CN210294411U - 一种基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***，包括：暗室、待测目标、固定装置、矢量网络分析仪、太赫兹矢网扩展模块、计算机、电扫天线和馈电模块，所述的电扫天线、馈电模块均位于暗室的内部，所述的电扫天线与太赫兹矢网扩展模块之间通过馈电模块控制连接。通过上述方式，一种小型化、快速便捷、低成本太赫兹紧缩场可获得待测目标的雷达反射截面或者待测天线的远场方向图数据，采用了全新的有源电扫天线取代原有的发射面或全息光栅，降低了***成本、减少了使用空间同时提供小型化紧缩场快速测试的能力。
Description
技术领域
本发明工业检测、科学实验、测试计量等领域，特别是涉及一种基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***。
背景技术
通信、雷达、导航、遥感、广播、电视等无线电技术设备，都是通过无线电波来传递信息的，都需要有无线电波的辐射和接收。在无线电技术设备中，用来辐射和接收电磁波的装置称为天线。天线是无线电信息传播***中必不可少的重要组成部分，使用矢量网络分析仪及矢量网络扩展模块可以对微波到太赫兹天线的方向图等核心参数进行测试，从而获得天线的主要性能参数指标。
获取天线参数指标目前主要有远场法，近场法和紧缩场法。远场法耗资巨大、用时数月常常需要在数十公里距离进行测试，近场法需要近场数据转换为远场数据有一定误差。
紧缩场测量***是一种天线测量***，可以在近距离内提供一个性能优良的准平面波测试区。过去它采用精密的反射面或者全息光栅，将馈源产生的球面波在近距离内变换为平面波，从而满足远场测试要求。紧缩场测量***就是在较小的微波暗室里模拟远场的平面波电磁环境，利用常规的远场测试设备和方法，进行多项测量和研究，如天线方向图测量、增益比较、雷达散射截面测量、成像等。
传统的紧缩场测量***普遍采用反射面或者全息光栅将球面波在近距离内变换为平面波，随着工作频率的上升紧缩场测量***面临很多挑战：
在太赫兹频段紧缩场***要求反射面加工精度更高(精度<5um)同时要求反射面足够大以保证充足的静区面积，传统机械加工方式已经无法满足高精度大尺寸的反射面加工要求，同时加工成本也越来越高。
传统紧缩场***设计复杂、占地面积大、反射面安装调试费时费力、总体使用成本高。
传统紧缩场***采用机械转台转向功能实现目标的多角度扫描，传统的机械转台受限于机械物理运动特点，速度慢、体积大。无法模拟5G/6G通讯中多种应用场景，也无法提供快速便捷的紧缩场测试功能。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是如何提供一种可获得待测目标的雷达反射截面或者待测天线的远场方向图数据的太赫兹紧缩场测试***。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***，包括：暗室、待测目标、固定装置、矢量网络分析仪、太赫兹矢网扩展模块和计算机。所述的暗室为太赫兹暗室且具备内部空间，所述待测目标、固定装置均位于暗室内部，所述的待测目标位于固定装置的顶平面上方。
所述的计算机之间电性连接，所述的计算机还与矢量网络分析仪、太赫兹矢网扩展模块之间依次顺序连接。
所述的基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***还包含有电扫天线和馈电模块，所述的电扫天线、馈电模块均位于暗室的内部，所述的电扫天线与太赫兹矢网扩展模块之间通过馈电模块控制连接。
其中，所述的矢量网络分析仪发出毫米波信号后，经太赫兹矢网扩展模块放大倍频到太赫兹频段，得到太赫兹信号，所述的太赫兹信号通过电扫天线后转换为自由空间平面波；自由空间平面波照射到待测目标，经待测目标反射后再原路返回到电扫天线，电扫天线接收后还原为电流信号，电流信号经太赫兹矢网扩展模块下变频为毫米波信号，毫米波信号返回矢量网络分析仪，矢量网络分析仪计算参数并存储于计算机。
可选的，电扫天线为有源电扫天线。所述的有源电扫天线设置为相控阵天线或超材料电扫天线。
可选的，所述的相控阵天线包含有若干天线元件，所述的天线元件排列成天线阵面。
可选的，所述的天线元件包括射频信号模块、移相器和放大器，所述的射频信号模块、移相器和放大器之间依次控制连接。
