專利名稱：雷達(dá)吸波涂層吸收特性現(xiàn)場測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雷達(dá)吸波涂層吸收特性測量儀，特別是一種雷達(dá)吸波涂層吸收特 性現(xiàn)場測量儀。
背景技術(shù)：
雷達(dá)吸波材料涂層是當(dāng)前飛行體(機(jī)、彈)、艦艇實(shí)現(xiàn)隱身、減小雷達(dá)散射截面
(RCS)的重要途徑。而涂層材料吸收性能的好壞是實(shí)現(xiàn)隱身效果的關(guān)鍵，因此對材 料吸收性能準(zhǔn)確測量、評估是實(shí)現(xiàn)隱身的關(guān)鍵。
過去數(shù)十年來，人們主要采用以下實(shí)驗(yàn)室測量方法進(jìn)行測量
1、 暗室測量技術(shù)在一定尺寸(為18X18cm"的標(biāo)準(zhǔn)金屬平板上面，涂覆0.5-lmm 厚度的待測吸收材料，在一個專門的暗室內(nèi)通過散射測量，得出吸波材料反射率
(RAMR)。
2、 弧形框測量技術(shù)該方法由美國海軍研究室最早提出，也是目前實(shí)驗(yàn)室測量 RAMR主要方法。由一個垂直放置的木質(zhì)半弧形框架，上面安裝一對收、發(fā)喇叭， 可以沿園弧滑動，喇叭發(fā)射方向?qū)?zhǔn)圓弧圓心，被測材料涂在18X18cn^金屬平板上， 厚度與上面暗室法相同，該平板放在園弧框圓心位置。根據(jù)發(fā)射接受喇叭功率對比， 可以得到材料反射率參數(shù)(RAMR)。
3、 S參數(shù)測量技術(shù)將材料壓成塊狀，放入波導(dǎo)或硬同軸線結(jié)構(gòu)的樣品架內(nèi)， 通過測量S參數(shù)得出材料的吸收系數(shù)。
上述三種方法都可以用來評估吸收材料性能的好壞，但都只能限于在實(shí)驗(yàn)室進(jìn) 行，不能到現(xiàn)場測量。然而實(shí)際工作中，比如要對已經(jīng)涂覆在飛行體上的隱身材料進(jìn) 行跟蹤測量，或者在材料涂覆施工過程中對涂層吸收特性的在線檢測控制等，上述實(shí) 驗(yàn)室測量方法就不適用了，必需尋求新的現(xiàn)場測量方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種雷達(dá)吸波涂層吸波特性現(xiàn)
場測量儀，適用于雷達(dá)吸波涂料和各種目標(biāo)上已涂涂層反射率的現(xiàn)場檢測以及涂層施 工過程中的在線檢測和控制。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
該雷達(dá)吸波涂層吸收特性現(xiàn)場測量儀，包括一組喇叭探頭(4只)，其特征在于所 述的喇叭探頭通過一個寬頻帶波導(dǎo)-同軸轉(zhuǎn)換接頭，直接連接或經(jīng)電纜連接至一個含 微波信號源的微波反射計。
上述的喇叭探頭為寬帶H面展開的角錐喇叭探頭計有d、 C2、 X和Ku四種波 段的喇叭探頭，該四種波段喇叭探頭頻寬依次為C1: 3.9-5.85GHz， C2: 5.85-8.2GHz， X: 8-12.4GHz和Ku: 12-18GHz，其組合起來能覆蓋寬達(dá)3.8-18GHz的頻段。
上述的含微波信號源的微波反射計采用中國電子科技集團(tuán)公司四十一研究所出 品的AV3626型帶微波信號源的微波反射計。
上述的含微波信號源的微波反射計連接一個計算機(jī)。
上述的計算機(jī)連接一個打印機(jī)。
本發(fā)明與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室測量技術(shù)相比較，具有如下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)
1、 如前面背景技術(shù)所述，過去數(shù)十年來，人們慣用的暗室測量和弧形框測量技 術(shù)只限于實(shí)驗(yàn)室。 一方面設(shè)備龐大，電磁波需通過一定距離的自由空間傳播，另一方 面要求樣品的面積要大(為18X18 cm2)，因此無法用于現(xiàn)場測量。本發(fā)明技術(shù)根據(jù) 電磁場理論和電磁仿真設(shè)計而成的喇叭探頭具有波阻抗轉(zhuǎn)換功能，其結(jié)構(gòu)緊湊，所占 測試空間小，因而測試樣品取樣面積也小，其中最大面積(d波段)為11.7X2. 2cm2， 而最小面積(Ku波段)僅為4，2X0.8cm2，因此特別適用于現(xiàn)場測量。
