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    重庆时时彩五星组选60: 测量电磁吸波器件的反射和透射性能的装置和测量方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201710009523.6

    申请日:

    2017.01.06

    公开号:

    CN106771767A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/00申请日:20170106|||公开
    IPC分类号: G01R31/00 主分类号: G01R31/00
    申请人: 东南大学
    发明人: 陆卫兵; 刘震国
    地址: 210019 江苏省南京市玄武区四牌楼2号
    优先权:
    专利代理机构: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 张华蒙
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201710009523.6

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了测量电磁吸波器件的反射和透射性能的装置,属于微波测量技术领域,在圆形导轨上间距设置发射天线、第一接收天线和第二接收天线,在第一接收天线和第二接收天线之间设置待测电磁吸波器件或金属平板;在待测电磁吸波器件或金属平板外沿设置吸波材料;本发明的装置在测量电磁吸波器件其反射、透射性能时,通过分别测量空测条件下,放置电磁吸波器件条件下以及放置与吸波器件相同大小,相同位置的金属平板条件下的反射、透射系数,进行合理而简洁的数据处理,大幅度减小系统误差对测量结果的影响;本发明的测量方法相比于一般的弓形测试方法,对导轨的半径以及待测电磁吸波器件样品的尺寸要求降低,具有更广泛的适用性。

    权利要求书

    1.测量电磁吸波器件的反射和透射性能的装置,其特征在于:包括圆形导轨(1)、发射
    天线(2)、第一接收天线(3)和第二接收天线(4),在圆形导轨(1)上间距设置发射天线(2)、
    第一接收天线(3)和第二接收天线(4),在用于接收反射波束(12)的第一接收天线(3)和用
    于接收透射波束(10)的第二接收天线(4)之间设置待测电磁吸波器件(5)或金属平板(6);
    在所述的待测电磁吸波器件(5)或金属平板(6)外沿设置用于减小电磁绕射影响的吸波材
    料(8)。
    2.根据权利要求1所述的测量电磁吸波器件的反射和透射性能的装置,其特征在于:所
    述的待测电磁吸波器件(5)和金属平板(6)大小相同,且摆放位置一致。
    3.根据权利要求1所述的测量电磁吸波器件的反射和透射性能的装置,其特征在于:所
    述的待测电磁吸波器件(5)的大小无需满足远场条件。
    4.根据权利要求1所述的测量电磁吸波器件的反射和透射性能的装置,其特征在于:所
    述的圆形导轨(1)的半径无需满足远场条件。
    5.权利要求1-4中任意一项所述的测量电磁吸波器件的反射和透射性能的装置的测量
    方法,其特征在于:包括如下步骤:
    1)反射系数的测量
    在空测条件下,第一接收天线(3)会接收到来自发射天线(2)的杂散耦合信号(7),使得
    测得的反射参数S11不为零,该杂散耦合信号7在测试待测电磁吸波器件(5)时依然会出现,
    记此时测得的反射系数为S11空;
    将与待测电磁吸波器件(5)相同大小的金属平板(6)放置在测试台上,此时第一接收天
    线(3)收到的信号包括由金属平板(6)反射回来的信号以及直接来自发射天线(2)的杂散耦
    合信号(7),记此时测得的反射参数为S11地,用S11地-S11空表示仅由金属平板(6)反射贡献的
    反射系数,以S11地-S11空作为反射系数归一化的单位1;
    待测电磁吸波器件(5)放置在测试台上,保持与金属平板(6)位置相同,此时第一接收
    天线(3)收到的信号包括由待测电磁吸波器件(5)反射回来的信号以及直接来自发射天线
    (2)的杂散耦合信号(7),记此时测得的反射参数为S11测,用S11测-S11空表示仅由待测电磁吸
    波器件(5)反射贡献的反射系数,归一化的反射系数记为:
    S11归=(S11地-S11空)/(S11地-S11空);
    2)透射系数的测量
    在空测条件下,第二接收天线(4)收到的信号包括来自发射天线(2)的直射波束(9)以
    及绕射波束(11),此绕射信号在测量待测电磁吸波器件(5)的透射系数时依然会出现,记此
    时测得的透射系数为S21空;
    将与待测电磁吸波器件(5)相同大小的金属平板(6)放置在测试台上,此时第二接收天
    线(4)会接受到来自发射天线(2)的绕射波束(11),使得测得的透射系数不为零,记此时测
    得的透射系数为S21地,用S21空-S21地表示仅由发射天线(2)直射到第二接收天线(4)的波束
    贡献的的透射系数,作为透射系数归一化的单位1;
    待测电磁吸波器件(5)放置在测试台上保持与金属平板(6)位置相同,此时第二接收天
    线(4)收到的信号包括透过以及绕射过待测电磁吸波器件(5)的信号,记此时测得的透射系
    数为S21测,用S21测-S21地表示仅由透过吸波器件的波束贡献的透射系数,归一化的透射系数
    记为:
    S21归=(S21测-S21地)/(S21空-S21地);
    3)待测电磁吸波器件(5)吸收率的计算
    待测电磁吸波器件(5)吸收率表示为:
    A=1-∣S11归∣2-∣S21归∣2。

