一種毫米波高功率密度大束斑時(shí)空分布測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及毫米波測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種毫米波高功率密度大束斑時(shí)空分布測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]毫米波同時(shí)具有微波和紅外波段的特點(diǎn)，一直受到研宄人員的關(guān)注。近年來(lái)，特別是在國(guó)際熱核聚變ITER、毫米波無(wú)線輸能、毫米波雷達(dá)、毫米波主動(dòng)拒止等民用、軍用推動(dòng)下，伴隨著大功率回旋管等電真空技術(shù)的發(fā)展，毫米波技術(shù)向更高功率、更高頻率的方向發(fā)展，其系統(tǒng)自由空間傳輸?shù)牟ㄊβ拭芏纫赃_(dá)到了瓦級(jí)/平方厘米，束斑直徑已從毫米級(jí)擴(kuò)展到了米級(jí)。這種毫米波束斑由于頻率高、功率密度大、束斑直徑大，在自由空間傳輸過(guò)程中由于周圍環(huán)境引起的反射和多徑效應(yīng)越實(shí)用新型顯，造成的結(jié)果是波束束斑時(shí)間、空間分布畸變，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)性能。因此，急需研制出大功率密度波束測(cè)量系統(tǒng)來(lái)對(duì)波束的時(shí)空分布進(jìn)行研宄。
[0003]我國(guó)從二十世紀(jì)末開(kāi)始研宄毫米波測(cè)量系統(tǒng)。近年來(lái)，在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中南京理工大學(xué)處于領(lǐng)先水平，在毫米波探測(cè)系統(tǒng)研宄工作中取得了較多的成果。但大多數(shù)的研制的測(cè)量系統(tǒng)，大多數(shù)都是針對(duì)低功率密度、小束斑的功率測(cè)試(比如南京理工大學(xué)李興國(guó)教授團(tuán)隊(duì)研制的毫米波探測(cè)系統(tǒng))或者是低頻段高功率測(cè)試(張治強(qiáng)，王宏軍，張黎軍，等.高功率微波輻射場(chǎng)功率陣列測(cè)量裝置研制[J].強(qiáng)激光與粒子束，2010，22(4): 883-886)?目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)毫米波大功率密度大束斑時(shí)空分布測(cè)量，都采用紅外熱像這種方式，即利用毫米波束斑照射到諸如熱敏紙等可發(fā)熱體上，將毫米波能量轉(zhuǎn)換為熱量，然后通過(guò)成熟的紅外熱成像系統(tǒng)得到發(fā)熱體上的溫度分布，根據(jù)該溫度分布來(lái)倒推得到毫米波束斑分布(楊顯志，宮玉彬，王文祥.紅外熱像法測(cè)毫米波介質(zhì)透鏡天線的焦斑[J].中國(guó)測(cè)試技術(shù)，2008, 34(3): 1-3)。但發(fā)熱體受毫米波作用溫度升高的過(guò)程是毫米波功率進(jìn)行累積發(fā)熱的過(guò)程，是一個(gè)能量疊加的過(guò)程，同時(shí)其溫度分布受到可發(fā)熱體材料物理特性、材料的均勻度、溫度擴(kuò)散、周圍環(huán)境等多方面復(fù)雜因素的影響，另外現(xiàn)有的紅外熱像裝置每秒采樣率較低(百萬(wàn)元量級(jí)的紅外成像設(shè)備，只有100幀/秒)，這些因素造成無(wú)法精確、快速的完成對(duì)毫米波束斑時(shí)間和空間分布的測(cè)量(特別是毫米波剛開(kāi)始作用到發(fā)熱體，而發(fā)熱體的溫度未開(kāi)始變化時(shí))。因此人們希望有一種毫米波高功率密度大束斑時(shí)空分布測(cè)量裝置，可精確、快速測(cè)量毫米波高功率密度大束斑時(shí)空分布，促進(jìn)毫米波相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是為了完成毫米波高功率密度大束斑時(shí)空分布測(cè)量，提供一種毫米波高功率密度大束斑時(shí)空分布測(cè)量裝置。該裝置可精確、快速完成毫米波高功率密度大束斑時(shí)空分布測(cè)量。