[發明專利]一種毫米波\亞毫米波多頻段口徑共用全息緊縮場系統

有效

• 申請號: 201210041618.3
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN102590641A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 李志平;武建華;許鼎;王正鵬
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

技術領域

本發明涉及毫米波/亞毫米波緊縮場技術，特別涉及一種毫米波/亞毫米波多頻段口徑共用全息緊縮場，其主要應用于室內毫米波/亞毫米波天線測試，可以滿足多個毫米波/亞毫米波頻段的天線及目標測試需要。

背景技術

隨著毫米波/亞毫米波技術的快速發展，毫米波/亞毫米波天線測試的需求日益迫切。傳統的近場，室外遠場在毫米波測試方面均存在難以克服的缺陷。緊縮場技術在毫米波天線測試技術中具有不可替代的重要作用。傳統反射面天線受制于機械加工精度的限制，很難應用于亞毫米頻段。1997年芬蘭赫爾辛基大學的Jusi?Tuovinen等基于計算數字全息技術提出了全息緊縮場，將饋源發出的球面波經計算數字全息生成的條紋衍射校正成平面波。由于全息緊縮場對孔徑條紋制造要比反射面精度要求低一個數量級，并可采用印刷電路版工藝、造價相對低廉，結構輕便、便于拆裝運輸，非常適合于毫米波/亞毫米波天線的測量。目前全息緊縮場的主要問題在于工作頻帶較窄，一般在10％以內，很大程度限制了全息緊縮場的應用。

發明內容

本發明的目的在于：提出一種毫米波/亞毫米波多頻段口徑共用全息緊縮場系統，在使用相同全息口徑透射面時，通過改變饋源系統，可以工作于多個頻段，不局限于某個特定頻段。

本發明為了達到上述發明目的采用如下技術方案：

一種毫米波/亞毫米波多頻段口徑共用全息緊縮場，該緊縮場主要由多頻段饋源系統，全息口徑透射面組成。在使用相同全息口徑透射面時，通過改變饋源系統，可以工作于多個頻段，不局限于某個特定頻段。

其中，多頻段饋源系統，饋源的位置，饋源的照射角，饋源的極化方向是可調的。

其中，饋源工作于中心頻率時距離全息口徑透射面的位置可自由設定設為l₁，其它頻段的饋源位置由廣義相似性原理確定。當工作頻段為中心頻率的N倍時，饋源距離全息口徑透射面的位置為Nl₁。

其中，饋源的照射角隨頻段不同而不同，工作在最低頻段的饋源照射角為A₁，隨著工作頻段的降低，饋源照射角分別為A₂...A_n-1，工作在最高頻段的饋源照射角為A_n，高頻段饋源照射角較小，低頻段饋源照射角較大。

其中，饋源3dB波束寬度隨頻段不同而不同，饋源3dB波束寬度與饋源與全息口徑透射面上下邊緣連線所確定的張角相同。

本發明基于電磁學廣義相似性原理，將傳統單頻段窄帶工作的全息緊縮場擴展為多頻段全息緊縮場。

由Maxwell方程可嚴格導出電磁學相似原理，求解問題的電尺寸保持恒定，則電磁場分布嚴格相似。口徑天線的近區輻射，若滿足近軸條件，電尺寸變化時滿足漸進廣義相似性。口徑輻射的漸近廣義相似性為：在近軸條件下①在波長λ恒定，而口徑尺寸D增加N倍時，在z(沿電場波傳播方向觀察面距離口徑距離)改變為N²z的觀察面上，近場的相對分布近似不變。越近軸，近似程度越高；②在口徑尺寸D恒定，而波長λ縮小N倍時，在z改變為Nz的觀察面上，近場的相對分布近似不變。越近軸，近似程度越高。如圖1所示，經饋電位置調整后多頻段的系列饋源，與虛擬平面波在口徑面內干涉條紋具有漸近廣義相似性，即可共用同一全息口徑。圖1中，X，Y為坐標軸指示，分別指示x坐標和y坐標；虛線為全息緊縮場的虛擬干涉波，夾角θ為虛擬入射波與x軸的夾角，b_c全息口徑透射面的口徑尺寸。d₀為全息口徑透射面中心距離x軸的距離，d₁，d₂，...d_n為不同頻段饋源距離全息口徑透射面的距離，y′為全息口徑透射面上的任意一點。簡單證明如下：