一种太赫兹辐射体法向发射率的准光测量系统和方法技术方案

本申请公开了一种太赫兹辐射体法向发射率的准光测量系统和方法。所述系统，包括：第一收发单元、第二收发单元、第一凹面反射镜、第二凹面反射镜、第一极化栅网、第二极化栅网、被测物：所述第一收发单元、第二收发单元，用于电磁波的发射，和第一及第二反射路径上反射电磁波的接收；所述第一凹面反射镜、第二凹面反射镜，用于波束汇聚；所述第一极化栅网、第二极化栅网，用于极化选择和波束分离；所述被测物包括金属板和辐射体。本申请还提供了一种使用以上系统的方法。与现有太赫兹辐射体法向发射率测量装置和方法比较，本申请具有提升动态范围、避免系统性误差影响的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹辐射体法向发射率的准光测量系统和方法
本专利技术涉及太赫兹辐射体领域，尤其涉及一种太赫兹辐射体法向发射率的准光测量系统和方法。
技术介绍
传统的辐射体法向发射率测量通常采用单天线方式，通过对参考金属板的反射系数进行归一化，可以得到辐射体的法向发射率。随着电磁波的应用不断向更高频段范围拓展，传统方法在测量太赫兹辐射体法向发射率方面遇到了以下问题：太赫兹频段，网络分析仪的输出功率、动态范围等指标都有明显下降，必须设法降低电磁波的空间路径损耗，使得网络分析仪的动态范围可以覆盖高发射率辐射体测量要求；传统的发射率测量方法，天线发射出来的电磁波呈现一定的波束宽度，只有一部分电磁波能够达到被测辐射体表面。反射回来的电磁波又以一定的波束宽度被反射，最终返回到天线的电磁波只占天线辐射电磁波的很小一部分。如果辐射体的发射率很高，即吸收电磁波的能力很强，那么网络分析仪动态范围很可能无法满足测试的要求。此外，如果被测辐射体口径很小，其边缘(通常是金属部分)对电磁波的反射会造成发射率测量不准。
技术实现思路
本申请提出了一种太赫兹辐射体法向发射率的准光测量系统和方法，解决现有技术电磁波波束宽度太宽、不能避免系统误差的问题。本申请实施例采用下述技术方案：本申请实施例提供一种太赫兹辐射体法向发射率的准光测量系统，用于以上方法，包括：第一收发单元、第二收发单元、第一凹面反射镜、第二凹面反射镜、第一极化栅网、第二极化栅网、被测物：第一收发单元、第一凹面反射镜、第一极化栅网构成第一发射路径，第二收发单元、第二凹面反射镜、第一极化栅网构成第二发射路径，第一极化栅网、第一凹面反射镜、第一收发单元构成第一反射路径，第一极化栅网、第二凹面反射镜、第二收发单元构成第二反射路径；所述第一收发单元，用于在第一发射路径上生成入射电磁波，和在第一反射路径上接收反射电磁波；所述第二收发单元，用于在第二发射路径上生成入射电磁波，和在第二反射路径上接收反射电磁波；所述第一凹面反射镜，用于对第一发射路径上的入射电磁波进行波束汇聚、送至第一极化栅网，以及将第一反射路径上的反射电磁波送至第一收发单元；所述第二凹面反射镜，用于对第二发射路径上的入射电磁波进行波束汇聚、送至第一极化栅网，以及将第二反射路径上的反射电磁波送至第二收发单元；所述第一极化栅网的线栅方向与第一发射路径的入射电磁波极化方向垂直，且与第二发射路径的入射电磁波极化方向平行，用于将第一发射路径或第二发射路径的入射电磁波进行极化选择后送至第二极化栅网，以及将经所述第二极化栅网极化选择的反射电磁波进行波束分离后送至第一反射路径和第二反射路径；所述第二极化栅网所在平面与所述第一极化栅网所在平面垂直，且线栅方向和所述第一极化栅网的线栅方向成45°，用于对来自所述第一极化栅网的入射电磁波进行极化选择后送至测试位置，以及对反射电磁波进行极化选择后送至第一极化栅网；所述被测物包括金属板和辐射体，放置在测试位置，且与来自第二极化栅网的入射电磁波传播方向垂直，用于对来自第二极化栅网的入射电磁波进行反射，生成反射电磁波。优选地，还包括背景吸收负载，用于在第二次极化选择后，将分离出的不进入被测物位置的电磁波进行吸收。