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種毫米波高功率密度大束斑時(shí)空分布測(cè)量裝置，該裝置由毫米波接收陣列和數(shù)值信號(hào)處理系統(tǒng)組成，所述毫米波接收陣列包括接收陣列天線、衰減器以及檢波器，所述數(shù)值信號(hào)處理系統(tǒng)包括數(shù)值采集和數(shù)值處理；所述陣列天線的輸出端與衰減器的輸入端連接，衰減器的輸出端與檢波器的輸入端連接，檢波器輸出端與數(shù)值信號(hào)處理系統(tǒng)的輸入端連接。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述接收陣列天線為毫米波信號(hào)接收天線，其天線單元的形式包括但不限于開(kāi)口波導(dǎo)天線、矩形喇叭、微帶天線。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述天線單元的空間排布距離小于或等于被測(cè)束斑所需最小空間分辨距離。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述接收陣列天線輸出端的輸出阻抗與衰減器輸入端的輸入阻抗相匹配。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述衰減器為毫米波信號(hào)衰減裝置，包括但不限于衰減器、耦合器。
[0011]在上述技術(shù)方案中，所述衰減器的衰減量大于或等于衰減器的最大輸入功率與檢波器可承受的功率之差。
[0012]在上述技術(shù)方案中，衰減器的輸出阻抗與檢波器的輸入阻抗相匹配。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述檢波器為毫米波半導(dǎo)體檢波器，檢波器的輸出阻抗與數(shù)值信號(hào)處理系統(tǒng)的輸入阻抗相匹配。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述吸波材料為毫米波吸波材料，吸波材料形式包括但不限于泡沫式、橡膠式、硅膠涂敷等形式。
[0015]本實(shí)用新型的測(cè)量裝置的工作原理為:通過(guò)接收陣列天線將被測(cè)毫米波束斑按照空間分布分解，然后通過(guò)檢波器實(shí)現(xiàn)每一路毫米波信號(hào)向電信號(hào)的同步轉(zhuǎn)化，最后采用成熟的數(shù)值信號(hào)處理系統(tǒng)完成每一路信號(hào)隨時(shí)間變化的采樣、處理和在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的全束斑時(shí)間和空間信息顯示，最終完成對(duì)毫米波高功率密度大束斑時(shí)空分布的測(cè)量。
[0016]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:目前，國(guó)內(nèi)采用的紅外熱像方式不能精確、快速的完成毫米波高功率密度大束斑時(shí)空分布的測(cè)量；而本實(shí)用新型基于毫米波檢波原理，可精確、快速完成對(duì)高功率密度大束斑時(shí)空分布的測(cè)量?；谠摐y(cè)量裝置，可開(kāi)展毫米波雷達(dá)、毫米波通信、導(dǎo)航、定位、生物醫(yī)學(xué)等技術(shù)研宄；為促進(jìn)毫米波相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用奠定一定技術(shù)基礎(chǔ)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]本實(shí)用新型將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中:
[0018]圖1是本實(shí)用新型測(cè)量裝置組成框圖；
[0019]圖2是測(cè)量裝置陣列天線、衰減器、檢波器分布示意圖；
[0020]其中:1是接收陣列天線，2是數(shù)值信號(hào)處理系統(tǒng)，3是吸波材料，4是毫米波信號(hào)，5是模擬信號(hào)，11是接收陣列天線，12是衰減器，13是檢波器。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型由毫米波接收陣列、數(shù)值信號(hào)處理系統(tǒng)和吸波材料組成。其中毫米波接收陣列包括:接收陣列天線、衰減器、檢波器，數(shù)值信號(hào)處理系統(tǒng)包括數(shù)值采集、數(shù)值處理系統(tǒng)。
[0022]所述接收陣列天線為毫米波信號(hào)接收天線