本發(fā)明屬于微波測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及測量電磁吸波器件的反射和透射性能的裝置和測量方法。

背景技術(shù)：

基于人工電磁材料的吸波器自提出以來，由于其潛在的應(yīng)用前景引起了國內(nèi)外許多學(xué)者地重視，并取得了一些研究成果。基于人工電磁材料的吸波器，通常由印制于單層或多層介質(zhì)基板上的周期性導(dǎo)電圖案、介質(zhì)基板層和金屬底板構(gòu)成。為了驗證基于人工電磁材料的吸波器的吸波性能，需要對其進(jìn)行測量。對于電磁吸波器通常的測試方法分為兩種：波導(dǎo)法、弓形法。波導(dǎo)法是將待測吸波器置于兩波導(dǎo)中間，兩波導(dǎo)用法蘭相連，并分別接網(wǎng)絡(luò)分析儀的兩個端口，通過測試反射系數(shù)和傳輸系數(shù)來測試電磁吸波器的吸波性能，但該方法只能測試電磁波垂直入射下的情況。另一種測試方法是弓形法，將吸性能波器放置于半圓形導(dǎo)軌的中心，發(fā)射天線及接收天線安裝于半圓形導(dǎo)軌上，通過改變發(fā)射天線及接收天線在導(dǎo)軌上的位置，測試不同入射角度下的待測吸波器件的吸波性能，但該方法具有以下局限性：

1)要求待測物具有一定的測試面積，以減小邊緣效應(yīng)給測試帶來的誤差，根據(jù)中華人民共和國國家軍用標(biāo)準(zhǔn)，在測試中一般標(biāo)準(zhǔn)板取正方形，其邊長大5倍波長，小于15倍波長，然而某些新型材料(如石墨烯)受生長工藝的約束，其尺寸難以達(dá)到該要求，制約了弓形法的應(yīng)用；

2)要求收發(fā)天線距離滿足r>2D²/λ，以滿足遠(yuǎn)場條件，減小近場耦合對測量帶來的影響，其中D為天線口徑，λ為天線工作波長；實際情況中，對于已經(jīng)制備好的導(dǎo)軌，這種限制使得某些頻段的透反射測量受到限制，給實驗帶來不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供測量電磁吸波器件的反射和透射性能的裝置，通過分別測量空測條件下，放置電磁吸波器件條件下以及放置與吸波器件相同大小，相同位置的金屬平板條件下的反射、透射系數(shù)，進(jìn)行合理而簡潔的數(shù)據(jù)處理，大幅度減小系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果的影響；本發(fā)明還公開了該裝置的測量方法。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

測量電磁吸波器件的反射和透射性能的裝置，包括圓形導(dǎo)軌、發(fā)射天線、第一接收天線和第二接收天線，在圓形導(dǎo)軌上間距設(shè)置發(fā)射天線、第一接收天線和第二接收天線，在用于接收反射波束的第一接收天線和用于接收透射波束的第二接收天線之間設(shè)置待測電磁吸波器件或金屬平板；在所述的待測電磁吸波器件或金屬平板外沿設(shè)置用于減小電磁繞射影響的吸波材料。

所述的待測電磁吸波器件和金屬平板大小相同，且擺放位置一致。

所述的待測電磁吸波器件的大小無需滿足遠(yuǎn)場條件。

所述的圓形導(dǎo)軌的半徑無需滿足遠(yuǎn)場條件。

所述的測量電磁吸波器件的反射和透射性能的裝置的測量方法，包括如下步驟：

1)反射系數(shù)的測量

在空測條件下，第一接收天線會接收到來自發(fā)射天線的雜散耦合信號，使得測得的反射參數(shù)S11不為零，該雜散耦合信號7在測試待測電磁吸波器件時依然會出現(xiàn)，記此時測得的反射系數(shù)為S11_空；