    说明书

    测量电磁吸波器件的反射和透射性能的装置和测量方法

    技术领域

    本发明属于微波测量技术领域,具体涉及测量电磁吸波器件的反射和透射性能的
    装置和测量方法。

    背景技术

    基于人工电磁材料的吸波器自提出以来,由于其潜在的应用前景引起了国内外许
    多学者地重视,并取得了一些研究成果?;谌斯さ绱挪牧系奈ㄆ?,通常由印制于单层或
    多层介质基板上的周期性导电图案、介质基板层和金属底板构成。为了验证基于人工电磁
    材料的吸波器的吸波性能,需要对其进行测量。对于电磁吸波器通常的测试方法分为两种:
    波导法、弓形法。波导法是将待测吸波器置于两波导中间,两波导用法兰相连,并分别接网
    络分析仪的两个端口,通过测试反射系数和传输系数来测试电磁吸波器的吸波性能,但该
    方法只能测试电磁波垂直入射下的情况。另一种测试方法是弓形法,将吸性能波器放置于
    半圆形导轨的中心,发射天线及接收天线安装于半圆形导轨上,通过改变发射天线及接收
    天线在导轨上的位置,测试不同入射角度下的待测吸波器件的吸波性能,但该方法具有以
    下局限性:

    1)要求待测物具有一定的测试面积,以减小边缘效应给测试带来的误差,根据中
    华人民共和国国家军用标准,在测试中一般标准板取正方形,其边长大5倍波长,小于15倍
    波长,然而某些新型材料(如石墨烯)受生长工艺的约束,其尺寸难以达到该要求,制约了弓
    形法的应用;

    2)要求收发天线距离满足r>2D2/λ,以满足远场条件,减小近场耦合对测量带来的
    影响,其中D为天线口径,λ为天线工作波长;实际情况中,对于已经制备好的导轨,这种限制
    使得某些频段的透反射测量受到限制,给实验带来不便。

    发明内容

    发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供测量电磁吸波器件的反
    射和透射性能的装置,通过分别测量空测条件下,放置电磁吸波器件条件下以及放置与吸
    波器件相同大小,相同位置的金属平板条件下的反射、透射系数,进行合理而简洁的数据处
    理,大幅度减小系统误差对测量结果的影响;本发明还公开了该装置的测量方法。

    技术方案:为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

    测量电磁吸波器件的反射和透射性能的装置,包括圆形导轨、发射天线、第一接收
    天线和第二接收天线,在圆形导轨上间距设置发射天线、第一接收天线和第二接收天线,在
    用于接收反射波束的第一接收天线和用于接收透射波束的第二接收天线之间设置待测电
    磁吸波器件或金属平板;在所述的待测电磁吸波器件或金属平板外沿设置用于减小电磁绕
    射影响的吸波材料。

