本发明专利技术提供了一种频选材料插入相位延迟测试系统及其测试方法，系统包括矢量网络分析仪、30dB衰减器、功分器、接收机、两副喇叭天线以及数据处理模块，矢量网络分析仪的一个输出端口与发射喇叭天线连接，另一个输出端口经30dB衰减器与功分器的一个输入端连接，功分器的另一个输入端与接收喇叭天线连接，功分器的输出端与接收机连接，两路信号经功分器合成后输出至接收机；所述数据处理模块用于将接收机采集的功率测试数据形成余弦曲线，并将插入频选材料前后的余弦曲线进行比较，得到频选材料在测试频点的插入相位延迟。方法基于测试系统模型，结合数据处理技术，提出了相位曲线的余弦拟合方法以实现高精度和高稳定度的相位测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电磁材料研究领域，以频选材料雷达天线罩的应用趋势为背景，具体 涉及。
技术介绍
频率选择表面（Frequency selective surface，简称FSS)复合材料是由无源谐振 单元（金属贴片或孔径）按一定的排列方式组成的单层或多层周期性阵列结构，简称频选 材料。其频率选择性源于其周期性结构与电磁波的相互作用，当入射波的频率接近贴片或 孔径的谐振频率点时，FSS表现出对入射波全反射或全透射特性。正是这种对入射波全反射 和全透射的特性，使得频率选择表面在微波和光学领域得了广泛的应用。频选材料主要应 用于电磁隐身领域，利用带通频率选择特性来制备雷达罩或各型结构罩，在雷达工作频段 内它具有良好的透波性能，不影响天线正常工作。而在工作频段以外，频选雷达罩相当于一 个全反射金属罩，利用特殊的低雷达散射截面结构形式，将敌方雷达波散射到各个方向去。 对于频选材料的研究常常局限于介质厚度、加载方式、介电常数等因素对谐振频 率传输带宽、传输损耗等基本电性能的影响。而插入相位延迟（Insertion phase delay， IPD)对于频选材料而言，是与透波率同等重要的技术指标，与瞄准误差密切相关。频选材料 插入相位延迟（IPD)是隐身雷达天线罩相对于真空电波传播的相位延迟的差值，理论上可 以利用矢量网络分析仪的传输特性测量功能进行测量。检索国内外文献，关于频选材料的 插入相位延迟测试方法和数据处理方法尚属空白。 受限于频选材料天线罩的制造工艺和周期，在加工过程中要对iro进行长时间的 在线比对测量，对测量稳定度和相位分辨率具有极高的要求，越高的测量稳定度和相位分 辨率意味着越高的加工制造精度。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是，针对现有技术存在的上述不足，提供一种频选材料插入 相位延迟测试系统及其测试方法，通过相位曲线余弦拟合方法实现高精度插入相位延迟测 量。 本专利技术解决上述问题采用的技术方案是： -种频选材料插入相位延迟测试系统，包括矢量网络分析仪、30dB衰减器、功分 器、接收机、两副喇叭天线以及数据处理模块，所述矢量网络分析仪的一个输出端口与发射 喇叭天线连接，另一个输出端口经30dB衰减器与功分器的一个输入端连接，功分器的另一 个输入端与接收喇叭天线连接，功分器的输出端与接收机连接，两路信号经功分器合成后 输出至接收机；所述数据处理模块用于将接收机采集的功率测试数据形成余弦曲线，并将 插入频选材料前后的余弦曲线进行比较，得到频选材料在测试频点的插入相位延迟。 按上述方案，所述矢量网络分析仪采用Agilent公司的PNA-x矢量网络分析仪。 