基于半实物仿真的毫米波辐射计灵敏度测定装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于半实物仿真的毫米波辐射计灵敏度测定装置及方法。该装置包括无回波隔离箱、目标模拟器、被测毫米波交流辐射计、信号控制模块和控制电路。方法为：首先在毫米波辐射计半实物仿真系统中用方波电压调制噪声源，记录输出电压的峰峰值和目标模拟器输出的等效辐射计输入天线温度差；然后关闭方波电压调制，记录输出扰动信号的电压值和对应时刻的温度指示记录器上的温度值；接着计算底噪标准方差；最后计算被测辐射计的灵敏度。本发明专利技术以野外实测数据为基础，以一种半实物仿真系统为测试平台，简单方便地对毫米波辐射计的灵敏度进行测定，测定结果真实可靠。

Sensitivity Measurement Device and Method of Millimeter Wave Radiometer Based on Hardware-in-the-loop Simulation

The invention discloses a millimeter wave radiometer sensitivity measuring device and method based on Hardware-in-the-loop simulation. The device includes an echo-free isolation box, a target simulator, an AC millimeter wave radiometer under test, a signal control module and a control circuit. The method is as follows: firstly, in the hardware-in-the-loop simulation system of millimeter wave radiometer, square wave voltage is used to modulate noise source, record peak value of output voltage and temperature difference of input antenna of equivalent radiometer output from target simulator; secondly, square wave voltage modulation is turned off to record voltage value of output disturbance signal and temperature value of temperature indicator recorder at corresponding time; secondly, the standard variance of bottom noise is calculated. Finally, the sensitivity of the measured radiometer is calculated. Based on field measured data and a hardware-in-the-loop simulation system, the sensitivity of millimeter wave radiometer can be measured simply and conveniently, and the result of measurement is true and reliable.

【技术实现步骤摘要】
基于半实物仿真的毫米波辐射计灵敏度测定装置及方法一、
本专利技术属于毫米波被动探测
，特别是一种基于半实物仿真的毫米波辐射计灵敏度测定装置及方法。二、
技术介绍
最近10年，随着国内毫米波器件的成熟，弹载毫米波被动探测器(毫米波交流辐射计)的研究取得了突破性进展，其成本进一步降低，使其成为了灵巧弹药尤其是末敏弹的主要探测手段。末敏弹中毫米波探测器为毫米波交流辐射计探测体制，在装备之前需要进行测试，其试验包括动态野外实测和静态整机性能参数测试。其中很重要的一个参数就是毫米波辐射计的灵敏度，又称温度差，是指毫米波辐射计能检测出的输入天线温度的最小变化量。现有的毫米波辐射计灵敏度测定技术也是基于半实物仿真系统，但是还需要借助外在条件，在室内(室温297K)，把吸波材料摆成一圈，其中留一缺口用于摆放液氮(液氮温度约77.4K)，用交流辐射计对液氮和吸波材料对着扫一圈，记录输出电压峰峰值，然后将液氮数据的测试数据代入特定公式，计算辐射计的灵敏度。这种测定技术比较成熟，但是背离了半实物仿真系统独立完成静、动态测试的初衷，而且液氮储存不便，易挥发，不适合拿来做室内实验。三、
