(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011399498.5
(22)申请日 2020.12.04
(71)申请人 华南理工大学
地址 511458 广东省广州市南沙区环市大
道南路25号华工大广州产研院
(72)发明人 陈海东 张俊 何招领 修鑫
刘嵘彬 霍正祚 车文荃 薛泉
(74)专利代理机构 广州嘉权专利商标事务所有
限公司 44205
代理人 常柯阳
(51)Int.Cl.
G01R 27/26(2006.01)
G01R 29/08(2006.01)
G01R 1/04(2006.01)
(54)发明名称多探头的弓形架测试系统及测试方法(57)摘要本发明公开了一种多探头的弓形架测试系统及测试方法，其中系统包括：弓形支架；自动化样品台，设置在所述弓形支架的内部，且所述弓形支架的圆弧所在的平面与所述自动化样品台所在的平面互相垂直，所述圆弧的圆心与所述自动化样品台的中心重合；多个喇叭天线，固定安装在所述弓形支架的多个位置上，所述喇叭天线的口径指向圆弧的中心；矩阵开关；矢量网络分析仪；数据处理模块，用于控制所述矩阵开关和所述矢量网络分析仪的工作状态，以及对采集到的电磁波信号进行处理，获得待测样品的多种电磁参数。本发明通过在弓形支架的多个位置上安装喇叭天线，能够实现材料的反射率和介电常数等多电磁参数的测量，可广泛应用于微波测试领 域。权利要求书2页 说明书7页 附图2页CN 112630543 A 2021.04.09
C N 112630543
A
1.一种多探头的弓形架测试系统，其特征在于，包括：
弓形支架，设置在暗室内；
自动化样品台，设置在所述弓形支架的内部，且所述弓形支架的圆弧所在的平面与所述自动化样品台所在的平面互相垂直，所述圆弧的圆心与所述自动化样品台的中心重合；多个喇叭天线，固定安装在所述弓形支架的多个位置上，所述喇叭天线的口径指向圆弧的中心；
矩阵开关，与所述喇叭天线连接，用于控制所述喇叭天线发射或者接收电磁波信号；
矢量网络分析仪，设置在所述暗室外，与所述矩阵开关连接，用于产生及分析电磁波信号；
数据处理模块，用于控制所述矩阵开关和所述矢量网络分析仪的工作状态，以及对采集到的电磁波信号进行处理，获得待测样品的多种电磁参数；
其中，所述多种电磁参数至少包括反射率和介电常数。
2.根据权利要求1所述的一种多探头的弓形架测试系统，其特征在于，所述喇叭天线的数量为5个，5个所述喇叭天线中有两个所述喇叭天线对称安装在与水平面成30度的位置上，有两个所述喇叭天线对称安装在与水平面成60度的位置上，有一个所述喇叭天线安装在与水平面成90度的位置上。
3.根据权利要求2所述的一种多探头的弓形架测试系统，其特征在于，对称安装的两个所述喇叭天线中，一个所述喇叭天线用于发射电磁波，另一个所述喇叭天线用于接收反射后的电磁波。
4.根据权利要求1所述的一种多探头的弓形架测试系统，其特征在于，所述弓形支架由4条弓形结构的铝材通过焊接作为支撑主体，所述弓形支架的外部包裹一层吸波材料，用于吸收电磁波。
5.根据权利要求4所述的一种多探头的弓形架测试系统，其特征在于，所述吸波材料在所述喇叭天线安装处的对应位置设有开孔，且所述开孔的形状和大小与喇叭天线的口径相同。
6.根据权利要求1所述的一种多探头的弓形架测试系统，其特征在于，所述喇叭天线为双极化喇叭，所述双极化喇叭采用后馈的方式激励。
7.一种测试方法，应用于如权利要求1‑6任一项所述的一种多探头的弓形架测试系统，其特征在于，包括以下步骤：
将待测样品放至自动化样品台；
控制矢量网络分析仪产生电磁波信号，通过矩阵开关控制喇叭天线发射电磁波信号及接收由所述待测样品反射后的电磁波信号；
根据对采集到的电磁波信号进行处理，获得待测样品的多种电磁参数；
其中，所述多种电磁参数至少包括反射率和介电常数。
8.根据权利要求7所述的一种测试方法，其特征在于，所述测试方法包括对喇叭天线进行校准的步骤，具体为：
将校准金属板至自动化样品台；
通过矩阵开关控制对称安装的两个所述喇叭天线，其中一个所述喇叭天线发射信号，另一个所述喇叭天线接收信号；
在空暗室的条件下，根据接收到的信号对所述喇叭天线做校准，以消除暗室背景的影响。
9.根据权利要求7所述的一种测试方法，其特征在于，当测试反射率，所述控制矢量网络分析仪产生电磁波信号，包括：
采用扫频时域的方法，利用矢量网络分析仪产生频率步进的电磁波信号，以通过扫频获得待测样品的频率响应。
10.根据权利要求7所述的一种测试方法，其特征在于，当测试介电常数，所述根据对采集到的电磁波信号进行处理，获得待测样品的多种电磁参数，包括：
通过改变喇叭天线的极化方向，获得不同的反射系数；
根据反射系数按照菲涅耳定理反演出待测样品的介电常数。
多探头的弓形架测试系统及测试方法
技术领域
