一种金属线栅极化隔离度的测试方法技术

本发明专利技术涉及一种金属线栅极化隔离度的测试方法：首先，将调试金属线栅放在发射天线和接收天线之间，调试金属线栅的网线方向与发射天线和接收天线极化方向正交；记录接收天线所接收的电场幅值，记为第一电场幅值E

【技术实现步骤摘要】
一种金属线栅极化隔离度的测试方法
本专利技术涉及一种金属线栅极化隔离度的测试方法，特别是针对测试系统标准天线交叉极化水平远远劣于线栅的极化隔离能力情况下的一种测试方法，属于天线测量

技术介绍
金属线栅是一种典型的极化滤波器件，结构是由一组等间距平行金属圆导体在同一平面内排列而成，可实现电磁波正交极化分量的有效分离，具有宽频带、低差损、高隔离度等特性，在对地观测、射电天文、以及深空探测等领域具有重要的应用。随着空间技术飞速发展与不断扩展，毫米波亚毫米波探测类载荷逐步成为国内外研究热点，其中金属线栅则是载荷天线前端的核心馈电部件，线栅的极化分离能力是载荷功能特性实现的重要保证。其中，极化隔离度是考核金属线栅极化分离能力的一项关键指标，通常可以达到-40dB以下，要远远优于测试系统标准天线的交叉极化水平，尤其是在毫米波、亚毫米波、以及太赫兹等工作频段(交叉极化电平约-20dB左右)。该项测试指标往往容易淹没在测试系统的噪声中，导致其无法准确被测量。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有测试系统使用传统测试方法无法准确测量金属线栅产品极化隔离度指标的技术问题，提出了一种金属线栅极化隔离度的测试方法，可实现该项指标的准确测量，且不受到系统噪声的影响，具有系统简单、操作便捷、结果可靠等技术特点。本专利技术的技术解决方案是：一种金属线栅极化隔离度的测试方法，该方法包括如下步骤：(s1)、将发射天线连接至矢量网络分析仪的输出端口，接收天线连接至矢量网络分析仪的输入端口；r>(s2)、将发射天线和接收天线进行共轴校准，确保发射天线和接收天线的极化方向相同；(s3)、将调试金属线栅放在发射天线和接收天线之间，调试金属线栅的网线方向与发射天线和接收天线极化方向正交；(s4)、开启矢量网络分析仪发射测试信号，利用矢量网络分析仪记录此时接收天线所接收的电场幅值，记为第一电场幅值E1；(s5)、将被测金属线栅放在调试金属线栅和接收天线之间，确保被测金属线栅的网线方向与调试金属线栅的网线方向正交，且被测金属线栅与发射天线和和接收天线的中心轴线的夹角等于预设的入射角；(s6)、90度方向旋转接收天线，使接收天线极化方向发生90度反转，开启矢量网络分析仪发射测试信号，利用矢量网络分析仪记录此时接收天线所接收的电场幅值，记为第二电场幅值E2；(s7)、根据第一电场幅值E1和第二电场幅值E2计算待测金属线栅的极化隔离度ISO。所述待测金属线栅的极化隔离度ISO为：所述发射天线的极化方式为线极化，工作带宽小于被测金属线栅的截止频率f0，天线半张角投影区域小于被测金属线栅的有效工作面积。所述接收天线的极化方式为线极化，工作带宽小于被测金属线栅的截止频率f0，天线半张角投影区域小于被测金属线栅的有效工作面积。所述调试金属线栅截止频率不小于被测金属线栅的截止频率f0。测试信号到达接收天线口面的信号电平不得低于-60dB。所述调试金属线栅的传输损耗不大于0.3dB。所述调试金属线栅与发射天线和和接收天线的中心轴线的夹角小于45°。利用矢量网络分析仪记录接收天线所接收的电场幅值时，先将矢量网络分析仪设置为时域扫描模式，获得时域波形；随后，将时域波形中的第一个反射峰起始与终止时间间隔宽度设置为“时域门”时间区间，保存设置后将矢量网络分析仪切换为频域扫描模式，在频域扫描模式下记录接收天线所接收的电场幅值。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：(1)本专利技术引入了一个调试金属线栅，通过设计特定的测试步骤与分析计算，可有效测量待测金属线栅的极化隔离度，测试结果准确可信。(2)本专利技术创造性的引入“时域门”的控制，可有效降低测试系统的噪声抖动和多径影响，有效提高测试结果的精度和准确度。(3)本专利技术的测试阈值要远远高于传统测试方案，可有效避免标准测试天线交叉极化水平对于测试结果的影响，尤其适用于毫米波亚毫米波，以及太赫兹波测试频段。(4)本专利技术对于测试系统的性能要求更低，具有较强的通用性与适应性，可实现性强。(5)本专利技术测试方法具有系统简单、操作便捷、高可靠性等特点，具有很强的市场竞争力。附图说明图1为金属线栅的标准测试系统；图2为本专利技术测试方法调试金属线栅位置；图3为本专利技术测试方法测试待测金属线栅位置；图4为金属线栅样品的测试系统实物照片；图5为使用传统测试方法进行待测金属线栅样品极化隔离度测试结果；图6为使用本专利技术测试方法进行待测金属线栅样品极化隔离度测试结果。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。金属线栅的工作原理：当一束电磁波入射到金属线栅表面时，若电场矢量平行于线栅网线方向，则在表面产生感应电流，这一感应电流激发出新的电磁场，其电场矢量位于金属线所在平面，大小与入射场强相等，方向相反，因此沿金属线方向的净电场为0，则金属线栅等效于金属反射镜，即对平行于网线的电场矢量起全反射作用；而当电场矢量垂直于线栅网线方向时，由于金属线栅每个圆柱导体的直径很小，任何沿导体界面移动的电荷在其两边产生电势差以阻止电荷的进一步流动，因此垂直于线栅的电场矢量不能在载体内建立起合适的电流，此时导体和入射电场无相互作用，相对于垂直电场矢量而言，金属栅网几乎是透明的，即对垂直于网线的电场矢量完全透过。极化隔离度的定义：同等功率水平极化(QH)和垂直极化(QV)分量的输入信号，经过线栅传输或者反射后同频段输出端的QH(或QV)分量信号与泄漏至该输出端的同频段的QV(或QH)信号的功率之比。金属线栅隔离度测试系统如附图2所示，测试中将待测金属线栅置于发射天线与接收天线之间，利用矢量网络分析仪对传输信号幅度信息进行采集并计算，可以直接获得线栅的极化隔离度指标。传统测试方法大致如下：第一步：利用校准设备对测试系统中的发射天线和接收天线进行共轴校准，同时确保发射天线与接收天线的极化方向相同；所述校准设备为如激光标尺、调整支架等。第二步：将待测金属线栅固定于附图1中的图示位置，利用安装支架调整待测金属线栅的俯仰角度与方位位置，满足测试入射角要求，且确保线栅网线方向与发射/接收天线的极化方向正交，使用矢量网络分析仪记录接收天线所接收的电场幅值E1；入射角根据测试任务要求确定，如正入射(0度)、斜入射(<90度)。第三步：顺时针90度方向顺时针旋转接收天线，使其极化方向发生90度反转，利用矢量网络分析仪记录接收天线所接收的电场幅值E2；第四步：计算线栅的极化隔离度ISO利用上述测试方法，即可获得金属线栅的极化隔离度指标。但是，第三部中记录的电场幅度E2中主要包含两部分能量，一部分是经金属线栅本应该被反射却所漏射过来的的电场分量(待测值)，另一部分是接收天线自身的交叉极化分量(叠加值)。因此，如果发射天线和接收天线的交叉极化水平较差或者远远劣于线栅自身的极化隔离度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属线栅极化隔离度的测试方法，其特征在于包括如下步骤：/n(s1)、将发射天线连接至矢量网络分析仪的输出端口，接收天线连接至矢量网络分析仪的输入端口；/n(s2)、将发射天线和接收天线进行共轴校准，确保发射天线和接收天线的极化方向相同；/n(s3)、将调试金属线栅(4)放在发射天线和接收天线之间，调试金属线栅(4)的网线方向与发射天线(1)和接收天线(2)极化方向正交；/n(s4)、开启矢量网络分析仪(3)发射测试信号，利用矢量网络分析仪(3)记录此时接收天线所接收的电场幅值，记为第一电场幅值E