可选的，超材料电扫天线包含有若干超材料单元，所述的超材料单元形成超材料扫描阵列。
可选的，所述的每个超材料单元中包含有变容二极管或者MEMS开关。
可选的，矢量网络分析仪由信号源和频谱分析仪替代。
可选的，太赫兹暗室中设置相应工作频段的吸波材料。
本发明的有益效果是：一种小型化、快速便捷、低成本太赫兹紧缩场可获得待测目标的雷达反射截面或者待测天线的远场方向图数据，采用了全新的有源电扫天线取代原有的发射面或全息光栅，降低了***成本、减少了使用空间同时提供小型化紧缩场快速测试的能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是现有技术中传统反射面紧缩场测试***一具体实施例的原理图；
图2是本发明基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***中一具体实施例的原理图；
图3是本发明基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***中一具体实施例的相控阵电扫天线原理图；
图4是本发明基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***中一具体实施例的超材料电扫天线原理图；
其中，图中的附图标记和部件名称之间的对应关系如下：1、暗室；2、待测目标；3、电扫天线；31、天线元件；311、射频信号模块；312、移相器；313、放大器；32、超材料单元；4、馈电模块；5、太赫兹矢网扩展模块；6、矢量网络分析仪； 7、计算机；8、固定装置。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅附图，在本发明的一个具体实施例中提供一种基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***，包括：暗室1、待测目标2、固定装置8、矢量网络分析仪6、太赫兹矢网扩展模块5和计算机8。其中，所述的暗室1为太赫兹暗室且具备内部空间，所述待测目标2、固定装置8均位于暗室1的内部，所述的待测目标2位于固定装置8的顶平面上方，所述的固定装置8用于支撑与固定待测目标2。在实施过程中，太赫兹暗室中设置有相应工作频段的吸波材料。待测目标2也可具体需要配置转台或者机械臂以实现1，2，3维转向。
在实施过程中，所述的矢量网络分析仪6能够发出毫米波信号，计算机7、矢量网络分析仪6、太赫兹矢网扩展模块5均位于暗室1的外部。计算机7之间电性连接。所述的计算机7还与矢量网络分析仪6、太赫兹矢网扩展模块5之间依次顺序连接。
在本发明中，所述的基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***还包含有电扫天线3和馈电模块4，所述的电扫天线3、馈电模块4均位于暗室1的内部，所述的电扫天线3与太赫兹矢网扩展模块5之间通过馈电模块4控制连接。
其中，在具体的实施过程中，所述的矢量网络分析仪6发出毫米波信号后，经太赫兹矢网扩展模块5放大倍频到太赫兹频段，得到太赫兹信号，所述的太赫兹信号通过电扫天线3后转换为自由空间平面波；自由空间平面波照射到待测目标2，经待测目标2反射后再原路返回到电扫天线3，电扫天线3接收后还原为电流信号，电流信号经太赫兹矢网扩展模块5下变频为毫米波信号，毫米波信号返回矢量网络分析仪6，矢量网络分析仪6计算参数并存储于计算机7。此后，计算机7控制电扫天线波束转向下一位置，重复上述动作，便可获得待测目标的雷达反射截面或者待测天线的远场方向图数据。
在一个具体的实施例中，电扫天线3为有源电扫天线；所述的有源电扫天线设置为相控阵天线或超材料电扫天线。
进一步的，所述的相控阵天线包含有若干天线元件31，所述的天线元件31排列成天线阵面。
在一个具体的实施过程中，所述的天线元件31包括射频信号模块311、移相器312和放大器313，所述的射频信号模块311、移相器312和放大器313之间依次控制连接。
相控阵电扫天线主要是利用大量小型天线元件排列成天线阵面，每个天线单元都由独立的开关控制，基于惠更斯原理通过控制各天线元件发射的相位差，能合成不同指向的主波束。技术成熟，根据不同结构分为无源相控阵和有源相控阵。
其中，在另外一个具体实施过程中，所述的超材料电扫天线包含有若干超材料单元32，所述的超材料单元32形成超材料扫描阵列。其中，所述的每个超材料单元32中包含有变容二极管或者MEMS开关。