优选地，所述第一凹面反射镜和第二凹面反射镜，是椭球镜面或离轴抛物面镜。优选地，还包括位移台，用于在测试位置上固定和移动被测物。优选地，所述第一收发单元和第二收发单元分别是由网络分析仪的两个端口加天线组成。优选地，所述第一收发单元和第二收发单元分别是由网络分析仪的两个端口加天线组成时，所述天线是线极化天线。本申请实施例还提供一种太赫兹辐射体法向发射率的准光测量方法，包括以下步骤：以金属板作为被测物，放置在测试位置；沿第一发射路径发射电磁波，第二发射路径关闭，经波束汇聚、极化选择后，到达测试位置，产生反射电磁波；将反射电磁波进行波束分离，分别送至第一反射路径和第二反射路径，进行接收，第一反射路径和第二反射路径测得的反射数值分别为第一参考反射值和第二参考反射值；沿第二发射路径发射电磁波，第一发射路径关闭，重复以上步骤，第一反射路径和第二反射路径测得的反射数值分别为第三参考反射值和第四参考反射值；以辐射体作为被测物，重复以上步骤，沿第一发射路径发射电磁波、第二发射路径关闭时，第一反射路径和第二反射路径测得的反射数值分别为第一被测反射值和第二被测反射值；沿第二发射路径发射电磁波、第一发射路径关闭时，第一反射路径和第二反射路径测得的反射数值分别为第三被测反射值和第四被测反射值；单次辐射体法向发射率等于任一路径在电磁波来源相同时测得的被测反射值与参考反射值之比。最佳地，辐射体法向发射率等于测得的单次辐射体法向发射率的平均值。本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：与现有太赫兹辐射体法向发射率测量装置和方法比较，本申请具有提升动态范围、避免系统性误差影响的优点。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为现有技术中太赫兹辐射体法向发射率测量系统的结构示意图；图2为太赫兹辐射体法向发射率的准光测量系统实施例的结构示意图；图3为太赫兹辐射体法向发射率的准光测量系统第二个实施例的结构示意图。图4为太赫兹辐射体法向发射率的准光测量系统第三个实施例的结构示意图。图5为太赫兹辐射体法向发射率的准光测量方法实施例的流程图；具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。辐射计是一种接收物体自然辐射的高灵敏度接收机。多年来的研究成果表明：不同物体虽然辐射特性(或辐射亮温)不相同但相互之间的差异并不大，同一物体在不同条件下的辐射亮温虽然有一定差异，但通常也很小。基于该原理，辐射计通过遥感地物场景，得到了各类数据并形成曲线和图像。为了确保遥感数据能和国际SI单位制建立不间断的溯源链，辐射计必须经过统一、精确、可靠的定标，即：用辐射计去接收一个辐射特性精确已知的定标源的辐射信号，来精确构造出辐射计电信号输出与接收到的辐射亮温度之间的定量关系，才能保证被动式遥感信息的准确性和应用价值。辐射体是定标源的核心部分，可通过改变其物理温度来模拟自然界物体的热辐射，而其发射率是需要准确得到的参数。传统的辐射体法向发射率法向测量通常采用单天线方式，通过对参考金属板的反射系数进行归一化，可以得到辐射体的法向发射率。随着电磁波的应用不断向更高频段范围拓展，传统方法在测量太赫兹辐射体法向发射率方面遇到了两个问题：太赫兹频段，网络分析仪的输出功率、动态范围等指标都有明显下降，必须设法降低电磁波的空间路径损耗，使得网络分析仪的动态范围可以覆盖高发射率辐射体测量要求；部分太赫兹辐射体口径很小，需要对电磁波进行聚束控制，避免电磁波照射到辐射体边缘部分。在这一背景下，基于自由空间准直波束概念的准光传输技术为解决上述问题提供了宝贵思路。