【技术特征摘要】
1.一种金属线栅极化隔离度的测试方法，其特征在于包括如下步骤：
(s1)、将发射天线连接至矢量网络分析仪的输出端口，接收天线连接至矢量网络分析仪的输入端口；
(s2)、将发射天线和接收天线进行共轴校准，确保发射天线和接收天线的极化方向相同；
(s3)、将调试金属线栅(4)放在发射天线和接收天线之间，调试金属线栅(4)的网线方向与发射天线(1)和接收天线(2)极化方向正交；
(s4)、开启矢量网络分析仪(3)发射测试信号，利用矢量网络分析仪(3)记录此时接收天线所接收的电场幅值，记为第一电场幅值E1；
(s5)、将被测金属线栅(5)放在调试金属线栅(4)和接收天线之间，确保被测金属线栅(5)的网线方向与调试金属线栅(4)的网线方向正交，且被测金属线栅(5)与发射天线和和接收天线的中心轴线的夹角等于预设的入射角；
(s6)、90度方向旋转接收天线，使接收天线极化方向发生90度反转，开启矢量网络分析仪(3)发射测试信号，利用矢量网络分析仪记录此时接收天线所接收的电场幅值，记为第二电场幅值E2；
(s7)、根据第一电场幅值E1和第二电场幅值E2计算待测金属线栅(5)的极化隔离度ISO。


2.根据权利要求1所述的一种金属线栅极化隔离度的测试方法，其特征在于待测金属线栅(5)的极化隔离度ISO为：





3.根据权利要求1所述的一种金属线栅极化隔离度的测试方法，其特征在于所述发射天线(1)的极化方式为线极...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳，万继响，施锦文，赵兵，成克伟，张建波，闫振，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61