超材料电扫天线主要是利用超材料可以构成名为漏波天线的新型天线。当电磁波沿着行波结构传播时，电磁波会沿着行波结构不断向外辐射漏波，这种产生漏波的结构就是漏波天线。利用超材料制造的漏波天线有“背射-端射”频率扫描特征，可以拓宽天线的扫描角度到-90°到+90°。如果将变容二极管引入超材料单元结构中可以实现180°范围内的扫描。
在一个优选的实施例中，所述太赫兹标准天线和待测天线也可以是毫米波天线，所述矢量网络分析仪可以根据工作频率需要独立工作或者配合矢量网络扩展模块工作，在一个优选的实施例中，矢量网络分析仪6由信号源和频谱分析仪替代，所述的矢量网络分析仪6换成频谱分析仪和信号源配合使用。
因此，本发明具有以下优点：一种小型化、快速便捷、低成本太赫兹紧缩场可获得待测目标的雷达反射截面或者待测天线的远场方向图数据，采用了全新的有源电扫天线取代原有的发射面或全息光栅，降低了***成本、减少了使用空间同时提供小型化紧缩场快速测试的能力。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***，包括：暗室（1）、待测目标（2）、固定装置（8）、矢量网络分析仪（6）、太赫兹矢网扩展模块（5）和计算机（7），所述的暗室（1）为太赫兹暗室且具备内部空间，所述待测目标（2）、固定装置（8）均位于暗室（1）的内部，所述的待测目标（2）位于固定装置（8）的顶平面上方，所述的矢量网络分析仪（6）发出毫米波信号，所述的计算机（7）、矢量网络分析仪（6）、太赫兹矢网扩展模块（5）均位于暗室（1）的外部，所述的计算机（7）之间电性连接，所述的计算机（7）还与矢量网络分析仪（6）、太赫兹矢网扩展模块（5）之间依次顺序连接；
其特征在于，所述的基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***还包含有电扫天线（3）和馈电模块（4），所述的电扫天线（3）、馈电模块（4）均位于暗室（1）的内部，所述的电扫天线（3）与太赫兹矢网扩展模块（5）之间通过馈电模块（4）控制连接，
其中，所述的矢量网络分析仪（6）发出毫米波信号后，经太赫兹矢网扩展模块（5）放大倍频到太赫兹频段，得到太赫兹信号，所述的太赫兹信号通过电扫天线（3）后转换为自由空间平面波；自由空间平面波照射到待测目标（2），经待测目标（2）反射后再原路返回到电扫天线（3），电扫天线（3）接收后还原为电流信号，电流信号经太赫兹矢网扩展模块（5）下变频为毫米波信号，毫米波信号返回矢量网络分析仪（6），矢量网络分析仪（6）计算参数并存储于计算机（7）。
2.根据权利要求1所述的基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***，其特征在于，电扫天线（3）为有源电扫天线；所述的有源电扫天线设置为相控阵天线或超材料电扫天线。
3.根据权利要求2所述的基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***，其特征在于，所述的相控阵天线包含有若干天线元件（31），所述的天线元件（31）排列成天线阵面。
4.根据权利要求3所述的基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***，其特征在于，所述的天线元件（31）包括射频信号模块（311）、移相器（312）和放大器（313），所述的射频信号模块（311）、移相器（312）和放大器（313）之间依次控制连接。
5.根据权利要求2所述的基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***，其特征在于，超材料电扫天线包含有若干超材料单元（32），所述的超材料单元（32）形成超材料扫描阵列。
6.根据权利要求5所述的基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***，其特征在于，所述的每个超材料单元（32）中包含有变容二极管或MEMS开关。
7.根据权利要求1所述的基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试***，其特征在于，太赫兹暗室中设置有吸波材料。
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