一、馈源设计

1.1 馈源的性能

为了给准直器提供激励，从而产生近似均匀平面波，需要在准直器的焦点处放置馈源。准直器馈源的性能可以从多个方面来考虑，除了频带宽度和电压驻波比之外，主要还包括其相位、幅度和极化特性，它们对整个紧缩场系统的性能有着重要的影响。

（1）相位特性

从几何光学的角度考虑，要求由馈源发出的射线经准直器反射后到达等相位面的光程相同。当前，实用的馈源均为球面波馈源(区别于早期使用的柱面波馈源)，它辐射的电磁波可等效视为由其相位中心发出。

因此，理想的馈源应当辐射球面波，并具有稳定的相位中心，其位置不应随频率而变化。对于直接时域测量系统而言，一般还要求馈源的相位中心在整个工作频带上出现的时间也一致，这是因为直接时域测量系统对馈源的波形保真性有较高要求。

（2）幅度特性

理想馈源的幅度特性应满足静区幅度均匀的要求。以切割反射面准直器为例，由于准直器曲率半径一般都很大，因而焦点到准直器的距离随着向边缘的推移而加大，那么只要馈源辐射的球面波幅度方向图具有如图14所示的理想的“斜帽项”形式时，就可以补偿因为焦点到反射面距离的变化对静区幅度特性造成的影响，获得良好的均匀平面波，后向辐射为零的特点也使得静区不会受到馈源直射波的影响。此外，在切割反射面的边缘附近，馈源辐射场幅度迅速锥削，有利于减弱边缘绕射。

图1 理想馈源的幅度特性

（3）极化特性

对馈源极化特性的一般要求是馈源本身具有良好的交叉极化特性。一般而言，具有良好旋转对称幅度方向图的馈源也具有良好的交叉极化特性。

当然，完全具备上述三项要求的理想馈源是不存在的，但是这些要求确实为紧缩场馈源的研究、选择和使用提供了思路。比如，“斜帽顶”式的幅度特性就是一种纯理想的期望，而这个期望的实现在准直器焦径比较大时变得不太重要，人们转而要求馈源具有良好的旋转对称主极化方向图以保证静区的良好对称性，而在使用中常以适当抬高仰角的方式来补偿。

事实上，紧缩场反射面准直器可等效视为一个电大尺寸的反射面天线，从这一类天线技术的发展历程来看，反射面的加工属工艺问题，而馈源的设计是核心内容，只要馈源设计良好，其他很多问题也就迎刃而解。最早的紧缩场馈源是开口波导，随着面天线技术的发展和人们对紧缩场认识的加深，性能更好的馈源——波纹喇叭在紧缩场中得到了广泛应用。

1.2 应用于时域紧缩场系统的馈源

时域紧缩场测量系统的信号源具有瞬时超宽带特征，因此对馈源还需要有较高的波形保真性要求。虽然对单一发射天线而言绝对意义上的波形保真并不存在，但是可以定性地理解对发射天线的波形保真性要求。这一要求的基本准则是时域信号经过馈源后其持续时间不至于被展宽到不能忍受的程度。能够容忍的最大脉冲展宽程度包括两方面含义：一是对于有最大固定采样点数限制的采样接收机而言，脉冲不能被展宽至连采样定理都不能满足，采样定理不能满足是因为采样时窗宽度必须覆盖脉冲持续时间，脉冲被展宽后将导致采样频率下降；二是如果时域紧缩场反射面没有经过仔细的边缘处理，那么脉冲宽度不能宽到致使到达静区的准直器光学反射波和几何绕射波、环境反射波在时间上无法区分。

波纹喇叭良好的E面、H面方向图等化性能使其具备良好的方向图旋转对称性，还具有很低的交叉极化电平、副瓣电平和较宽的频带，它已经成为当代高性能卫星通信系统和其它微波系统反射面天线馈源的主要形式，而且也是应用最多的频域紧缩场馈源。但波纹喇叭并不是很适用于时域超宽带紧缩场系统，主要因为波纹喇叭的馈电波导是一种色散传输线，而且波纹喇叭的带宽也不够宽，使得波纹喇叭不具备良好的波形保真性，不能较好地满足辐射时域冲激信号的要求。

时域超宽带馈源可以归类到冲激信号辐射天线(ImpulseRadiating antenna, IRA)。IRA已经广泛应用于反隐身雷达、叶簇穿透和地表穿透雷达、超宽带通信。常用的IRA有两种类型——EM喇叭和平面自相似天线。TEM喇叭具有良好的波形保真性，但不同频率相位中心的空间位置是变化的，它不是非常理想的时域紧缩场馈源。具有平面自相似结构的天线，如阿基米德螺旋、平面等角螺旋，虽然相位中心的空间位置不变，但不同频率电磁波辐射出去的时间不同，相位中心出现的时间是变化的，这一变化使得波形保真性变差，也不是理想的时域紧缩场馈源。

