手持式吸波材料反射率測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及吸波材料反射率測(cè)量領(lǐng)域，尤其是一種在保證測(cè)試精度的同時(shí)，能減 小測(cè)試空間與操作復(fù)雜度，并適用于對(duì)已涂覆于金屬表面的吸波材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的手持 式吸波材料反射率測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著高新技術(shù)的飛速發(fā)展，吸波材料獲得了日益廣泛的應(yīng)用。要深入研究吸波材 料就需要我們找到一種能較為準(zhǔn)確的衡量吸波材料吸波性能的方法，常用的測(cè)試吸波材料 反射率的方法有 RAM (Radar Absorbing Material)反射率遠(yuǎn)場(chǎng) RCS (Rader Cross Section) 測(cè)試法、RAM反射率樣板空間平移測(cè)試法、RAM反射率弓形測(cè)試法等，其中，弓形測(cè)試法是被 國(guó)內(nèi)外推薦測(cè)試吸波材料的主要方法，圖1所示為弓形法的示意圖。
[0003] 弓形測(cè)試法適合在微波暗室或一般實(shí)驗(yàn)室里，以掃頻方式，測(cè)試RAM反射率。弓形 法測(cè)試系統(tǒng)的工作原理是：由于吸波材料的吸波性能在不同的極化方式和不同入射角下是 不同的，在測(cè)試時(shí)發(fā)射天線和接收天線工作在同一極化方式。設(shè)計(jì)弓形框架，以調(diào)節(jié)入射和 接收角度。調(diào)整樣板支架，使標(biāo)準(zhǔn)板成水平狀態(tài)并處于弓形框圓心，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)板反射，然后 用RAM樣板取代標(biāo)準(zhǔn)板，測(cè)量RAM樣板的反射，即可得RAM樣板的反射率。
[0004] 對(duì)于傳統(tǒng)的弓形測(cè)試法而言，采用寬帶喇叭天線作為收、發(fā)天線。基于這種方式存 在以下幾點(diǎn)不足：1、喇叭天線以及起支撐作用的弓形架及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)成本高，體積大，質(zhì)量 重，安裝調(diào)試較為復(fù)雜，且收、發(fā)天線定位角度的準(zhǔn)確性較差；2、待測(cè)樣板需放置在均勻平 面波區(qū)域，而喇叭天線輻射的平面波區(qū)域位于輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)；同時(shí)收、發(fā)天線之間經(jīng)由材料反 射路徑的距離R需滿足以下條件：
[0006] 其中，D為喇叭口徑最大尺寸，λ_為測(cè)試最高頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)。由于喇叭天線口 徑較大，其輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)距離天線較遠(yuǎn)，導(dǎo)致測(cè)試所需空間較大；3、發(fā)射天線距離待測(cè)樣板較 遠(yuǎn)，其發(fā)出的電磁波一部分照射在待測(cè)樣板上，另一部分經(jīng)測(cè)試系統(tǒng)周圍地面的來(lái)回反射 會(huì)產(chǎn)生較大的干擾信號(hào)，因此需在測(cè)試系統(tǒng)周圍的地面上鋪設(shè)一層高性能吸波材料，以減 小測(cè)試系統(tǒng)的背景反射，這也增大了測(cè)試空間與成本；4、當(dāng)待測(cè)吸波材料已涂覆到導(dǎo)彈、飛 機(jī)及艦船上時(shí)，傳統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行測(cè)試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提出一種手持式吸波材料反射率測(cè)量裝置，采用新型雙對(duì)踵結(jié) 構(gòu)Vivaldi天線來(lái)替代傳統(tǒng)弓形法中的喇叭天線作為收、發(fā)天線，以減小測(cè)試空間與操作 復(fù)雜度，降低背景反射對(duì)測(cè)試精度的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品板或已涂覆于金屬表面的吸波材料 在遠(yuǎn)場(chǎng)條件下的反射率現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種手持式吸波材料反射率測(cè)量裝置，包括：金 屬測(cè)試平臺(tái)、金屬測(cè)試平臺(tái)上方的待測(cè)樣板或標(biāo)準(zhǔn)樣板、待測(cè)樣板或標(biāo)準(zhǔn)樣板上方的支撐 罩，支撐罩內(nèi)部的弓形導(dǎo)軌、包括作為接收天線和發(fā)射天線的近場(chǎng)聚焦天線，位于接收天線 和發(fā)射天線之間的吸波隔板，與所述接收天線和發(fā)射天線分別固定連接的在所述弓形導(dǎo)軌 上滑動(dòng)的滑塊，位于弓形導(dǎo)軌中軸線的可調(diào)節(jié)高度的升降桿，一端和滑塊鉸接、另一端在弓 形導(dǎo)軌中軸線上鉸接在一起的等長(zhǎng)的并由升降桿帶動(dòng)一同升降的推拉桿，支撐罩外部的和 所述近場(chǎng)聚焦天線通過(guò)微波電纜連接的收發(fā)模塊，所述近場(chǎng)聚焦天線的天線介質(zhì)基板垂直 于入射平面，所述天線介質(zhì)基板垂直于弓形導(dǎo)軌所在平面且沿弓形導(dǎo)軌的徑向設(shè)置；
