[發明專利]基于Van Atta陣的介電常數測量系統和方法

有效

• 申請號: 202011152603.5
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN111983330B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 丁亮;鄭月軍;陳強;肖科;付云起;柴舜連
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本申請涉及一種基于Van Atta陣的介電常數測量系統和方法。所述系統包括測量天線陣、Van Atta陣和介電常數計算設備。測量天線陣設置在Van Atta陣的遠場區，用于發射測量信號和接收測量信號經待測物作用和Van Atta陣反射后的反射信號。Van Atta陣與測量天線陣相對設置，口徑大于待測物直徑，工作頻率和極化方式根據測量信號設置，回溯方向圖覆蓋測量天線陣。介電常數計算設備根據接收到的反射信號計算待測物的介電常數。上述系統利用Van Atta陣的電磁波回溯功能，自動將經待測物作用的測量信號反射回測量天線陣，可確保測量天線陣處接收到的反射信號的能量和信噪比，提高測量精度及其穩定性。

技術領域

本申請涉及介電常數測量技術領域，特別是涉及一種基于Van Atta陣的介電常數測量系統和方法。

背景技術

復介電常數是物質重要的電磁參數，體現了物質存儲和消耗電磁能量的能力，是物質固有的特性之一。不同的物質、不同的物質狀態或者不同的物質成分均會體現在復介電常數上，科學研究和工程應用中通常通過測量復介電常數來獲取物質的相關信息，包括形狀、內部結構、組成成分及性質變化等。

一般來說，對待測物進行復介電常數測量時，不能破壞待測物本身的結構，因此通常采用天線陣列對待測物進行測量。具體地，如圖1所示，通過發射天線（陣列）發射測量信號，再由接收天線（陣列）接收經待測物體作用后的測量信號，并根據接收天線（陣列）收到的信號通過算法求解待測物的復介電常數。由于待測物的材料和結構差異，其對測量信號的作用方式各不相同；而在使用逆散射問題求解待測物的介電常數時，信號能量和信噪比直接影響計算精度。因此針對不同待測物如何選擇最佳的接收天線（陣列）設置方式以提高信號能量和信噪比，進而提高介電常數測量結果的精度是目前介電常數測量系統面臨的重要問題。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠提高并穩定介電常數測量結果的一種基于Van Atta陣的介電常數測量系統和方法。

一種基于Van Atta陣的介電常數測量系統，包括測量天線陣、VanAtta陣和介電常數計算設備。

測量天線陣設置在VanAtta陣的遠場區，用于使用預設的頻率和極化方式發射測量信號，以及接收測量信號經待測物作用和VanAtta陣反射后的反射信號，并將反射信號發送至介電常數計算設備。

VanAtta陣與測量天線陣相對設置，VanAtta陣的口徑大于待測物的直徑，VanAtta陣的工作頻率和極化方式根據測量信號設置，Van Atta陣的回溯方向圖覆蓋測量天線陣。

介電常數計算設備與測量天線陣連接，接收測量天線陣發送的測量信號的反射信號，根據反射信號計算待測物的介電常數。

其中一個實施例中還包括測量天線陣開關陣列，用于控制測量天線陣中天線的發射測量信號的時間。

其中一個實施例中，介電常數計算設備包括矢量網絡分析儀和介電常數計算單元，介電常數計算單元預裝有基于逆散射算法的介電常數計算軟件，介電常數計算軟件根據矢量網絡分析儀的輸出計算待測物的介電常數。

其中一個實施例中，VanAtta陣的陣元采用低剖面結構。

其中一個實施例中，測量天線陣包括用于接收反射信號的探頭。

一種基于Van Atta陣的介電常數測量方法，使用上述任意一個實施例中所述的系統測量放置在VanAtta陣的遠場區的待測物的介電常數，所述方法包括：

使用測量天線陣以預設的頻率、極化方式和持續時長發射測量信號。

使用介電常數計算設備接收測量天線陣發送的測量信號的反射信號，根據反射信號計算待測物的介電常數。