[發明專利]一種超寬頻帶平面波生成系統

有效

• 申請號: 202110493566.2
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113219244B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 王正鵬;蘇瑞
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02;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: 安麗;顧煒

本發明涉及一種超寬頻帶平面波生成系統，該系統由一個反射式緊縮場和一個天線陣列式平面波生成器組成，反射式緊縮場主要覆蓋高頻段，天線陣列式平面波生成器主要覆蓋低頻段。反射式緊縮場和天線陣列式平面波生成器均布置于同一個暗室空間內，顯著提升暗室利用效率。

技術領域

本發明涉及微波測量領域，具體涉及一種超寬頻帶平面波生成系統。

背景技術

目前，遠場，緊縮場，天線陣列式平面波生成器常用于微波測量領域中。遠場技術用有較簡單的測試結構以及較大的空間范圍，能夠測量的頻率范圍較大，低頻相對與其它場地能夠做到更低，高頻也能夠做到幾十GHz。但是相應的滿足遠場條件，在測量的時候，探測天線與被測設備之間的距離較遠，因此，在使用遠場測量時，需要較大的場地，所以需要較高的占地成本和建設成本。緊縮場技術能夠較好的等效遠場，既能滿足遠場的測試條件，相對遠場也能夠大大的減少測試空間，緊縮場增加饋源和反射面系統，使得球面波在較短的距離轉換位平面波，但是在頻率方面，低頻受到反射面大小的限制，無法做到太低，且測量越低的頻率，所需的反射面越大，需要較高的經濟投入和嚴苛的工程建設要求。天線陣列式平面波產生器是目前較為創新的一種方法，通過向天線陣面加調相網絡，為陣列單元配置不同權值，從而能夠較近的距離內將球面波轉換為平面波。這樣能夠將緊縮場中的饋源和反射面替代，進一步降低暗室的尺寸與造價。但是現有的天線陣列式平面波生成器的頻率范圍和帶寬受限于天線單元間距和調相網絡價格，一般只支持6GHz以下的帶內頻段，且上述測試系統需要較高的場地要求，或者測試的頻率范圍受限。

發明內容

本發明技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種在較小的測試場地里，能夠完成超寬頻帶測量的平面波生成系統，這樣能夠在一個場地里完成更寬頻帶的測量，降低場地成本和建設成本，可以實現高頻段和低頻段設備同時測量，提升測試效率。也更方便測試人員的測量。在低頻段采用天線陣列式平面波生成器能夠降低地面的鏡像反射對靜區質量影響，提高測試質量。

本發明的構思如下：反射式緊縮場的頻率測量范圍由反射面的大小及加工精度決定，低頻受反射面大小的影響，反射面無法做大，故低頻無法做到太低，且在低頻時，地面的鏡像反射對靜區的質量影響較大，測量誤差較大；而天線陣列式平面波生成器頻率范圍和帶寬受限于天線單元間距和調相網絡價格，一般只支持6GHz以下的帶內頻段。綜合上述缺陷，可以通過將反射式緊縮場和天線陣列式平面波生成器組合，可以滿足更寬的頻率測量要求。

本發明采用的技術方案為：一種超寬頻帶平面波生成系統，該系統由一個反射式緊縮場和一個天線陣列式平面波生成器組成，反射式緊縮場和天線陣列式平面波生成器均布置于同一個暗室空間內，暗室的形狀可以是標準型，也可以是異形，便于安裝天線陣列式平面波生成器，這樣能夠顯著提升暗室空間利用率；反射式緊縮場的反射面可以是旋轉拋物面單反射面也可以是多反射面，反射式緊縮場饋源位置可以是正饋或角饋；天線陣列式平面波生成器可以是均勻平面陣也可以是非均勻平面陣。反射式緊縮場和天線陣列式平面波生成器布局可以是反射式緊縮場投影面法線和天線陣列式平面波生成器口面法線互相垂直的，也可以是反射式緊縮場和天線陣列式平面波生成器相互正對的，兩種布局方式中，靜區中心位置均重合，測量過程中能共用同一個轉臺系統；緊縮場主要覆蓋高頻段，天線陣列式平面波生成器主要覆蓋低頻段。高頻段和低頻段的劃分由反射式緊縮場的反射面尺寸決定，具體劃分頻率的波長等于反射面投影面積開根號的1/10～1/20。當頻率的波長低于劃分頻率的波長為高頻段，當頻率的波長高于劃分頻率的波長為低頻段。反射式緊縮場覆蓋高頻段，直至受反射面形面精度所限達到整個系統的最高工作頻率；天線陣列式平面波生成器覆蓋低頻段，使得本系統能夠實現超寬頻帶平面波生成。天線陣列式平面波生成器口面面積小于等于反射面投影面積的1.5倍，天線陣列式平面波生成器的靜區尺寸為反射式緊縮場靜區尺寸的0.5～1倍。

反射式緊縮場的反射面在其口面處的投影面中心距離靜區中心是反射面投影面積開根號得到長度的1.5～2.5倍；天線陣列式平面波生成器中心距離靜區中心是其口面面積開根號得到的長度的1.2～2.5倍。