2、 喇叭探頭具有超寬頻帶工作范圍。通過4只探頭組合能覆蓋d, C2，X和Ku 等4個波段的頻率范圍(3.8GHz— 18GHz)。且通過數(shù)據(jù)處理軟件，各探頭起止頻 率的測試數(shù)據(jù)相互銜接良好。因此通過掃描測量，可以獲得跨越4個波段的材料反射 率頻響曲線和數(shù)據(jù)。
3、 探頭波形轉(zhuǎn)換效率高，其高次模成分很少，回波損耗低。
4、 本測試儀采用了近代測量儀器的先進(jìn)技術(shù)如寬帶數(shù)字掃描技術(shù)，快速數(shù)據(jù)采 集、和處理與儲存技術(shù)等，使得小型袖珍現(xiàn)場測試儀具有現(xiàn)代測量儀器的優(yōu)點(diǎn)與功能。
5、 實(shí)測效果
本發(fā)明經(jīng)和國內(nèi)權(quán)威測量單位進(jìn)行多次測試比對，并在實(shí)際現(xiàn)場進(jìn)行測量，都取 得令人滿意的好結(jié)果，達(dá)到預(yù)定指標(biāo)。


圖1是本發(fā)明一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1示例中的喇叭、寬頻帶波導(dǎo)-同軸轉(zhuǎn)換接頭和電纜之間的連接結(jié)構(gòu)示 意圖。
圖3是寬帶H面展開的角錐喇叭探頭外形照片圖。
圖4是圖3所示喇叭H面上的磁場分布圖。
圖5是圖3所示喇叭口徑面上的電磁場分布圖。
圖6是喇叭探頭貼置于目標(biāo)上涂層進(jìn)行測量的示意圖。
圖7是本發(fā)明的現(xiàn)場測量儀系統(tǒng)框圖。
圖8是喇叭探頭電場分布的仿真圖。
圖9是位于喇叭口徑處主模TEu)分布曲線圖。
圖IO是位于喇叭口徑處高次模分布曲線圖。
圖11是一個X波段喇叭的具體尺寸標(biāo)示圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下
參見圖1和圖2，本雷達(dá)吸波涂層吸收特性現(xiàn)場測量儀含有一個喇叭探頭2，喇 叭探頭2通過一個寬頻帶波導(dǎo)-同軸轉(zhuǎn)換接頭3，直接連接或經(jīng)電纜5連接一個含微波 信號源的微波反射計4。
含微波信號源的微波反射計4，國內(nèi)外市場均有現(xiàn)成商品；本實(shí)施例選用中國電 子科技集團(tuán)公司四十一研究所產(chǎn)品AV3626;電纜5為同軸連接電纜；寬頻帶波導(dǎo)-同軸轉(zhuǎn)換接頭3。如需要，也可以將反射計和波導(dǎo)-同軸轉(zhuǎn)換接頭直接連接，不需要連 接電纜。本實(shí)施例的寬頻帶波導(dǎo)-同軸接頭3選用美國Agilent公司產(chǎn)品；喇叭式探頭 2既是測量探頭又是準(zhǔn)平面波發(fā)生器；測量目標(biāo)為已經(jīng)涂覆吸波涂層的飛行目標(biāo)。圖 2給出了波導(dǎo)-同軸轉(zhuǎn)換接頭3和喇叭探頭2、同軸電纜3的連接圖。
測量原理.-
由含微波信號源的微波反射計4產(chǎn)生的微波通過同軸電纜5傳送至同軸-波導(dǎo)轉(zhuǎn) 換接頭3，再由該轉(zhuǎn)換接頭將微波傳送至喇叭探頭2，(比如C1頻段的喇叭)，微波通 過該喇叭探頭2，其波導(dǎo)波阻抗轉(zhuǎn)換為類似平面波(TEM波)的波阻抗，從而使到達(dá)
喇叭口處的微波近似為平面波。該平面波入射到涂層表面l，就和雷達(dá)波照射到涂層 表面l的情況類似，其中一部分被材料吸收，剩下部分被反射回喇叭探頭2，再傳送 回反射計4。被測涂層吸波性能越好，則被反射回的微波能量越少，由反射計4讀數(shù) 就得出材料在所測Cl頻段的反射率，將之輸入計算機(jī)6 (見圖7)存儲。相繼更換 不同頻段喇叭(C2、 X、 Ku)頻段喇叭，用同樣步驟操作測量材料在不同頻段的反射率， 并輸入計算機(jī)6，通過軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后得出待測材料從Cl Ku頻段的反射 率頻響曲線或數(shù)據(jù)。 本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)
如前所述，無論是暗室測量法或弧形框法都是在空間產(chǎn)生一平面波來模擬雷達(dá)波 進(jìn)行測量。但由于所占空間大，被測樣品面積也大(通常18X18cm2)，不適用于現(xiàn)場。
