本發(fā)明屬于電磁技術(shù)領(lǐng)域，特別是微波、毫米波材料行波抑制測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代無線電技術(shù)和雷達(dá)探測系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，極大地增強了戰(zhàn)爭中搜索和跟蹤目標(biāo)的能力，傳統(tǒng)的飛行器所受到的威脅越來越嚴(yán)重。對戰(zhàn)機而言，隱身能力的高低已成為提高生存能力，獲取不對稱作戰(zhàn)優(yōu)勢的必不可少的重要手段。當(dāng)電磁波掠入射到導(dǎo)體表面時，由于存在切向電場分量會在導(dǎo)體表面激勵起表面電流形成表面行波，當(dāng)表面電流遇到不連續(xù)處時，會向各個方向產(chǎn)生輻射，其中一部分成為后向散射場，這對雷達(dá)散射截面（RCS）具有不可忽視的貢獻(xiàn)。作為雷達(dá)吸波材料應(yīng)用基礎(chǔ)的一部分，準(zhǔn)確測量材料對于表面行波的抑制性能，特別是研究導(dǎo)體表面涂覆吸波材料對表面行波的影響，是雷達(dá)吸波材料的研制、減小飛行器雷達(dá)散射截面的研究的必要手段，具有越來越重要的現(xiàn)實意義。

目前常用的行波抑制性能測試方法存在測試材料表面行波激勵困難效率低、測試系統(tǒng)復(fù)雜、測試效率低、測試成本高及樣品加工制作要求高等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對雷達(dá)吸波材料的行波抑制性能測試需求，提出了一種新型的基于微帶平行板慢波結(jié)構(gòu)的吸波材料行波抑制測試方法，實現(xiàn)表面行波的高效激勵和準(zhǔn)確測試的方法，本發(fā)明方法能實現(xiàn)測試頻率范圍內(nèi)的連續(xù)掃頻測試，準(zhǔn)確測量吸波材料在不同頻率下的行波抑制性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種吸波材料行波抑制性能測試裝置，包括具有對稱結(jié)構(gòu)的行波產(chǎn)生和接收裝置1、能量信號傳輸系統(tǒng)2、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀3；

行波產(chǎn)生和接收裝置1包括第一同軸微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)11和第二同軸微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)12，第一微帶線結(jié)構(gòu)13、第二微帶線結(jié)構(gòu)14，第一平行板波導(dǎo)結(jié)構(gòu)15、第二平行板波導(dǎo)結(jié)構(gòu)16，第一平行板漸變波導(dǎo)段17、第二平行板漸變波導(dǎo)段18，慢波結(jié)構(gòu)和19金屬平板110構(gòu)成，金屬平板110為整個行波產(chǎn)生和接收變換裝置1的一個接地板；

信號能量傳輸系統(tǒng)2是由微波電纜21、22，功率放大器23、24組成；

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀3為信號源和接收機，提供測試信號發(fā)射和接收功能；

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀3的發(fā)射端口為測量系統(tǒng)提供測試激勵信號，經(jīng)過微波電纜21、功率放大器23和同軸微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)11連接；

測試電磁波信號經(jīng)同軸微帶轉(zhuǎn)換后饋入平行板慢波結(jié)構(gòu)，激勵形成表面行波；

吸波材料衰減后的信號經(jīng)過第二平行板漸變波導(dǎo)段18、第二平行板波導(dǎo)結(jié)構(gòu)16和微帶線結(jié)構(gòu)14、第二同軸微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)12饋入第二功率放大器24放大后，通過第二微波電纜22與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀3接收端口連接，實現(xiàn)幅相相參測量。

一種吸波材料行波抑制性能測試方法，步驟為：

1)行波產(chǎn)生測試裝置1放置在平穩(wěn)測試臺上，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀3經(jīng)過第一微波電纜21、第一功率放大器23和第一同軸微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)21連接；電磁能量通過第一電纜21和第一功率放大器23到達(dá)第一同軸微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)11，電磁波的模式通過第一同軸微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)11、第一微帶結(jié)構(gòu)13、第一平行板波導(dǎo)結(jié)構(gòu)15、第一平行板漸變波導(dǎo)段17和慢波結(jié)構(gòu)19，從TEM模轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)TEM模，然后又逐漸轉(zhuǎn)換為表面行波；表面行波能量又通過第二平行板漸變波導(dǎo)段18、第二平行板波導(dǎo)結(jié)構(gòu)16、第二微帶結(jié)構(gòu)14、第二同軸微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)12、第二功率放大器24和第二電纜22輸入到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀3中；