將與待測電磁吸波器件相同大小的金屬平板放置在測試臺上，此時第一接收天線收到的信號包括由金屬平板反射回來的信號以及直接來自發(fā)射天線的雜散耦合信號，記此時測得的反射參數(shù)為S11_地，用S11_地-S11_空表示僅由金屬平板反射貢獻(xiàn)的反射系數(shù)，以S11_地-S11_空作為反射系數(shù)歸一化的單位1；

待測電磁吸波器件放置在測試臺上，保持與金屬平板位置相同，此時第一接收天線收到的信號包括由待測電磁吸波器件反射回來的信號以及直接來自發(fā)射天線的雜散耦合信號，記此時測得的反射參數(shù)為S11_測，用S11_測-S11_空表示僅由待測電磁吸波器件反射貢獻(xiàn)的反射系數(shù)，歸一化的反射系數(shù)記為：

S11_歸＝(S11_地-S11_空)/(S11_地-S11_空)；

2)透射系數(shù)的測量

在空測條件下，第二接收天線收到的信號包括來自發(fā)射天線的直射波束以及繞射波束，此繞射信號在測量待測電磁吸波器件的透射系數(shù)時依然會出現(xiàn)，記此時測得的透射系數(shù)為S21_空；

將與待測電磁吸波器件相同大小的金屬平板放置在測試臺上，此時第二接收天線會接受到來自發(fā)射天線的繞射波束，使得測得的透射系數(shù)不為零，記此時測得的透射系數(shù)為S21_地，用S21_空-S21_地表示僅由發(fā)射天線直射到第二接收天線的波束貢獻(xiàn)的的透射系數(shù)，作為透射系數(shù)歸一化的單位1；

待測電磁吸波器件放置在測試臺上保持與金屬平板位置相同，此時第二接收天線收到的信號包括透過以及繞射過待測電磁吸波器件的信號，記此時測得透射系數(shù)為S21_測，用S21_測-S21_地表示僅由透過吸波器件的波束貢獻(xiàn)的透射系數(shù)，歸一化的透射系數(shù)記為：

S21_歸＝(S21_測-S21_地)/(S21_空-S21_地)；

3)待測電磁吸波器件吸收率的計算

待測電磁吸波器件吸收率表示為：

A＝1-∣S11_歸∣²-∣S21_歸∣²。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的測量電磁吸波器件的反射和透射性能的裝置包括圓形導(dǎo)軌、發(fā)射天線(通常為喇叭天線)、接收天線(通常為喇叭天線)、待測電磁吸波器件、與電磁吸波器件具有同樣大小的一塊金屬平板，在測量電磁吸波器件其反射、透射性能時，通過分別測量空測條件下，放置電磁吸波器件條件下以及放置與吸波器件相同大小，相同位置的金屬平板條件下的反射、透射系數(shù)，進(jìn)行合理而簡潔的數(shù)據(jù)處理，大幅度減小系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果的影響；本發(fā)明的測量方法相比于一般的弓形測試方法，對導(dǎo)軌的半徑以及待測電磁吸波器件樣品的尺寸要求降低，具有更廣泛的適用性。

附圖說明

圖1是空測條件下的波束示意圖；

圖2是空測條件下擺放吸波材料的測試臺示意圖；

圖3是放置金屬平板條件下波束示意圖；

圖4是放置待測電磁吸波器條件下波束示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

如圖1-4所示，附圖標(biāo)記如下：圓形導(dǎo)軌1、發(fā)射天線2、第一接收天線3、第二接收天線4、待測電磁吸波器件5、金屬平板6、雜散耦合信號7、吸波材料8、直射波束9、透射波束10、繞射波束11和反射波束12。

測量電磁吸波器件的反射和透射性能的裝置，包括圓形導(dǎo)軌1以及位于圓形導(dǎo)軌1上用作饋源的發(fā)射天線2；用于接收反射波束12的第一接收天線3；用于接收透射波束10的第二接收天線4；待測電磁吸波器件5及與待測電磁吸波器件5大小相同的金屬平板6；待測電磁吸波器件5的大小無需滿足遠(yuǎn)場條件。圓形導(dǎo)軌1的半徑無需滿足遠(yuǎn)場條件。金屬平板6與待測電磁吸波器件5大小相同，且擺放位置一致。在用于接收反射波束12的第一接收天線3和用于接收透射波束10的第二接收天線4之間設(shè)置待測電磁吸波器件5或金屬平板6；在待測電磁吸波器件5或金屬平板6外沿設(shè)置用于減小電磁繞射影響的吸波材料8。