准光系统以其兼容微波与光波频域范围的独本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太赫兹辐射体法向发射率的准光测量系统，其特征在于，包括：第一收发单元、第二收发单元、第一凹面反射镜、第二凹面反射镜、第一极化栅网、第二极化栅网、被测物：第一收发单元、第一凹面反射镜、第一极化栅网构成第一发射路径，第二收发单元、第二凹面反射镜、第一极化栅网构成第二发射路径，第一极化栅网、第一凹面反射镜、第一收发单元构成第一反射路径，第一极化栅网、第二凹面反射镜、第二收发单元构成第二反射路径；所述第一收发单元，用于在第一发射路径上生成入射电磁波，和在第一反射路径上接收反射电磁波；所述第二收发单元，用于在第二发射路径上生成入射电磁波，和在第二反射路径上接收反射电磁波；所述第一凹面反射镜，用于对第一发射路径上的入射电磁波进行波束汇聚、送至第一极化栅网，以及将第一反射路径上的反射电磁波送至第一收发单元；所述第二凹面反射镜，用于对第二发射路径上的入射电磁波进行波束汇聚、送至第一极化栅网，以及将第二反射路径上的反射电磁波送至第二收发单元；所述第一极化栅网的线栅方向与第一发射路径的入射电磁波极化方向垂直，且与第二发射路径的入射电磁波极化方向平行，用于将第一发射路径或第二发射路径的入射电磁波进行极化选择后送至第二极化栅网，以及将经所述第二极化栅网极化选择的反射电磁波进行波束分离后送至第一反射路径和第二反射路径；所述第二极化栅网所在平面与所述第一极化栅网所在平面垂直，且线栅方向和所述第一极化栅网的线栅方向成45°，用于对来自所述第一极化栅网的入射电磁波进行极化选择后送至测试位置，以及对反射电磁波进行极化选择后送至第一极化栅网；所述被测物包括金属板和辐射体，放置在测试位置，且与来自第二极化栅网的入射电磁波传播方向垂直，用于对来自第二极化栅网的入射电磁波进行反射，生成反射电磁波。...

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹辐射体法向发射率的准光测量系统，其特征在于，包括：第一收发单元、第二收发单元、第一凹面反射镜、第二凹面反射镜、第一极化栅网、第二极化栅网、被测物：第一收发单元、第一凹面反射镜、第一极化栅网构成第一发射路径，第二收发单元、第二凹面反射镜、第一极化栅网构成第二发射路径，第一极化栅网、第一凹面反射镜、第一收发单元构成第一反射路径，第一极化栅网、第二凹面反射镜、第二收发单元构成第二反射路径；所述第一收发单元，用于在第一发射路径上生成入射电磁波，和在第一反射路径上接收反射电磁波；所述第二收发单元，用于在第二发射路径上生成入射电磁波，和在第二反射路径上接收反射电磁波；所述第一凹面反射镜，用于对第一发射路径上的入射电磁波进行波束汇聚、送至第一极化栅网，以及将第一反射路径上的反射电磁波送至第一收发单元；所述第二凹面反射镜，用于对第二发射路径上的入射电磁波进行波束汇聚、送至第一极化栅网，以及将第二反射路径上的反射电磁波送至第二收发单元；所述第一极化栅网的线栅方向与第一发射路径的入射电磁波极化方向垂直，且与第二发射路径的入射电磁波极化方向平行，用于将第一发射路径或第二发射路径的入射电磁波进行极化选择后送至第二极化栅网，以及将经所述第二极化栅网极化选择的反射电磁波进行波束分离后送至第一反射路径和第二反射路径；所述第二极化栅网所在平面与所述第一极化栅网所在平面垂直，且线栅方向和所述第一极化栅网的线栅方向成45°，用于对来自所述第一极化栅网的入射电磁波进行极化选择后送至测试位置，以及对反射电磁波进行极化选择后送至第一极化栅网；所述被测物包括金属板和辐射体，放置在测试位置，且与来自第二极化栅网的入射电磁波传播方向垂直，用于对来自第二极化栅网的入射电磁波进行反射，生成反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：程春悦，陈玲，邢晓芸，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11