2)測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)矢量分析儀開機準(zhǔn)備，至少預(yù)熱30min；

3)預(yù)熱時間足夠后，將玻璃鋼或者聚四氟乙烯材料放置在金屬平板110上，進(jìn)行響應(yīng)校準(zhǔn)，S₂₁曲線大致為一條直線，得到S_21A；

4)測量標(biāo)準(zhǔn)樣品響應(yīng)：將標(biāo)準(zhǔn)樣品放置在金屬板110的待測位置區(qū)，利用水平儀定位；

5)將待測樣品放置在待測位置區(qū)，進(jìn)行測試，得到新的S21曲線。測得S_21B

6)將測得到的結(jié)果S_21B與S_21A做矢量相減，差值與樣品長度d做換算，得出單位距離，其振幅的衰減量，即衰減系數(shù)，計算過程如下：

式中，SC 為被測材料抑制系數(shù)，S_21A和S_21B分別是放置標(biāo)準(zhǔn)樣品和放置待測樣品后測得的傳輸系數(shù)，d為樣品長度。

行波產(chǎn)生和接收裝置1，是將行波產(chǎn)生和接收裝置一體化設(shè)計。信號接收傳感器采用了與行波產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)對稱的設(shè)計形式，該設(shè)計相對于用探針天線作為接收裝置的系統(tǒng)具有較高的增益，并有一定的接收方向性利于環(huán)境干擾信號的抑制，同時該結(jié)構(gòu)具有良好的阻抗匹配特性，且接收裝置自身結(jié)構(gòu)對表面行波場的干擾小，有利于提高測試精度；這種設(shè)計可有效提高系統(tǒng)的集成度和降低制造成本。

本發(fā)明在鋪設(shè)有吸波材料的空間中進(jìn)行測試。

本發(fā)明提出測試方法技術(shù)方案如圖1，采用在行波管領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的慢波結(jié)構(gòu)原理，將測試電磁波信號經(jīng)同軸微帶轉(zhuǎn)換后饋入平行板慢波結(jié)構(gòu)，激勵形成高質(zhì)量的表面行波，在表面行波傳播方向上的吸波材料樣品測試區(qū)后面安裝電磁信號接收傳感器，使用測量接收機分別測量樣品測試區(qū)空載（不放置任何測試樣品或標(biāo)準(zhǔn)樣品）狀態(tài)和放置待測吸波材料樣品兩種狀態(tài)下的傳輸響應(yīng)，采用比較法計算兩種狀態(tài)下的傳輸響應(yīng)，獲得待測吸波材料的行波抑制性能。

附圖說明

圖1技術(shù)方案圖。

圖2測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖3 系統(tǒng)實物圖。

圖4 系統(tǒng)實測圖。

具體實施方式

見見圖1、圖2，基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明設(shè)計構(gòu)建了一種新型雷達(dá)吸波材料行波抑制性能測試系統(tǒng)，測試系統(tǒng)包括具有對稱結(jié)構(gòu)的行波產(chǎn)生和接收裝置1、能量信號傳輸系統(tǒng)2、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀3。本發(fā)明在鋪設(shè)有吸波材料4的空間中進(jìn)行測試。。

行波產(chǎn)生和接收裝置1，是將行波產(chǎn)生和接收裝置一體化設(shè)計。信號接收傳感器采用了與行波產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)對稱的設(shè)計形式，該設(shè)計相對于用探針天線作為接收裝置的系統(tǒng)具有較高的增益，并有一定的接收方向性利于環(huán)境干擾信號的抑制，同時該結(jié)構(gòu)具有良好的阻抗匹配特性，且接收裝置自身結(jié)構(gòu)對表面行波場的干擾小，有利于提高測試精度；這種設(shè)計可有效提高系統(tǒng)的集成度和降低制造成本。裝置包括同軸微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)11、12，微帶線結(jié)構(gòu)13、14，平行板波導(dǎo)結(jié)構(gòu)15、16，平行板漸變波導(dǎo)段17、18，慢波結(jié)構(gòu)和19金屬平板110構(gòu)成，金屬平板110為整個行波產(chǎn)生和接收變換裝置1的一個接地板。

