[发明专利]一种毫米波黑体散射系数的测量方法

摘要

本发明提供了一种毫米波黑体散射系数的测量方法。该方法利用矢量网络分析仪双端口校准以及金属平面提供的参考信号，可以对传输路径的衰减以及线性度进行完善的校准。通过使用收发分置天线，并根据给定原则确定测量角度范围，利用网络仪的S参数就可得出待测毫米波黑体的散射系数。该方法校准手段完善，易于实现大动态、宽频带自动化测量，从而减少测量误差。

主权项

1.一种毫米波黑体散射系数的测量方法，其特征在于该方法的具体步骤为：第一步  搭建毫米波黑体散射系数测量系统毫米波黑体散射系数测量系统，包括：矢量网络分析仪（1）、天线支架（2）、发射天线（3）、接收天线（4）、弓形滑轨（5）、直滑轨（6）、被测目标支架（7）、毫米波黑体（8）、金属平板（9）；矢量网络分析仪（1）一个端口与发射天线（3）连接，矢量网络分析仪（1）另一个端口与接收天线（4）连接，测量散射系数；金属平板（9）提供用作参考的反射信号；天线支架（2）支撑发射天线（3）和接收天线（4）；被测目标支架（7）依次安装毫米波黑体（8）和金属平板（9）；弓形滑轨（5）使发射天线（3）和接收天线（4）支架（2）围绕弓形滑轨（5）中心做圆周运动；直滑轨（6）使天线支架（2）可沿弓形滑轨（5）径向移动；为使测量结果更加精确，在测试系统裸露的金属部分放置吸波材料来抑制背景反射造成的干扰；在测试过程中，发射天线（3）主波束能量的照射区域完全位于待测毫米波黑体（8）表面之内；金属平板（9）的面积大于被测毫米波黑体（8）的最大投影面积；第二步  确定毫米波黑体散射系数测量天线初始位置首先将被测毫米波黑体（8）固定在被测目标支架（7）之上；将发射天线（3）与接收天线（4）分别安装在各自的天线支架（2）上面，并使毫米波黑体（8）中心轴线等分发射天线（3）和接收天线（4）之间的夹角；发射天线（3）和接收天线（4）的馈电端口分别与矢量网络分析仪（1）的两个端口相连；两只天线的轴线与弓形滑轨（5）的径向方向一致，并指向被测毫米波黑体（8）的中心区域；由于发射天线（3）和接收天线（4）物理口径的限制，发射天线（3）和接收天线（4）之间有夹角；当发射天线（3）与接收天线（4）之间没有电磁耦合时，发射天线（3）和接收天线（4）之间的最小夹角即为发射天线（3）和接收天线（4）之间的初始夹角；在发射天线（3）和接收天线（4）之间插入吸波材料并移走；当矢量网络分析仪（1）传输参数有变化，发射天线（3）和接收天线（4）之间存在电磁耦合；当矢量网络分析仪（1）传输参数没有变化，发射天线（3）和接收天线（4）之间不存在电磁耦合；沿弓形滑轨（5）弧度方向微调接收天线（4）的位置，找到矢量网络分析仪（1）的传输参数的一个局部最大值，此时发射天线（3）和接收天线（4）的位置即为毫米波黑体（8）散射系数测量的初始位置；待测物为金属平板（9）时初始位置的确定方式与待测物为毫米波黑体（8）时的确定方式一样；第三步  测量毫米波黑体的散射系数毫米波黑体（8）安装在待测目标支架上，接收天线（4）从确定的初始位置开始，沿弓形滑轨（5）弧度方向向远离发射天线（3）的方向运动；对于手动的弓形滑轨（5），每移动0.5°-1°记录一次矢量网络分析仪（1）的S₂₁数值，并用线性值表示；直到测得的S₂₁数值低于初始位置时对应数值40dB时结束测试；并用公式（1）计算过程参数a₁；（1）公式（1）中，S₂₁为矢量网络分析仪的传输参数，k为S₂₁的第k个采样值，n为总采样点数目；用两只90°的钮波导将发射天线（3）和接收天线（4）同时旋转90°，将发射天线（3）和接收天线（4）放回初始位置，重复a₁的操作过程，并用公式（2）计算过程参数a₂；（2）将毫米波黑体（8）取下，然后将金属平板（9）安装在待测目标支架上，沿弓形滑轨（5）弧度方向向远离发射天线（3）的方向运动，对于手动的弓形滑轨（5），每移动0.5°-1°记录一次矢量网络分析仪（1）的S₂₁数值，并用线性值表示；直到测得的S₂₁数值低于初始位置时对应数值40dB时结束测试；并用公式（3）计算过程参数b₁；（3）用两只90°的钮波导将发射天线（3）和接收天线（4）同时旋转90°，将发射天线（3）和接收天线（4）放回初始位置，重复b₁的操作过程，并利用公式（4）计算过程参数b₂；（4）第四步  确定毫米波黑体散射系数（5）将由公式（1）、公式（2）、公式（3）、公式（4）得到的过程参数a₁、a₂、b₁、b₂带入公式（5）得到最终的毫米波黑体（8）散射系数；至此，完成毫米波黑体（8）散射系数的测量。