本項(xiàng)目研究成功的這種獨(dú)特的喇叭探頭，能將波導(dǎo)中傳輸?shù)碾姶挪úㄐ魏筒ㄗ杩?轉(zhuǎn)變成與自由空間平面波相近似，這樣在探頭口徑與待測目標(biāo)表面接觸處，電磁波的 反射率就相當(dāng)于暗室方法或弧形框方法測量得到的反射率，也就相當(dāng)於雷達(dá)波照射的 反射率。正是基於這種波阻抗變換功能的探頭，使得該測量儀具有小型、快速、便捷、 被測樣品面積小等優(yōu)點(diǎn)，十分適用于現(xiàn)場測量。
寬帶喇叭探頭結(jié)構(gòu)及其優(yōu)化設(shè)計
理想的喇叭探頭2要求波形轉(zhuǎn)換好、高次模含量低、匹配良好、頻帶寬、體積小 等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)用電磁場理論和數(shù)值計算并運(yùn)用電磁仿真ARCSO軟件分別設(shè)計出d、 C2、 X和Ku等4個波段的寬帶H面(即矩形波導(dǎo)的寬邊)展開的角錐喇叭探頭，其波阻抗 與平面波阻抗十分接近。該4只喇叭探頭的頻寬依次為Cl (3. 9-5. 85GHz)， C2 (5. 85-8. 2GHz), X (8-12. 4GHz)，和Ku (12-18GHz)，組合起來能覆蓋寬達(dá)3. 8-18GHz 的頻段。
圖3示出喇叭探頭立體圖，圖4為喇叭H面上的磁場分布圖，圖5為喇叭口徑面 上的電磁場分布。
圖8給出喇叭探頭電場分布的仿真結(jié)果；圖9為喇叭口徑處主模電場分布；圖 10為喇叭口徑處高次模電場分布?？梢钥闯鲈诶瓤趶教帲叽蚊哪芰恳戎髂?的能量小得多，對主模影響不大。另一方面，在喇叭口徑中間區(qū)域，主模的電場幅度 分布相當(dāng)均勻，類似于平面波，滿足預(yù)定的設(shè)計目標(biāo)。圖11給出X波段探頭喇叭的 具體尺寸例子。
權(quán)利要求
1.一種雷達(dá)吸波涂層吸收特性現(xiàn)場測量儀，包括一個喇叭探頭(2)，其特征在于所述的喇叭探頭(2)通過一個寬頻帶波導(dǎo)-同軸轉(zhuǎn)換接頭(3)，直接連接或經(jīng)電纜(5)連接一個含微波信號源的微波反射計(4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)吸波涂層吸收特性現(xiàn)場測量儀，其特征在于所述的喇 叭探頭(2)為寬帶H面展開的角錐喇叭。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雷達(dá)吸波涂層吸收特性現(xiàn)場測量儀，其特征在于所述的寬 帶H面展開的角錐喇叭探頭有Q、 C2、 X和Ku四種波段的喇叭探頭，該四種波 段喇叭探頭頻寬依次為C1: 3.9-5.85GHz， C2: 5.85-8.2GHz， X: 8-12.4GHz和 Ku: 12-18GHz，其組合起來能覆蓋寬達(dá)3.8-18GHz的頻段。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)吸波涂層吸收特性現(xiàn)場測量儀，其特征在于所述的含 微波信號源的微波反射計(4)采用中國電子科技集團(tuán)公司四十一研究所出品的 AV3626型帶微波信號源的微波反射計。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)吸波涂層吸收特性現(xiàn)場測量儀，其特征在于所述的含 微波信號源的微波反射計(5)連接一個計算機(jī)(6)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)吸波涂層吸收特性現(xiàn)場測量儀，其特征在于所述的計 算機(jī)(6)連接一個打印機(jī)(7)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雷達(dá)吸波涂層吸收特性現(xiàn)場測量儀。它包括一各種目標(biāo)上個喇叭探頭，喇叭探頭通過一個寬頻帶波導(dǎo)-同軸轉(zhuǎn)換接頭，直接連接或通各種目標(biāo)上過電纜連接一個含微波信號源的微波反射計。喇叭探頭為寬帶H面展開的角錐喇叭探頭。含微波信號源的微波反射計連接計算機(jī)。本發(fā)明適用于雷達(dá)吸波涂料和各種目標(biāo)上已經(jīng)涂覆的涂層的反射率的現(xiàn)場檢測以及涂層施工過程中的在線檢測和控制。
文檔編號G01N22/00GK101101267SQ200710042729
公開日2008年1月9日 申請日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者徐得名, 管紹朋, 鈕茂德, 顏錦奎 申請人:上海大學(xué)