技术领域
[0001] 本
发明属于微波材料技术领域，尤其涉及一种基于时域超窄脉冲信号的材料微波反射特性测量方法。
背景技术
[0002] 目前，最接近的
现有技术：对材料的微波反射特性测试，现有技术大都采用频域方法，在无回波暗室里面进行测试。频域测试系统需要配套的微波暗室，建设成本较高，需要多组馈源，测试效率低，无法连续大规模测试，而且暗室的日常维护要求也较为严格，常年需要维护成本。
[0003] 综上所述，现有技术存在的问题是：现有技术的时域测试系统没有通过时域扫描信号直接扫描被测件，而且需要微波暗室实现测试，造成系统建设成本很高，测试效率很低，进行外场测试实用性差。
[0004] 解决上述技术问题的难度：根据频域测试原理，其测量必须要在无环境反射干扰的条件下进行，所以必须在暗室中进行；
[0005] 解决上述技术问题的意义：可以提供一种新的材料微波反射特性测量方案，降低测试成本，提高测试效率，对吸波材料和透波材料的发展应用有极大促进作用；
发明内容
[0006] 针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于时域超窄脉冲信号的材料微波反射特性测量方法。
[0007] 本发明是这样实现的，一种基于时域超窄脉冲信号的材料微波反射特性测量方法，包括：
[0008] 采用超窄脉冲作为信号源,经天线发射后照射被测件，由于被测件和背景环境到收发天线的距离不一样，
信号传输时间会有差异，通过高速
采样接收机，在时域上可以将它们区分开来，加时域
门滤波可以滤掉背景环境的反射信号，保留被测件的主信号，作快速傅里叶逆变换后以频域显示测量结果。
[0009] 并经控制计算机搭载的
软件分析处理后，最终呈现测量结果。
[0010] 如图4所示，控制计算机产生控制指令，脉冲信号源发出一个脉冲信号，由信号源的输出端口传输至发射天线，同时采样接收机采集该脉冲信号作为参考值；脉冲信号由发射天线发出后，照射被测件、背景环境，产生反射信号，反射信号由接收天线接收，传输至采样接收机；控制计算机获取接收机数据后号，在时域上将其展开，利用时窗技术将背景环境、被测件的反射信号进行区分，加时域门滤掉背景的反射信号，只保留被测件的反射信号；将该信号与参考值比较，得到被测件的反射特性的时域结果，将结果作快速傅里叶逆变换后得到频域结果。
[0011] 进一步，所述超短脉冲为30ps的脉冲源。
[0012] 进一步，时窗滤除杂波技术包括：
[0013] 1)对同步反射信号的滤波：同步反射信号在时间上与直射的主信号，在时分开；
[0014] 2)对外部干扰噪声的滤波：外部的干扰噪声和测试信号通过SP转化为白噪声，通过频带计算抹掉或者被平均掉，减少噪声干扰。
[0015] 进一步，获取测试主信号的方法进一步包括：
[0016] 基于时窗滤除杂波技术，发射和接收的均是时域上的脉冲信号，测试主信号和反射、绕射或其它
干扰信号到达被测目标的时间不同，在时轴上相互分离，通过选择时窗大小和移动时窗
位置，将反射信号和干扰信号阻挡在时窗之外，只对
时间窗内的主信号进行测试。
[0017] 本发明的另一目的在于提供一种实施所述的基于时域超窄脉冲信号的材料微波反射特性测量方法的基于时域超窄脉冲信号的材料微波反射特性测量系统，所述基于时域超窄脉冲信号的材料微波反射特性测量系统包括：
[0018] 采样交换器，与方位控制单元连接，用于待测目标的测试
硬件和控制计算机交换通信；
[0019] 采样器
接口，与采样交换器连接，用于外部信号输入采样器；
[0020] 信号发生器主机，与采样交换器连接，用于产生脉冲信号；
[0021] 信号发生器端口，与信号发生器主机连接，用于输出脉冲信号；
[0022] 定向
耦合器，与采样交换器连接，用于将信号源的信号单向传至发射天线；
[0023] 发射天线，与定向耦合器连接，用于发射信号；
[0024] 接收天线，与采样器接口连接，用于接收信号；
[0025] 方位台，与控制计算机连接，用于放置待测目标；
[0026] 方位控制单元，与控制计算机连接，控制目标方位，调整测试
角度；
[0027] 控制计算机，用于进行傅里叶变换，在频域上区分被测件、背景
墙壁和天线间耦合信号，再加时域门将除被测件反射信号以外信号进行过滤，实现测量。
[0028]
放大器，与接收天线连接，用于放大接收信号。
[0029] 本发明的另一目的在于提供一种实现所述基于时域超窄脉冲信号的材料微波反射特性测量方法的信息
数据处理终端。
[0030] 本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的基于时域超窄脉冲信号的材料微波反射特性测量方法。
[0031] 综上所述，本发明的优点及积极效果为：
