位置调节支架，所述支撑架和精密位置调节支架均安装于精密安装平板上；所述波导测试机构安装于支撑架的上端；所述波导测试机构包括直波导筒和设置于直波导筒两端的波同转换组件，所述直波导筒的侧壁设有被探头插入的通孔，所述通孔的轴线与直波导筒的轴线垂直，所述直波导筒的直波导内腔截面呈矩形。
2.根据权利要求1所述的2450MHz微波漏能仪校准装置，其特征在于：所述直波导筒包括矩形的直波导上盖和截面呈凵形的直波导下盖，所述直波导上盖与直波导下盖的上端固定以形成截面呈矩形的直波导内腔，所述直波导上盖和直波导下盖的两端均设有第一法兰。
3.根据权利要求2所述的2450MHz微波漏能仪校准装置，其特征在于：所述直波导内腔的长度为288~352mm、宽度为124~152mm和高度为74~90mm。
4.根据权利要求1所述的2450MHz微波漏能仪校准装置，其特征在于：所述直波导筒采用导电材料制成，且所述直波导筒的表面采用导电氧化处理。
5.根据权利要求2所述的2450MHz微波漏能仪校准装置，其特征在于：所述波同转换组件包括波同转换头、N型馈电头和馈电探针，所述波同转换头的一端设有第二法兰，所述第二法兰与第一法兰通过螺栓固定，所述馈电探针的一端与N型馈电头连接，所述馈电探针的另一端插入波同转换头的内腔，且所述馈电探针的另一端端面与波同转换头的内腔底面之间具有一定距离，所述N型馈电头与波同转换头的外壁固定。
6.根据权利要求5所述的2450MHz微波漏能仪校准装置，其特征在于：所馈电探针的另一端端面与波同转换头的内腔底面之间的距离为28~36mm。
7.根据权利要求1所述的2450MHz微波漏能仪校准装置，其特征在于：所述精密位置调节支架包括滑道、Y轴精密滑台、X轴精密滑台和探头安装支架，所述滑道固定于精密安装平板上，所述Y轴精密滑台安装于滑道，所述X轴精密滑台安装于Y轴精密滑台，所述探头安装支架安装于X轴精密滑台。
8.根据权利要求7所述的2450MHz微波漏能仪校准装置，其特征在于：所述探头安装支架包括底座和固定头，所述固定头通过螺栓与底座的上端连接，所述固定头和底座的上端的均设有固定槽，所述固定头的固定槽和底座的固定槽形成用于夹持探头的固定孔。
9.根据权利要求1所述的2450MHz微波漏能仪校准装置，其特征在于：所述支撑架包括2个呈L形的支撑板，2个支撑板相对固定于精密安装平板，所述支撑板的上端设有与波同转换组件匹配的卡槽，所述波同转换组件嵌入卡槽且通过螺栓与支撑板固定。
10.根据权利要求1所述的2450MHz微波漏能仪校准装置，其特征在于：所述精密安装平板的底部设有防滑橡胶垫。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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