    所述的待测电磁吸波器件和金属平板大小相同,且摆放位置一致。

    所述的待测电磁吸波器件的大小无需满足远场条件。

    所述的圆形导轨的半径无需满足远场条件。

    所述的测量电磁吸波器件的反射和透射性能的装置的测量方法,包括如下步骤:

    1)反射系数的测量

    在空测条件下,第一接收天线会接收到来自发射天线的杂散耦合信号,使得测得
    的反射参数S11不为零,该杂散耦合信号7在测试待测电磁吸波器件时依然会出现,记此时
    测得的反射系数为S11空;

    将与待测电磁吸波器件相同大小的金属平板放置在测试台上,此时第一接收天线
    收到的信号包括由金属平板反射回来的信号以及直接来自发射天线的杂散耦合信号,记此
    时测得的反射参数为S11地,用S11地-S11空表示仅由金属平板反射贡献的反射系数,以S11地-
    S11空作为反射系数归一化的单位1;

    待测电磁吸波器件放置在测试台上,保持与金属平板位置相同,此时第一接收天
    线收到的信号包括由待测电磁吸波器件反射回来的信号以及直接来自发射天线的杂散耦
    合信号,记此时测得的反射参数为S11测,用S11测-S11空表示仅由待测电磁吸波器件反射贡献
    的反射系数,归一化的反射系数记为:

    S11归=(S11地-S11空)/(S11地-S11空);

    2)透射系数的测量

    在空测条件下,第二接收天线收到的信号包括来自发射天线的直射波束以及绕射
    波束,此绕射信号在测量待测电磁吸波器件的透射系数时依然会出现,记此时测得的透射
    系数为S21空;

    将与待测电磁吸波器件相同大小的金属平板放置在测试台上,此时第二接收天线
    会接受到来自发射天线的绕射波束,使得测得的透射系数不为零,记此时测得的透射系数
    为S21地,用S21空-S21地表示仅由发射天线直射到第二接收天线的波束贡献的的透射系数,作
    为透射系数归一化的单位1;

    待测电磁吸波器件放置在测试台上保持与金属平板位置相同,此时第二接收天线
    收到的信号包括透过以及绕射过待测电磁吸波器件的信号,记此时测得透射系数为S21测,
    用S21测-S21地表示仅由透过吸波器件的波束贡献的透射系数,归一化的透射系数记为:

    S21归=(S21测-S21地)/(S21空-S21地);

    3)待测电磁吸波器件吸收率的计算

    待测电磁吸波器件吸收率表示为:

    A=1-∣S11归∣2-∣S21归∣2。

    有益效果:与现有技术相比,本发明的测量电磁吸波器件的反射和透射性能的装
    置包括圆形导轨、发射天线(通常为喇叭天线)、接收天线(通常为喇叭天线)、待测电磁吸波
    器件、与电磁吸波器件具有同样大小的一块金属平板,在测量电磁吸波器件其反射、透射性
    能时,通过分别测量空测条件下,放置电磁吸波器件条件下以及放置与吸波器件相同大小,
    相同位置的金属平板条件下的反射、透射系数,进行合理而简洁的数据处理,大幅度减小系
    统误差对测量结果的影响;本发明的测量方法相比于一般的弓形测试方法,对导轨的半径
    以及待测电磁吸波器件样品的尺寸要求降低,具有更广泛的适用性。

    附图说明

    图1是空测条件下的波束示意图;

    图2是空测条件下摆放吸波材料的测试台示意图;

    图3是放置金属平板条件下波束示意图;

    图4是放置待测电磁吸波器条件下波束示意图。

    具体实施方式

    下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。

    如图1-4所示,附图标记如下:圆形导轨1、发射天线2、第一接收天线3、第二接收天
    线4、待测电磁吸波器件5、金属平板6、杂散耦合信号7、吸波材料8、直射波束9、透射波束10、
    绕射波束11和反射波束12。