信號能量傳輸系統(tǒng)2是由第一微波電纜21、第二微波電纜22，第一功率放大器23、第二功率放大器24組成。

信號源和接收機采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀3提供測試信號發(fā)射和接收功能，發(fā)射端口為測量系統(tǒng)提供測試激勵信號，經(jīng)過第一微波電纜21、第一功率放大器23和第一同軸微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)11連接；吸波材料衰減后的信號由同軸微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)第二12饋入第二功率放大器24放大后，通過第二微波電纜22與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀3接收端口連接，實現(xiàn)幅相相參測量。

一種吸波材料行波抑制性能測試方法，步驟為：

1)行波產(chǎn)生測試裝置1放置在平穩(wěn)測試臺上，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀3經(jīng)過第一微波電纜21、第一功率放大器23和第一同軸微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)21連接；電磁能量通過第一電纜21和第一功率放大器23到達(dá)第一同軸微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)11，電磁波的模式通過第一同軸微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)11、第一微帶結(jié)構(gòu)13、第一平行板波導(dǎo)結(jié)構(gòu)15、第一平行板漸變波導(dǎo)段17和慢波結(jié)構(gòu)19，從TEM模轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)TEM模，然后又逐漸轉(zhuǎn)換為表面行波；表面行波能量又通過第二平行板漸變波導(dǎo)段18、第二平行板波導(dǎo)結(jié)構(gòu)16、第二微帶結(jié)構(gòu)14、第二同軸微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)12、第二功率放大器24和第二電纜22輸入到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀3中；

2)測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)矢量分析儀開機準(zhǔn)備，至少預(yù)熱30min；

3)預(yù)熱時間足夠后，將玻璃鋼或者聚四氟乙烯材料放置在金屬平板110上，進(jìn)行響應(yīng)校準(zhǔn)，S₂₁曲線大致為一條直線，得到S_21A；

4)測量標(biāo)準(zhǔn)樣品響應(yīng)：將標(biāo)準(zhǔn)樣品放置在金屬板110的待測位置區(qū)，利用水平儀定位；

5)將待測樣品放置在待測位置區(qū)，進(jìn)行測試，得到新的S21曲線。測得S_21B

6)將測得到的結(jié)果S_21B與S_21A做矢量相減，差值與樣品長度d做換算，得出單位距離，其振幅的衰減量，即衰減系數(shù)，計算過程如下：

式中，SC 為被測材料抑制系數(shù)，S_21A和S_21B分別是放置標(biāo)準(zhǔn)樣品和放置待測樣品后測得的傳輸系數(shù)，d為樣品長度。

本發(fā)明采用慢波結(jié)構(gòu)產(chǎn)生表面行波，電磁波通過同軸微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、微帶結(jié)構(gòu)、平行板波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、平行板漸變波導(dǎo)段和慢波結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)，其模式從TEM模轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)TEM模，然后又逐漸轉(zhuǎn)換為表面行波，這種結(jié)構(gòu)能夠獲得較純凈的表面波，獲得的測試結(jié)果準(zhǔn)確，實測圖見圖3、圖4。

見圖3 ，系統(tǒng)測試曲線圖中：曲線為參考基準(zhǔn)線，該曲線為金屬平板110上放置聚四氟乙烯材料時，由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試獲得的S21響應(yīng)參數(shù)曲線；曲線為吸波材料的S21響應(yīng)曲線，該曲線為金屬平板110上放置吸波材料時，由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試獲得的S21響應(yīng)參數(shù)曲線；測試頻率范圍為：1-12GHz；被測材料抑制系數(shù)由式（1）計算獲得。

見圖4，系統(tǒng)重復(fù)性測試曲線圖，圖中：曲線為吸波材料的S21響應(yīng)曲線，該曲線為每隔10分鐘分次在金屬平板110上放置同一片吸波材料，由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試獲得的該吸波材料每次的S21響應(yīng)參數(shù)曲線，以驗證測試系統(tǒng)的重復(fù)性和穩(wěn)定性；測試頻率范圍為：1-12GHz。

本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單而且集成度很高，系統(tǒng)具有極強的穩(wěn)定性，能有效的控制環(huán)境變量影響。

本發(fā)明對于加載標(biāo)準(zhǔn)樣品的情況使用響應(yīng)校準(zhǔn)，便可以以加載標(biāo)準(zhǔn)樣品的情況作為基準(zhǔn)，然后對加載待測樣品的情況進(jìn)行測試，得到材料對行波的抑制效果。