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于半实物仿真的毫米波辐射计灵敏度测定装置及方法，无需借助室内扫描液氮的实验数据，能通过半实物仿真系统的自身数据直接计算出被测辐射计的灵敏度。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于半实物仿真的毫米波辐射计灵敏度测定装置，包括无回波隔离箱、目标模拟器、被测毫米波交流辐射计、信号控制模块和控制电路，其中：无回波隔离箱为密闭的长方体箱子，外层采用冷轧钢板，内层覆盖角锥形吸波材料；无回波隔离箱内部一端面中央固定目标模拟器，与该端面相对的另一端面中央用连接法兰固定被测毫米波交流辐射计；无回波隔离箱外部的上位机通过接口电路和信号控制模块一端相连，信号控制模块另一端通过接口电路与目标模拟器和被测毫米波交流辐射计分别相连。进一步地，所述目标模拟器包括毫米波干扰源、宽带毫米波噪声源、调制器、电控衰减器、辐射天线；所述信号控制模块包括信号采集电路即A/D转换模块、数模转换电路即D/A转换模块、信号处理电路以及接口电路；所述上位机包括控制计算机、目标仿真软件、目标数据库和信号分析软件；所述计算机通过接口电路将目标数据库分别传送给毫米波干扰源、宽带毫米波噪声源、调制器和电控衰减器；毫米波干扰源与发射天线连接；宽带毫米波噪声源与调制器一端连接，调制器另一端与电控衰减器一端连接，电控衰减器另一端与辐射天线连接；被测毫米波交流辐射计分别与示波器和信号采集电路连接，再通过接口电路与计算机连接。一种基于半实物仿真的毫米波辐射计灵敏度测定方法，包括以下步骤：步骤1，在毫米波辐射计灵敏度测定装置中用方波电压调制噪声源，记录输出电压的峰峰值VO0和目标模拟器输出的等效辐射计输入天线温度差ΔT；步骤2，关闭方波电压调制，记录输出扰动信号的电压值和对应时刻的温度指示记录器上的温度值；步骤3，计算底噪标准方差；步骤4，计算被测辐射计的灵敏度。进一步地，步骤1所述的在毫米波辐射计灵敏度测定装置中用方波电压调制噪声源，记录输出电压的峰峰值和目标模拟器输出的等效辐射计输入天线温度差，具体如下：使用方波电压调制噪声源，使被测辐射计输出电压幅值适中，即大于设定阈值且小于输出饱和值，记录输出电压的峰峰值VO0，目标模拟器输出的等效辐射计输入天线温度差ΔT。进一步地，步骤2所述的关闭方波电压调制，记录输出扰动信号的电压值和对应时刻的温度指示记录器上的温度值，具体如下：关闭方波调制电压，利用温度指示记录器和数字电压表记录40组天线温度和对应的输出电压数据，分别为[T1,VO1]，[T2,VO2]...[Ti,VOi]...[T40,Vo40]，Ti,VOi分别表示第i组天线温度和对应的输出电压。进一步地，步骤3所述的计算底噪标准方差，具体如下：步骤3.1，设置被测毫米波辐射计控制电压Vc为方波电压的低电压值，记录辐射计输出电压n次取样值{v11,v12,…,v1n}后，取均值为步骤3.2，设置毫米波辐射计控制电压Vc为方波电压的高电压值，记录辐射计输出电压n次取样值{v21,v22,…,v2n}后，取均值为步骤3.3，根据两次n次记录数据，计算输出电压的标准方差σ：进一步地，步骤4所述的计算被测辐射计的灵敏度，具体如下：辐射计的灵敏度为：其中，T室表示室内温度，ΔTmin表示辐射计的灵敏度。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)不需要借助另外的辐射计对液氮的扫描实验，能够独立完成动态野外实测和静态整机性能参数测试；(2)测定方法简单方便，测定结果真实可靠。四、附图说明图1是本专利技术基于半实物仿真的毫米波辐射计灵敏度测定装置的结构示意图。图2是本专利技术基于半实物仿真的毫米波辐射计灵敏度测定方法的流程示意图。图3是本专利技术基于半实物仿真系统的毫米波辐射计灵敏度测定方法的总流程图。五、具体实施方式下面结合附图对本专利技术的示例性实施方式进行详细描述。如图1所示，本专利技术基于半实物仿真的毫米波辐射计灵敏度测定装置，包括无回波隔离箱、目标模拟器、被测毫米波交流辐射计、信号控制模块和控制电路，其中：无回波隔离箱为密闭的长方体箱子，外层采用冷轧钢板，内层覆盖角锥形吸波材料；无回波隔离箱内部一端面中央固定目标模拟器，与该端面相对的另一端面中央用连接法兰固定被测毫米波交流辐射计；无回波隔离箱外部的上位机通过接口电路和信号控制模块一端相连，信号控制模块另一端通过接口电路与目标模拟器和被测毫米波交流辐射计分别相连。