一、反射系數(shù)的測量

如圖1所示，無論是在空測條件下，還是擺放待測吸波器件5或擺放與待測電磁吸波器件5相同大小相同位置的金屬平板6的條件下，如圖2所示，測試臺上都會擺放少量吸波材料8，以減小電磁繞射的影響。第一接收天線3會接收到來自發(fā)射天線2的雜散耦合信號7，使得測得的反射參數(shù)S11不為零，該雜散耦合信號7在測試待測電磁吸波器件5時依然會出現(xiàn)，導(dǎo)致測量誤差，記此時測得的反射系數(shù)為S11_空。

如圖3所示，將與待測電磁吸波器件5相同大小的金屬平板6放置在測試臺上，此時第一接收天線3收到的信號包括由金屬平板反射回來的信號以及直接來自發(fā)射天線2的雜散耦合信號7，記此時測得的反射參數(shù)為S11_地，用S11_地-S11_空表示僅由金屬平板6反射貢獻(xiàn)的反射系數(shù)，因金屬在微波段對電磁波的全反射作用，故以S11_地-S11_空作為反射系數(shù)歸一化的單位1。

如圖4所示，待測電磁吸波器件5放置在測試臺上(保持與金屬平板6位置相同)，此時第一接收天線3收到的信號包括由待測電磁吸波器件5反射回來的信號以及直接來自發(fā)射天線2的雜散耦合信號7，記此時測得的反射參數(shù)為S11_測，用S11_測-S11_空表示

僅由待測電磁吸波器件5反射貢獻(xiàn)的反射系數(shù)，歸一化的反射系數(shù)記為：

S11_歸＝(S11_地-S11_空)/(S11_地-S11_空)。

如此能夠大幅度減小發(fā)射天線2和第一接收天線3之間的雜散耦合7對反射參數(shù)的影響。

二、透射系數(shù)的測量

如圖1所示，在空測條件下，第二接收天線4收到的信號包括來自發(fā)射天線2的直射波束9以及繞射波束11，此繞射信號在測量待測電磁吸波器件5的透射系數(shù)時依然會出現(xiàn)，造成測量誤差，記此時測得的透射系數(shù)為S21_空。

如圖3所示，將與待測電磁吸波器件5相同大小的金屬平板6放置在測試臺上，此時第二接收天線4會接受到來自發(fā)射天線2的繞射波束11，使得測得的透射系數(shù)不為零，記此時測得的透射系數(shù)為S21_地，用S21_空-S21_地表示僅由發(fā)射天線2直射到第二接收天線4的波束貢獻(xiàn)的的透射系數(shù)，作為透射系數(shù)歸一化的單位1。

如圖4所示，待測電磁吸波器件5放置在測試臺上保持與金屬平板6位置相同，此時第二接收天線4收到的信號包括透過以及繞射過待測電磁吸波器件5的信號，記此時測得的透射系數(shù)為S21_測，用S21_測-S21_地表示僅由透過吸波器件的波束貢獻(xiàn)的透射系數(shù)，歸一化的透射系數(shù)記為：

S21_歸＝(S21_測-S21_地)/(S21_空-S21_地)。

如此能夠大幅度減小發(fā)射天線2和第二接收天線4之間的繞射波束對透射系數(shù)的影響。

三、待測電磁吸波器件5吸收率的計算

最終，待測電磁吸波器件5吸收率表示為：

A＝1-∣S11_歸∣²-∣S21_歸∣²。

以上實施例用于理解本發(fā)明的方法和核心思想，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，進(jìn)行任何可能的變化或替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。