 

二、暗室设计

2.1   暗室的形成与布局

暗室的结构形式主要有以下几种，如图2所示：

其中，(a)全封闭矩形暗室，(b)全封闭锥形暗室，(c)半开口矩形暗室，(d)半开口锥形暗室，(e)抬高的半开口矩形暗室，(f)垂直方向开口的矩形暗室。

图2 暗室的主要结构形式

形暗室的尺寸选择如图18所示，其长度La由下式确定：

其中，为工作波长，D为静区直径，通常有，W为暗室宽度，R1为发射天线到墙壁的距离，通常有1m<R1<W/2。

图3 矩形暗室的静区布局图

当入射角时，宽度应满足W≥R/2.75。暗室的高度应该等于其宽度，以保证暗室的对称性，从而降低交叉极化电平。矩形暗室结构简单、易于建设、通用性好，可进行双向多源或移动源测量。其缺点是低频性能较差，建设成本高。

锥形暗室的低频特性比矩形暗室的要好(1GHz以下频段更为突出)。例如，反射电平为-40dB时，矩形暗室的最低工作频率为1GHz，而锥形暗室的工作频率可以低到30MHz。锥形暗室的顶角一般为26°左右。但锥形暗室不适合双站RCS测量；由于空间传输损耗与自由空间的损耗不同，在高频端只能用比较法测量天线的增益；它的极化特性也较差。

2.2 暗室的性能

暗室的性能与暗室的类型、工作频率、吸波材料特性、要求的反射电平等因素有关。

工作频率的下限取决于暗室的宽度和吸波材料的厚度，上限由暗室的长度和静区决定。

反射电平，定义为等效反射场与直接照射场之比。而等效反射场是指室内反射、绕射和散射等杂波的总干扰场。

交叉极化，是指电磁波在传输过程中产生的与原极化特性相交的极化分量之大小，它表征了电磁波的极化纯度。

多路径损耗的均匀特性，是指暗室内电磁波传输路径损耗的不均匀特性，这对于圆极化天线的测量尤为重要。

幅度的均匀性，是指源天线照射置于静区内的待测天线时，孔径上场强振幅的不均匀程度。通常要求静区横向幅值变化不超过土0．25dB，纵向幅值变化不超过2dB。

微波暗室性能的优劣除与设计是否合理有关外，还与吸波材料的选择息息相关。吸波材料应具有表面反射小、内部损耗大的特点，尽可能大地衰减投射到其表面的电磁波。在暗室后墙、侧墙、地板和天棚的前20个菲涅耳区应铺设性能较好的材料，而其他次要部位可使用稍差的材料以节约成本。暗室拐角处可采用小角度渐变过渡的方法减小反射。

在暗室的实际建设过程中，还需要注意一下工程方面的考虑：

（1）安装吸波材料的墙壁要足够平整，吸波材料之间不能有缝隙，尤其是暗室密闭门与门框接触部位，更需注意消除缝隙。

（2）对吸波材料性能、生产厂商资质的鉴定。

（3）暗室内各种线路的走线要合理，使其尽量紧贴暗室墙壁边沿。

（4）暗室内的照明系统需采用防爆的普通白炽灼泡，而不能采用荧光灯，这主要是由于荧光灯会激励出微量电磁射线，会对暗室中进行的各项测试产生不利影响。

（5）对暗室整体电磁屏蔽性能的要求。建设暗室时，为了更好地发挥其电磁屏蔽性能，需在普通墙壁上加装无缝隙的金属层，然后将吸波材料紧紧地粘贴在金属层上。这样，从电磁屏蔽角度来说，暗室内部和外部就彻底成了两个空间。暗室建成后，可对其电磁屏蔽性能进行测定，即在暗室内放置发射源，关好暗室密闭门，在暗室外检测发射源所发出的信号强度，强度越低，证明暗室的电磁屏蔽性能越好。

（6）由于紧缩场天线在暗室内放置，因此某一面暗室墙壁就成为天线的照射主区。为了更好地吸收掉多余的杂波，需在照射主区及待测天线转台前方使用性能较好的吸波材料。

 

三、朗普达毫米波紧缩场测试系统 LMD-CRTS-211-01

3.1 暗室尺寸

为了适用小办公区域的场地，我司推出LMD-CRTS-211系列移动式紧缩场测试箱，其尺寸大小为1630mm*1350mm*2305mm(L*W*H)，适合所有办公区域，占地面积约为，为了保证移动性，专门设计为两部分拼接安装方式，可以方便的进行移动。

3.2系统反射面

LMD-CRTS-211-01采用的是600mm*600mm（选配800mm*800mm）反射面，反射面频宽覆盖 18GHz~110GHz，加工精准度可达到 10um以内，形成 350mm*350mm（500mm*500mm）静区范围。

3.系统规格参数