[0032] 本发明提供的时域测试系统采用超窄脉冲信号发生器和高速采样接收机，通过时域扫描信号直接扫描被测件，高速采样接收机可以在时域上直接区分被测件和背景的反射信号，不需要微波暗室即可实现测试，系统建设成本大大降低，超窄脉冲信号的超宽频域响应特性，测试效率明显提升，基本不需要维护；而且时域测试系统所用设备体积小，可以随车移动，适合进行外场测试。
[0033] 对同一样品，此系统测试结果与标准RCS暗室测试值，高度吻合，如图6曲线所示。
附图说明
[0034] 图1是本发明
实施例提供的基于时域超窄脉冲信号的材料微波反射特性测量方法
流程图。
[0035] 图2是本发明实施例提供的30ps的脉冲及其对应的
频谱分量图。
[0036] 图中：(a)、30ps的超短脉冲；(b)、频谱分量图。
[0037] 图3是本发明实施例提供的时窗滤波原理
框图。
[0038] 图4是本发明实施例提供的基于时域超窄脉冲信号的材料微波反射特性测量原理图。
[0039] 图5是本发明实施例提供的测料特性参数测量系统原理图。
[0040] 图6是本发明实施例提供的对同一样品，此系统测试结果与标准RCS暗室测试值，高度吻合曲线图。
具体实施方式
[0041] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0042] 现有技术的时域测试系统没有通过时域扫描信号直接扫描被测件，而且需要微波暗室实现测试，造成系统建设成本很高，测试效率很低，进行外场测试实用性差。
[0043] 针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于时域超窄脉冲信号的材料微波反射特性测量系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。
[0044] 如图1所示，本发明实施例提供的基于时域超窄脉冲信号的材料微波反射特性测量方法，包括：
[0045] S101，将采用超短脉冲作为信号源，通过快速
同步信号取样技术和时窗滤除杂波技术，以及经过重复测量和数字滤波的分析处理，将外界信号及墙壁、
天花板、泄露信号隔离掉，在大动态范围内，高
分辨率地获取测试主信号。
[0046] S102，并经控制计算机分析处理后，最终呈现测量结果。
[0047] 本发明实施例中，步骤S101所述超短脉冲为30ps的脉冲源。在本发明实施例中，时窗滤除杂波技术包括：
[0048] 1)对同步反射信号的滤波：同步反射信号在时间上与直射的主信号，在时分开。
[0049] 2)对外部干扰噪声的滤波：外部的干扰噪声和测试信号通过SP转化为白噪声，通过频带计算抹掉或者被平均掉，减少噪声干扰。
[0050] 在本发明实施例中，获取测试主信号的方法进一步包括：
[0051] 基于时窗滤除杂波技术，发射和接收的均是时域上的脉冲信号，测试主信号和反射、绕射或其它干扰信号到达被测目标的时间不同，在时轴上相互分离，通过选择时窗大小和移动时窗位置，将反射信号和干扰信号阻挡在时窗之外，只对时间窗内的主信号进行测试。
[0052] 在本发明实施例中，时域测量指以直接或间接的方式获取时域响应数据，然后通过快速傅里叶变换(FFT)得到待测对象
频率特性的测量方法。时域测量又分为直接时域测量和间接时域测量。直接时域测量采用冲激脉冲信号源，用超高速实时采样接收机或等效采样接收机完成信号的接收，获取时域响应数据。因冲激脉冲信号持续时间极短，前后沿变化极快，因此具有很宽的频谱范围(脉冲越窄,其频谱分量越丰富)；在信号接收过程中设置极窄的
距离门，将多径效应、电抗场耦合等因素带来的测量误差减小到最低限度。
[0053] 步骤S102中，软件搭载在控制计算机上。
[0054] 作为优选实施例，如图4所示，本发明实施例提供的基于时域超窄脉冲信号的材料微波反射特性测量方法，包括：控制计算机产生控制指令，脉冲信号源发出一个脉冲信号，由信号源的输出端口传输至发射天线，同时采样接收机采集该脉冲信号作为参考值；脉冲信号由发射天线发出后，照射被测件、背景环境，产生反射信号，反射信号由接收天线接收，传输至采样接收机；控制计算机获取接收机数据后号，在时域上将其展开，利用时窗技术将背景环境、被测件的反射信号进行区分，加时域门滤掉背景的反射信号，只保留被测件的反射信号；将该信号与参考值比较，得到被测件的反射特性的时域结果，将结果作快速傅里叶逆变换后得到频域结果。
[0055] 下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
[0056] 实施例1
[0057] 以下是一种典型的30ps的超短脉冲信号及其对应的频谱图(图2)：从图中可以看出一个
脉冲持续时间为30ps的窄脉冲信号，它所包含的频谱分量最低从直流开始，最高