作为一种具体示例，所述目标模拟器包括毫米波干扰源、宽带毫米波噪声源、调制器、电控衰减器、辐射天线；所述信号控制模块包括信号采集电路即A/D转换模块、数模转换电路即D/A转换模块、信号处理电路以及接口电路；所述上位机包括控制计算机、目标仿真软件、目标数据库和信号分析软件；所述计算机通过接口电路将目标数据库分别传送给毫米波干扰源、宽带毫米波噪声源、调制器和电控衰减器；毫米波干扰源与发射天线连接；宽带毫米波噪声源与调制器一端连接，调制器另一端与电控衰减器一端连接，电控衰减器另一端与辐射天线连接；被测毫米波交流辐射计分别与示波器和信号采集电路连接，再通过接口电路与计算机连接。如图2所示，为本专利技术基于半实物仿真的毫米波辐射计灵敏度测定方法的测量流程示意图，利用半实物仿真系统中的标准辐射噪声源、精密衰减器、被测辐射计、数字电压表和温度指示记录器进行测量和记录。进一步地，用方波电压调制噪声源，数字电压表用于记录输出电压，温度指示记录器用于记录天线温度。结合图3，本专利技术基于半实物仿真的毫米波辐射计灵敏度测定方法的总体流程，包括以下步骤：步骤1，在毫米波辐射计灵敏度测定装置中用方波电压调制噪声源，记录输出电压的峰峰值VO0和目标模拟器输出的等效辐射计输入天线温度差ΔT，具体如下：用方波电压调制噪声源，使被测辐射计输出电压幅值适中，不要太小，也不要使被测辐射计输出饱和，即大于设定阈值且小于输出饱和值，记录输出电压的峰峰值VO0，目标模拟器输出的等效辐射计输入天线温度差ΔT。步骤2，关闭方波电压调制，记录输出扰动信号的电压值和对应时刻的温度指示记录器上的温度值，具体如下：关闭方波调制电压，辐射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于半实物仿真的毫米波辐射计灵敏度测定装置，其特征在于，包括无回波隔离箱、目标模拟器、被测毫米波交流辐射计、信号控制模块和控制电路，其中：无回波隔离箱为密闭的长方体箱子，外层采用冷轧钢板，内层覆盖角锥形吸波材料；无回波隔离箱内部一端面中央固定目标模拟器，与该端面相对的另一端面中央用连接法兰固定被测毫米波交流辐射计；无回波隔离箱外部的上位机通过接口电路和信号控制模块一端相连，信号控制模块另一端通过接口电路与目标模拟器和被测毫米波交流辐射计分别相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于半实物仿真的毫米波辐射计灵敏度测定装置，其特征在于，包括无回波隔离箱、目标模拟器、被测毫米波交流辐射计、信号控制模块和控制电路，其中：无回波隔离箱为密闭的长方体箱子，外层采用冷轧钢板，内层覆盖角锥形吸波材料；无回波隔离箱内部一端面中央固定目标模拟器，与该端面相对的另一端面中央用连接法兰固定被测毫米波交流辐射计；无回波隔离箱外部的上位机通过接口电路和信号控制模块一端相连，信号控制模块另一端通过接口电路与目标模拟器和被测毫米波交流辐射计分别相连。2.根据权利要求书1所述的基于半实物仿真的毫米波辐射计灵敏度测定装置，其特征在于，所述目标模拟器包括毫米波干扰源、宽带毫米波噪声源、调制器、电控衰减器、辐射天线；所述信号控制模块包括信号采集电路即A/D转换模块、数模转换电路即D/A转换模块、信号处理电路以及接口电路；所述上位机包括控制计算机、目标仿真软件、目标数据库和信号分析软件；所述计算机通过接口电路将目标数据库分别传送给毫米波干扰源、宽带毫米波噪声源、调制器和电控衰减器；毫米波干扰源与发射天线连接；宽带毫米波噪声源与调制器一端连接，调制器另一端与电控衰减器一端连接，电控衰减器另一端与辐射天线连接；被测毫米波交流辐射计分别与示波器和信号采集电路连接，再通过接口电路与计算机连接。3.一种基于半实物仿真的毫米波辐射计灵敏度测定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在毫米波辐射计灵敏度测定装置中用方波电压调制噪声源，记录输出电压的峰峰值VO0和目标模拟器输出的等效辐射计输入天线温度差ΔT；步骤2，关闭方波电压调制，记录输出扰动信号的电压值和对应时刻的温度指示记录器上的温度值；步骤3，计算底噪标准方差；步骤4，计算被测辐射计的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖泽龙，高磊，许建中，王静，彭树生，吴礼，钱楷，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32