本专利技术还提供了一种基于上述频选材料插入相位延迟测试系统的测试方法，包括 如下步骤： (1)确保试验过程中测试系统的两副喇叭天线的位置固定不变； (2)调整矢量网络分析仪的两端口输出信号幅度相同，信号为设定的相位差，并使 用示波器监测矢量网络分析仪输出的相干信号（保证幅度和相位差的精度）； (3)在频选材料未插入喇叭天线前，设置矢量网络分析仪的两路输出信号相位差， 从0°开始等间隔移相，通过接收机采集功率测试数据，采样点达到一定密度，并达到一个 移相周期后停止采集，记录插入频选材料前的测试数据； (4)将频选材料按工况确定的姿态安装并插入测试系统的两副喇叭天线之间，重 复步骤（3)中设置矢量网络分析仪的两路输出信号相位差，从0°开始等间隔移相，通过接 收机采集功率测试数据，记录插入频选材料后的功率测试数据； (5)将步骤（3)和⑷中记录的插入频选材料前后的单位为dBmW的功率测试数据 转换为单位为mW的线性功率值，再导入数据处理模块中； (6)对步骤（5)中的线性功率值进行基于最小二乘法的余弦拟合，形成较为标准 的余弦曲线，将插入频选材料前后的余弦曲线比较，得到频选材料在测试频点的插入相位 延迟，线性功率值在数据处理模块的界面上直接显示。 按上述方案，所述步骤（3)中移相周期的取值范围为0~360°，间隔小于等于 5° (取样间隔越小，测试结果越精准）。 本专利技术具有以下有益效果：基于以幅度测量代替直接相位测量的原理模型，提出 插入相位延迟测量的优化方案，并进行测试支路的相干性设计，同时结合数据处理技术，提 出了相位曲线的余弦拟合方法以实现高精度和高稳定度的相位测量，为频选材料雷达天线 罩电性能的分析与评估提供手段。【附图说明】 图1是本专利技术频选材料插入相位延迟测试系统的测试原理图； 图2是本专利技术两路输出信号不同相位夹角下的合成矢量轨迹图； 图3是图2中两路输出信号插入相位延迟测试矢量合成原理图； 图4是本专利技术频选材料插入相位延迟测试系统的试验布置图； 图5是本专利技术频选材料插入相位延迟测试数据的余弦曲线比较界面及验证结果 图。【具体实施方式】 下面结合实施例和附图对本专利技术进一步说明。 参照图1~图4所示，本专利技术所述的频选材料插入相位延迟测试系统，包括1台矢 量网络分析仪、1个30dB衰减器、1个功分器、一个接收机、发射喇叭天线、接收喇叭天线以 及数据处理模块，所述矢量网络分析仪的一个输出端口与发射喇叭天线连接，另一个输出 端口经30dB衰减器与功分器的一个输入端连接，功分器的另一个输入端与接收喇机天线 连接，两路信号经功分器合成后输出至接收机；所述数据处理模块用于将接收机采集的功 率测试数据形成余弦曲线，并将插入频选材料前后的余弦曲线进行比较，得到频选材料在 测试频点的插入相位延迟。发射喇叭天线、接收喇叭天线均为双脊喇叭天线AT4418,测试系 统各个组成配置如表1所示。 表1频选材料iro试验仪表配置 本专利技术建立了以幅度测量代替直接相位测量的频选材料插入相位延迟测试模型， 并通过信号相干性测试，提高测试稳定性；插入相位延迟测量的核心是获取频选材料存在 与不存在时的电磁波相位传输延迟差异，基于多端口网络测试法进行优化后的频选材料插 入相位延迟测试原理如附图1所示。图中检测端口 3处为功率计，用A、B表示传输的两路 输出信号幅度，测量的检测功率表达式为：(1) 可见，当A、B两路输出信号幅度恒定的情况下，相对不同的相位夹角卜合成矢量 轨迹是图2所示的复平面内的当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种频选材料插入相位延迟测试系统，其特征在于：包括矢量网络分析仪、30dB衰减器、功分器、接收机、两副喇叭天线以及数据处理模块，所述矢量网络分析仪的一个输出端口与发射喇叭天线连接，另一个输出端口经30dB衰减器与功分器的一个输入端连接，功分器的另一个输入端与接收喇叭天线连接，功分器的输出端与接收机连接，两路信号经功分器合成后输出至接收机；所述数据处理模块用于将接收机采集的功率测试数据形成余弦曲线，并将插入频选材料前后的余弦曲线进行比较，得到频选材料在测试频点的插入相位延迟。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，刘义，严海妍，黄琛，谢大刚，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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