[发明专利]一种三维近场扫描系统

说明书

技术领域

本发明涉及电磁场检测领域，更具体地说，涉及一种三维近场扫描系统。

背景技术

测量一件介质板对电磁波的响应特征，需要用一个馈源发射电磁波，然后用一个采集设备来采集馈源发出的电磁波穿过该介质板后的电磁波其空间各个点的电磁特性，然后利用处理设备将检测到的空间各点的电磁特性值记录下来并进行分析，通过对比有、无介质板电磁参数特性的变化，推导出介质材料对电磁波的响应特性。

以上过程需要通过三维近场扫描系统完成。现有的三维近场扫描系统，馈源、介质板及采集单元的位置都是手工调节的，测试效率低，定位又不准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有的三维近场扫描系统测试效率低、定位不准确的缺陷，提供一种三维近场扫描系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种三维近场扫描系统，包括馈源、第一定位装置、采集单元、第二定位装置、设置在第一定位装置与第二定位装置之间的第三定位装置、分析单元、处理单元及控制单元；

所述馈源，用于产生电磁波；

所述第一定位装置，用于支撑所述馈源；

所述采集单元，用于采集其附近的电磁波信号，并将其发送给分析单元；

所述第二定位装置，用于支撑采集单元；

所述第三定位装置，用于支撑待测试的介质板；

所述分析单元，用于将接收到的电磁波信号转换为数字信号，并发送给处理单元；

所述处理单元，用于处理接收到的数字信号；

所述控制单元，控制第一定位装置、第二定位装置及第三定位装置，使得馈源、采集单元及待测试的介质板均可在三维空间中移动。

进一步地，所述采集单元为喇叭天线。

进一步地，所述分析单元为矢量网络分析仪。

进一步地，所述处理单元为对所述数字信号进行数值分析的计算机。

进一步地，所述第一定位装置、第二定位装置及第三定位装置结构相同，均包括一三维导轨机构及设置在三维导轨机构上的三个电机，三个电机与控制单元相连，分别控制三维导轨机构的一个轴向上的移动。

进一步地，所述控制单元为运动控制卡。

进一步地，所述电机为伺服电机，所述运动控制卡能够接收伺服电机反馈的位置及速度信息。

进一步地，所述控制单元与处理单元相连。

进一步地，所述馈源为喇叭天线。

进一步地，所述待测试的介质板为超材料，其包括基材以及附着在基材上的金属微结构。

根据本发明的三维近场扫描系统，馈源、待测试的介质板及采集单元的位置均是三维可调，且由控制单元自动控制，无需手动调节，不仅提高了测试的效率，并且馈源、待测试介质板以及采集单元三者的位置定位非常准确。

附图说明

图1是本发明的三维近场扫描系统的结构示意图；

图2是本发明的待测试的介质板的结构示意图；

图3是另一种形式的介质板的结构示意图。

具体实施方式

本发明的三维近场扫描系统包括如图1所示的用于产生电磁波的馈源10、采集单元2、分析单元3、用于支撑所述馈源的第一定位装置、用于支撑采集单元的第二定位装置4、用于支撑待测试的介质板1的第三定位装置、处理单元6和控制单元5。由于第一定位装置、第三定位装置的结构与第二定位装置的结构相同。故图中省略了第一定位装置、第三定位装置。所述采集单元2，用于采集其附近的电磁波信号，并将其发送给分析单元3；所述分析单3，用于将接收到的电磁波信号转换为数字信号，并发送给处理单元6；所述控制单元5，控制第一定位装置、第二定位装置及第三定位装置，使得馈源10、采集单元2及待测试的介质板1均可在三维空间中移动。

如图2所示，本发明的待测试介质板为由多个超材料片层20叠加形成的超材料，每一超材料片层20包括基材21以及附着在基材21上的金属微结构22。我们知道，通过设计超材料上金属微结构22的几何形状、几何尺寸以及在基材上的排布，可以得到我们想要的电磁参数分布的超材料，图2中金属微结构为“工”字型结构，其能够对电场产生响应。当然，待测介质板的金属微结构还可以是其它结构，例如图3所示的平面雪花状的金属微结构。

由于超材料设计都是计算机仿真得到的，只是理论上的效果，因此可能与实际有些偏差，我们需要对其进行测试。

当然待测试介质板也可以是其它人工复合材料制成的板件，或者是天然材料制成的板件。