一種用于測(cè)量材料在太赫茲波段極化特性的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太赫茲技術(shù)，特別是一種用于測(cè)量材料在太赫茲波段極化特性的方法 和系統(tǒng)。 技術(shù)背景
[0002] 目前用于測(cè)量材料在太赫茲波段極化特性所采用的方法是在接收端使用檢波方 式，發(fā)射端發(fā)射具有線(xiàn)極化的高斯波束模式實(shí)現(xiàn)，其組成如圖1-2所示。
[0003] 采用檢波方式實(shí)現(xiàn)存在幾個(gè)缺點(diǎn)：一是檢波器只能獲得太赫茲波的幅度信息，而 相應(yīng)的相位信息將丟失，這樣只能計(jì)算出太赫茲波通過(guò)材料的極化旋轉(zhuǎn)特性，而不能測(cè)量 它對(duì)不同偏振的相位響應(yīng)特性；二是檢波器的噪聲較高，靈敏度差，不能用于測(cè)量極化損失 小或者吸收損耗大的材料；三是測(cè)量精度不高，由于此種方案的校準(zhǔn)方法簡(jiǎn)單，不能精確較 準(zhǔn)由于水平（V)、垂直（H)兩路不一致所導(dǎo)致的測(cè)量誤差，致使測(cè)量精度差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提出一種用于測(cè)量材料在太赫茲波段極化特性的方法和系統(tǒng)，采用正交模 式變換器將接收到的正交信號(hào)進(jìn)行分離，并利用超外差技術(shù)檢測(cè)接收的正交信號(hào)幅度與相 位；與傳統(tǒng)的方法不同的是，本發(fā)明采用正交采樣的方式對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行采集，同時(shí) 利用校準(zhǔn)算法將正交模式變換器的交叉極化、正交接收兩路信號(hào)的幅度相位不一致進(jìn)行校 準(zhǔn)，從而在很大程度上消除它們的影響，大大的提高了測(cè)量的精度與動(dòng)態(tài)范圍。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 一種用于測(cè)量材料在太赫茲波段極化特性的方法，其特征在于步驟如下： 采用正交采樣的方式對(duì)所接收的正交信號(hào)進(jìn)行采集，同時(shí)利用校準(zhǔn)算法將正交模式變 換器（0MT)的交叉極化、正交接收兩路信號(hào)的幅度相位不一致進(jìn)行校準(zhǔn)；經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后，在測(cè) 量待測(cè)材料時(shí)，根據(jù)校準(zhǔn)后的參數(shù)計(jì)算出經(jīng)過(guò)待測(cè)材量后的幅度和相位，從而得出待測(cè)材 料對(duì)于所測(cè)量的太赫波的極化特性。
[0006] 上述方法中涉及的校準(zhǔn)算法具體如下： 假定垂直極化通道（V通道)接收的信號(hào)為％，水平極化通道（H通道)接收的信號(hào)為％ ，它們的表達(dá)式為式（1)所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于測(cè)量材料在太赫茲波段極化特性的方法，其特征在于步驟如下：采用正交 采樣的方式對(duì)所接收的正交信號(hào)進(jìn)行采集，同時(shí)利用校準(zhǔn)算法將正交模式變換器的交叉極 化、正交接收兩路信號(hào)的幅度相位不一致進(jìn)行校準(zhǔn)；經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后，在測(cè)量待測(cè)材料時(shí)，根據(jù) 校準(zhǔn)后的參數(shù)計(jì)算出經(jīng)過(guò)待測(cè)材量后的幅度和相位，從而得出待測(cè)材料對(duì)于所測(cè)量的太赫 波的極化特性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測(cè)量材料在太赫茲波段極化特性的方法，其特征在 于：采集到的信號(hào)包括垂直極化通道即V通道接收的信號(hào)為兮，水平極化通道即H通道接 收的信號(hào)為％％和'%的表達(dá)式為式（1)所示：
式中AV、AH表示幅度，# v、# H表示相位，表示V通道、H通道不平衡導(dǎo)致的幅度差， &表示V、H通道的相差，Iijr^表示H通道泄露到V通道的信號(hào)強(qiáng)度，%_^表示V通道泄 露到H通道的信號(hào)強(qiáng)度，為^I表示V通道與H通道泄露信號(hào)的相位。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測(cè)量材料在太赫茲波段極化特性的方法，其特征在 于所述校準(zhǔn)算法具體如下： 發(fā)射端采用線(xiàn)極化的高斯波束，在未加入被測(cè)材料的情況下，校準(zhǔn)過(guò)程如下： ① 發(fā)射端發(fā)射垂直極化信號(hào)，接收端的水平有用信號(hào)各）為〇,代入式（1)， 得此時(shí)接收機(jī)接收的水平信號(hào)即為垂直到水平泄露：