[0009] 作為優(yōu)選方式，所述接收天線和發(fā)射天線為雙對(duì)踵結(jié)構(gòu)Vivaldi天線，所述天線 包括介質(zhì)基板、T型微帶功分器，所述T型微帶功分器的兩路微帶線輸出分別連接兩個(gè)微帶 線到平行雙線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，并向右擴(kuò)展形成兩個(gè)關(guān)于天線中心軸線對(duì)稱的對(duì)踵結(jié)構(gòu)，所述T 型微帶功分器、微帶線到平行雙線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)和對(duì)踵結(jié)構(gòu)均位于介質(zhì)基板25上下兩側(cè)；通 過(guò)對(duì)踵結(jié)構(gòu)后，平行雙線的一饋線轉(zhuǎn)換成指數(shù)漸變的附著于介質(zhì)基板上側(cè)的外脊及內(nèi)脊， 平行雙線的另一饋線轉(zhuǎn)換成指數(shù)漸變的附著于介質(zhì)基板下側(cè)的外脊及內(nèi)脊；兩外脊的外側(cè) 均有波紋邊緣結(jié)構(gòu)，兩外脊末端連線的中點(diǎn)處連接有一基板延伸半圓。
[0010] 作為優(yōu)選方式，構(gòu)成所述內(nèi)脊及外脊的四條指數(shù)漸變曲線為指數(shù)曲線加上常數(shù)修 正部分，它們滿足方程：
[0011] 內(nèi)脊：y(x) = ± (-0· 5*Sl*exp(kl*x)+0. 5*Wl+0. 5*Sl+0. 5*W2) (0 彡 x 彡 LI)
[0012] 外脊：y (x) = ± (0· 5*Sl*exp (k2*x) -0· 5*W1_0. 5*Sl+0. 5*W2) (0 彡 x 彡 L2)其 中y表示與所述天線中心軸線的垂直距離，x表示延x軸方向離所述平行雙線末端的距離； S1為指數(shù)曲線系數(shù)，W1為連接對(duì)踵結(jié)構(gòu)的微帶線導(dǎo)帶寬度，W2為所述兩個(gè)對(duì)踵結(jié)構(gòu)的間 距，Ll、L2分別為內(nèi)脊、外脊的長(zhǎng)度，kl、k2分別為內(nèi)脊、外脊的指數(shù)曲線漸變率，其大小決 定著指數(shù)曲線的彎曲程度。
[0013] 作為優(yōu)選方式，所述T型微帶功分器為等幅同相輸出，輸入端特性阻抗為50 Ω，兩 輸出端特性阻抗均為1〇〇 Ω，所述T型微帶功分器的分支連接處有一開(kāi)向輸入端的等腰三 角形槽，以獲得更好的匹配。
[0014] 作為優(yōu)選方式，所述微帶線到平行雙線轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)為：微帶線的導(dǎo)帶等寬地過(guò)渡到 平行雙線其中一饋線，微帶線的地指數(shù)漸變地過(guò)渡到與導(dǎo)帶等寬的平行雙線另一饋線。
[0015] 作為優(yōu)選方式，所述升降桿為螺紋桿，與位于弓形導(dǎo)軌中點(diǎn)的螺紋孔配合。
[0016] 作為優(yōu)選方式，所述收發(fā)模塊包括程控計(jì)算機(jī)、與所述程控計(jì)算機(jī)通過(guò)LAN 口進(jìn) 行連接的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和收、發(fā)射天線之間通過(guò)微波電纜進(jìn)行連 接。
[0017] 作為優(yōu)選方式，所述程控計(jì)算機(jī)和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀替換為：頻率源、檢波器、DSP 開(kāi)發(fā)板、與DSP開(kāi)發(fā)板連接的觸摸屏，頻率源的輸出連接發(fā)射天線，檢波器的輸入連接接收 天線，DSP開(kāi)發(fā)板用于控制頻率源和檢波器，觸摸屏用于輸入指令和輸出結(jié)果。
[0018] 作為優(yōu)選方式，所述弓形導(dǎo)軌和推拉桿的表面、支撐罩內(nèi)壁涂有吸波涂層。
[0019] 作為優(yōu)選方式，支撐罩的底部設(shè)有4個(gè)支撐腳。
[0020] 本發(fā)明所述的手持式吸波材料反射率測(cè)量裝置工作時(shí)，先后將支撐腳的底部分別 貼緊標(biāo)準(zhǔn)樣板（良導(dǎo)體平面）和待測(cè)樣板的表面，測(cè)試它們的反射，采用"中華人民共和國(guó) 國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)，雷達(dá)吸波材料反射率測(cè)試方法，GJB 2038-94"中"弓形法"來(lái)求解RAM樣板 的反射率，即在某一給定頻率和極化條件下，通過(guò)測(cè)量電磁波以某一角度從同一方向、同一 功率密度入射到被測(cè)樣板與同尺寸良導(dǎo)體平面二者上的反射功率之比，即可得到被測(cè)樣板 的反射率，見(jiàn)公式（1):
[0022] 其中，Γ為待測(cè)樣板的反射率，Pa為待測(cè)樣板的反射功率，為良導(dǎo)體平面的反射 功率。
[0023] 實(shí)際測(cè)量中，并不直接測(cè)量反射功率，而是通過(guò)分別測(cè)量待測(cè)樣板和良導(dǎo)體平面 反射功率與同一參考功率的比值來(lái)得到反射率，
[0026] 其中，匕為與發(fā)射信號(hào)成正比的參考信號(hào)功率，Γ 3為待測(cè)樣板的反射功率與參考 信號(hào)功率之比，為良導(dǎo)體平面的反射功率與參考信號(hào)功率之比。待測(cè)樣板的反射率