    测量电磁吸波器件的反射和透射性能的装置,包括圆形导轨1以及位于圆形导轨1
    上用作馈源的发射天线2;用于接收反射波束12的第一接收天线3;用于接收透射波束10的
    第二接收天线4;待测电磁吸波器件5及与待测电磁吸波器件5大小相同的金属平板6;待测
    电磁吸波器件5的大小无需满足远场条件。圆形导轨1的半径无需满足远场条件。金属平板6
    与待测电磁吸波器件5大小相同,且摆放位置一致。在用于接收反射波束12的第一接收天线
    3和用于接收透射波束10的第二接收天线4之间设置待测电磁吸波器件5或金属平板6;在待
    测电磁吸波器件5或金属平板6外沿设置用于减小电磁绕射影响的吸波材料8。

    一、反射系数的测量

    如图1所示,无论是在空测条件下,还是摆放待测吸波器件5或摆放与待测电磁吸
    波器件5相同大小相同位置的金属平板6的条件下,如图2所示,测试台上都会摆放少量吸波
    材料8,以减小电磁绕射的影响。第一接收天线3会接收到来自发射天线2的杂散耦合信号7,
    使得测得的反射参数S11不为零,该杂散耦合信号7在测试待测电磁吸波器件5时依然会出
    现,导致测量误差,记此时测得的反射系数为S11空。

    如图3所示,将与待测电磁吸波器件5相同大小的金属平板6放置在测试台上,此时
    第一接收天线3收到的信号包括由金属平板反射回来的信号以及直接来自发射天线2的杂
    散耦合信号7,记此时测得的反射参数为S11地,用S11地-S11空表示仅由金属平板6反射贡献的
    反射系数,因金属在微波段对电磁波的全反射作用,故以S11地-S11空作为反射系数归一化的
    单位1。

    如图4所示,待测电磁吸波器件5放置在测试台上(保持与金属平板6位置相同),此
    时第一接收天线3收到的信号包括由待测电磁吸波器件5反射回来的信号以及直接来自发
    射天线2的杂散耦合信号7,记此时测得的反射参数为S11测,用S11测-S11空表示

    仅由待测电磁吸波器件5反射贡献的反射系数,归一化的反射系数记为:

    S11归=(S11地-S11空)/(S11地-S11空)。

    如此能够大幅度减小发射天线2和第一接收天线3之间的杂散耦合7对反射参数的
    影响。

    二、透射系数的测量

    如图1所示,在空测条件下,第二接收天线4收到的信号包括来自发射天线2的直射
    波束9以及绕射波束11,此绕射信号在测量待测电磁吸波器件5的透射系数时依然会出现,
    造成测量误差,记此时测得的透射系数为S21空。

    如图3所示,将与待测电磁吸波器件5相同大小的金属平板6放置在测试台上,此时
    第二接收天线4会接受到来自发射天线2的绕射波束11,使得测得的透射系数不为零,记此
    时测得的透射系数为S21地,用S21空-S21地表示仅由发射天线2直射到第二接收天线4的波束
    贡献的的透射系数,作为透射系数归一化的单位1。

    如图4所示,待测电磁吸波器件5放置在测试台上保持与金属平板6位置相同,此时
    第二接收天线4收到的信号包括透过以及绕射过待测电磁吸波器件5的信号,记此时测得的
    透射系数为S21测,用S21测-S21地表示仅由透过吸波器件的波束贡献的透射系数,归一化的透
    射系数记为:

    S21归=(S21测-S21地)/(S21空-S21地)。

    如此能够大幅度减小发射天线2和第二接收天线4之间的绕射波束对透射系数的
    影响。

    三、待测电磁吸波器件5吸收率的计算

    最终,待测电磁吸波器件5吸收率表示为:

    A=1-∣S11归∣2-∣S21归∣2。

    以上实施例用于理解本发明的方法和核心思想,对于本领域的技术人员来说,在
    不脱离本发明构思的前提下,进行任何可能的变化或替换,均属于本发明的?;し段?。

    关 键 词:
    测量 电磁 器件 反射 透射 性能 装置 测量方法
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