② 發(fā)射端發(fā)射水平極化的信號(hào)，接收端的垂直有用信號(hào)為〇,代入式 (1)，得此時(shí)接收機(jī)接收的垂直信號(hào)即為水平到垂直泄露：
聯(lián)立（2)、（3)、（4)、（5)式解出（1)式中的未知參數(shù)； 經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后，在測(cè)量待測(cè)材料時(shí)，根據(jù)校準(zhǔn)后的參數(shù)計(jì)算出經(jīng)過(guò)待測(cè)材量后的木、尤 、各、士，從而可以計(jì)算出材料對(duì)于所測(cè)量的太赫波的極化特性。
4. 適用于權(quán)利要求1所述方法的一種用于測(cè)量材料在太赫茲波段極化特性的系統(tǒng)，其 特征在于：整體由發(fā)射端和接收端組成，接收端包括正交信號(hào)接收單元、V信號(hào)檢測(cè)單元、 H信號(hào)檢測(cè)單元、本振倍頻鏈和信號(hào)處理單元，正交信號(hào)接收單元采用正交模式變換器將信 號(hào)分為V信號(hào)與H信號(hào)，然后采用超外差形式對(duì)V信號(hào)、H信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，本振倍頻鏈的輸 出端分別連接至V信號(hào)檢測(cè)單元和H信號(hào)檢測(cè)單元，V信號(hào)檢測(cè)單元的輸出端和H信號(hào)檢 測(cè)單元的輸出端均連接至信號(hào)處理單元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于測(cè)量材料在太赫茲波段極化特性的系統(tǒng)，其特征在 于：所述本振倍頻鏈包括本振源、若干個(gè)倍頻器和功分器，若干個(gè)倍頻器依次串聯(lián)，本振源 的輸出端連接至串聯(lián)的倍頻器的輸入端，串聯(lián)的倍頻器的輸入端的輸出端連接至功分器， 功分器的輸出端分別連接至V信號(hào)檢測(cè)單元和H信號(hào)檢測(cè)單元。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于測(cè)量材料在太赫茲波段極化特性的系統(tǒng)，其特征在 于：所述V信號(hào)檢測(cè)單元包括諧波混頻器一、低噪放模塊一、濾波器一和衰減器一，諧波混 頻器一的輸出端連接至低噪放模塊一，低噪放模塊一的輸出端連接至濾波器一，濾波器一 的輸出端連接至衰減器一，衰減器一的輸出端連接至信號(hào)處理單元；所述正交模式變換器 的輸出端和功分器的輸出端均連接至V信號(hào)檢測(cè)單元的諧波混頻器一。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于測(cè)量材料在太赫茲波段極化特性的系統(tǒng)，其特征在 于：所述H信號(hào)檢測(cè)單元包括諧波混頻器二、低噪放模塊二、濾波器二和衰減器二，諧波混 頻器二的輸出端連接至低噪放模塊二，低噪放模塊二的輸出端連接至濾波器二，濾波器二 的輸出端連接至衰減器二，衰減器二的輸出端連接至信號(hào)處理單元；所述正交模式變換器 的輸出端和功分器的輸出端均連接至H信號(hào)檢測(cè)單元的諧波混頻器二。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于測(cè)量材料在太赫茲波段極化特性的方法和系統(tǒng)，采用正交模式變換器對(duì)所接收的正交信號(hào)進(jìn)行采集，同時(shí)利用校準(zhǔn)算法將正交模式變換器的交叉極化、正交接收兩路信號(hào)的幅度相位不一致進(jìn)行校準(zhǔn)；經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后，在測(cè)量待測(cè)材料時(shí)，根據(jù)校準(zhǔn)后的參數(shù)計(jì)算出經(jīng)過(guò)待測(cè)材量后的幅度和相位，從而得出待測(cè)材料對(duì)于所測(cè)量的太赫波的極化特性；本發(fā)明在很大程度上消除影響，大大的提高了測(cè)量的精度與動(dòng)態(tài)范圍。
【IPC分類(lèi)】G01N21-3581
【公開(kāi)號(hào)】CN104819952
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510183036
【發(fā)明人】陸彬, 安健飛, 吳秋宇, 林長(zhǎng)星, 成彬彬, 鄧賢進(jìn), 張健
【申請(qǐng)人】中國(guó)工程物理研究院電子工程研究所
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月17日