[0001]本发明涉及微波测试领域，尤其涉及一种多探头的弓形架测试系统及测试方法。
背景技术
[0002]随着微波技术的快速发展，各种微波器件和材料广泛应用于通信和雷达系统。在科研人员进行微波电路或者其他微波器件的设计过程中，所使用的微波材料的介电常数(或复介电常数)是一个必须参考
的重要参数。而随着科研系统对微波器件的表征准确度和结构精密程度的要求越来越高，人们对材料电磁参数的测试和表征技术的要求也越来越高。
[0003]此外，在常用介质材料的电磁参数测试中，多个电磁参数通常需要多种不同的测试系统来完成。虽然测试的材料相同，但是影响各个测试系统的误差因素是不同的，而且不得不对待测材料进行移动或其它操作，这些都可能增加测试的误差。因此使用非同一系统测试的不同参数对微波材料进行电磁表征就会出现偏差，从而影响对材料的电磁性能的整体评价。
发明内容
[0004]为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种多探头的弓形架测试系统及测试方法。
[0005]本发明所采用的技术方案是：
[0006]一种多探头的弓形架测试系统，包括：
[0007]弓形支架，设置在暗室内；
[0008]自动化样品台，设置在所述弓形支架的内部，且所述弓形支架的圆弧所在的平面与所述自动化样品台所在的平面互相垂直，所述圆弧的圆心与所述自动化样品台的中心重合；
[0009]多个喇叭天线，固定安装在所述弓形支架的多个位置上，所述喇叭天线的口径指向圆弧的中心；
[0010]矩阵开关，与所述喇叭天线连接，用于控制所述喇叭天线发射或者接收电磁波信号；
[0011]矢量网络分析仪，设置在所述暗室外，与所述矩阵开关连接，用于产生及分析电磁波信号；
[0012]数据处理模块，用于控制所述矩阵开关和所述矢量网络分析仪的工作状态，以及对采集到的电磁波信号进行处理，获得待测样品的多种电磁参数；
[0013]其中，所述多种电磁参数至少包括反射率和介电常数。
[0014]进一步，所述喇叭天线的数量为5个，5个所述喇叭天线中有两个所述喇叭天线对称安装在与水平面成30度的位置上，有两个所述喇叭天线对称安装在与水平面成60度的位置上，有一个所述喇叭天线安装在与水平面成90度的位置上。
[0015]进一步，对称安装的两个所述喇叭天线中，一个所述喇叭天线用于发射电磁波，另一个所述喇叭天线用于接收反射后的电磁波。
[0016]进一步，所述弓形支架由4条弓形结构的铝材通过焊接作为支撑主体，所述弓形支架的外部包裹一层吸波材料，用于吸收电磁波。
[0017]进一步，所述吸波材料在所述喇叭天线安装处的对应位置设有开孔，且所述开孔的形状和大小与喇叭天线的口径相同。
[0018]进一步，所述喇叭天线为双极化喇叭，所述双极化喇叭采用后馈的方式激励。[0019]本发明所采用的另一技术方案是：
[0020]一种测试方法，应用于上所述的一种多探头的弓形架测试系统，包括以下步骤：[0021]将待测样品放至自动化样品台；
[0022]控制矢量网络分析仪产生电磁波信号，通过矩阵开关控制喇叭天线发射电磁波信号及接收由所述待测样品反射后的电磁波信号；
[0023]根据对采集到的电磁波信号进行处理，获得待测样品的多种电磁参数；
[0024]其中，所述多种电磁参数至少包括反射率和介电常数。
[0025]进一步，所述测试方法包括对喇叭天线进行校准的步骤，具体为：
[0026]将校准金属板至自动化样品台；
[0027]通过矩阵开关控制对称安装的两个所述喇叭天线，其中一个所述喇叭天线发射信号，另一个所述喇叭天线接收信号；
[0028]在空暗室的条件下，根据接收到的信号对所述喇叭天线做校准，以消除暗室背景的影响。
[0029]进一步，当测试反射率，所述控制矢量网络分析仪产生电磁波信号，包括：[0030]采用扫频时域的方法，利用矢量网络分析仪产生频率步进的电磁波信号，以通过扫频获得待测样品的频率响应。
[0031]进一步，所述根据对采集到的电磁波信号进行处理，获得待测样品的多种电磁参数，包括：
[0032]通过改变喇叭天线的极化方向，获得不同的反射系数；
[0033]根据反射系数按照菲涅耳定理反演出待测样品的介电常数。
[0034]本发明的有益效果是：本发明通过在弓形支架的多个位置上安装喇叭天线，使用矩阵开关控制喇叭天线发射和接收电磁波，以及对所接收到的信号自动进行处理和分析，从而实现材料的反射率和介电常数等多电磁参数的测量。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
[0036]图1是本发明实施例中一种多探头的弓形架测试系统的示意图；
[0037]图2是本发明实施例中一种多探头的弓形架测试系统的连线图；
[0038]图3是本发明实施例中喇叭天线发射与接收信号的示意图；
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