频率范围甚至可达30GHz。
[0058] 因此，从理论上讲，用一个30ps的窄脉冲作为信号源即可实现频率范围到30GHz的各种时域测量。
[0059] 时域测量系统时窗滤波原理：
[0060] 典型的时域测量系统时窗(TIME WINDOW)滤波原理如图3所示。具体如下：
[0061] 1)对同步反射信号的滤波：因同步反射信号所经过的路径较长，所以在时间上落后于直射的主信号，在时间上是可以与主信号区分开的。
[0062] 2)对外部干扰噪声的滤波：外部的干扰噪声和测试信号是非同步的，它们只要通过SP转化为白噪声，通过频带计算抹掉或者可以被平均掉，从而减少了噪声干扰。
[0063] 基于上述时窗滤波原理，在这套时域测量系统方案中，发射和接收的均是时域上的脉冲信号，由于测试主信号和反射、绕射或其它干扰信号到达被测目标的时间不同，它们在时轴上是相互分离的，这样就可以通过选择时窗大小和移动时窗位置，将反射信号和干扰信号阻挡在时窗之外，而只对时间窗内的信号进行测试，从而保证测试结果的正确性和准确性。
[0064] 实施例2
[0065] 在本测试系统中即将采用超短脉冲作为信号源(如30ps的脉冲源),通过快速同步信号取样技术和时窗滤除杂波功能，并经过重复测量和数字滤波的分析处理，将外界信号及墙壁、
天花板、泄露信号隔离掉，以在大动态范围内，高分辨率地获取所要的真正信号，即测试主信号，并经软件分析处理后，最终呈现出测量结果。
[0066] 从各个测量系统的工作原理如图4和图5所示，信号发生器产生脉冲信号，经过耦合器后由发射天线发射，照射到被测件(被测目标)后反射信号由接收天线传至采样接收机，经软件作傅里叶变换后，在频域上区分被测件、背景墙壁和天线间耦合信号，再加时域门将除被测件反射信号以外信号进行过滤，实现测量。
[0067] 图4测目标模型件的反射特性和二维成像原理图，即基于时域超窄脉冲信号的材料微波反射特性测量；具体包括：
[0068] sampling convertor采样交换器，测试硬件和控制计算机交换通信。
[0069] Sampling heading采样器接口，外部信号输入采样器的接口。
[0070] Generator mainframe信号发生器主机，产生脉冲信号。
[0071] Generator head信号发生器端口，输出脉冲信号。
[0072] Directional coupler定向耦合器，将信号源的信号单向传至发射天线。
[0073] Transmitting antenna发射天线，发射信号。
[0074] Receiving antenna接收天线，接收信号。
[0075] Posotioner方位台，放置待测目标。
[0076] Posotioner control unit方位控制单元，控制目标方位，调整测试角度。
[0077] 控制计算机，用于进行傅里叶变换，在频域上区分被测件、背景墙壁和天线间耦合信号，再加时域门将除被测件反射信号以外信号进行过滤，实现测量。
[0078] 在本发明实施例中，测料特性参数测量系统组成如图5所示，和图4是同一套系统，在不同应用场合下的状态，图5是测材料的反射率。
[0079] 图5提供的系统在图4
基础上加了一个放大器，amplifier，放大接收信号之用。
[0080] 因此本发明使得使用一套硬件设备来实现材料特性参数的时域测量和RCS&ISAR 2D时域测量成为可能。
[0081] 下面结合实验结构对本发明作进一步描述。
[0082] 实验结果：对同一样品，此系统测试结果与标准RCS暗室测试值，高度吻合，如图6曲线所示。
[0083] 在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、
固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以
计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、
计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个
网站站点、计算机、
服务器或
数据中心通过有线(例如同轴
电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是
磁性介质，(例如，
软盘、
硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者
半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
[0084] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
