一种用于测量材料在太赫兹波段极化特性的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太赫兹技术，特别是一种用于测量材料在太赫兹波段极化特性的方法 和系统。 技术背景
[0002] 目前用于测量材料在太赫兹波段极化特性所采用的方法是在接收端使用检波方 式，发射端发射具有线极化的高斯波束模式实现，其组成如图1-2所示。
[0003] 采用检波方式实现存在几个缺点：一是检波器只能获得太赫兹波的幅度信息，而 相应的相位信息将丢失，这样只能计算出太赫兹波通过材料的极化旋转特性，而不能测量 它对不同偏振的相位响应特性；二是检波器的噪声较高，灵敏度差，不能用于测量极化损失 小或者吸收损耗大的材料；三是测量精度不高，由于此种方案的校准方法简单，不能精确较 准由于水平（V)、垂直（H)两路不一致所导致的测量误差，致使测量精度差。
【发明内容】
[0004] 本发明提出一种用于测量材料在太赫兹波段极化特性的方法和系统，采用正交模 式变换器将接收到的正交信号进行分离，并利用超外差技术检测接收的正交信号幅度与相 位；与传统的方法不同的是，本发明采用正交采样的方式对所接收的信号进行采集，同时 利用校准算法将正交模式变换器的交叉极化、正交接收两路信号的幅度相位不一致进行校 准，从而在很大程度上消除它们的影响，大大的提高了测量的精度与动态范围。
[0005] 本发明的技术方案如下： 一种用于测量材料在太赫兹波段极化特性的方法，其特征在于步骤如下： 采用正交采样的方式对所接收的正交信号进行采集，同时利用校准算法将正交模式变 换器（0MT)的交叉极化、正交接收两路信号的幅度相位不一致进行校准；经过校准后，在测 量待测材料时，根据校准后的参数计算出经过待测材量后的幅度和相位，从而得出待测材 料对于所测量的太赫波的极化特性。
[0006] 上述方法中涉及的校准算法具体如下： 假定垂直极化通道（V通道)接收的信号为％，水平极化通道（H通道)接收的信号为％ ，它们的表达式为式（1)所示：
【主权项】
1. 一种用于测量材料在太赫兹波段极化特性的方法，其特征在于步骤如下：采用正交 采样的方式对所接收的正交信号进行采集，同时利用校准算法将正交模式变换器的交叉极 化、正交接收两路信号的幅度相位不一致进行校准；经过校准后，在测量待测材料时，根据 校准后的参数计算出经过待测材量后的幅度和相位，从而得出待测材料对于所测量的太赫 波的极化特性。
2. 根据权利要求1所述的一种用于测量材料在太赫兹波段极化特性的方法，其特征在 于：采集到的信号包括垂直极化通道即V通道接收的信号为兮，水平极化通道即H通道接 收的信号为％％和'%的表达式为式（1)所示：
式中AV、AH表示幅度，# v、# H表示相位，表示V通道、H通道不平衡导致的幅度差， &表示V、H通道的相差，Iijr^表示H通道泄露到V通道的信号强度，%_^表示V通道泄 露到H通道的信号强度，為^I表示V通道与H通道泄露信号的相位。
3. 根据权利要求1所述的一种用于测量材料在太赫兹波段极化特性的方法，其特征在 于所述校准算法具体如下： 发射端采用线极化的高斯波束，在未加入被测材料的情况下，校准过程如下： ① 发射端发射垂直极化信号，接收端的水平有用信号各）为〇,代入式（1)， 得此时接收机接收的水平信号即为垂直到水平泄露：
② 发射端发射水平极化的信号，接收端的垂直有用信号为〇,代入式 (1)，得此时接收机接收的垂直信号即为水平到垂直泄露：
联立（2)、（3)、（4)、（5)式解出（1)式中的未知参数； 经过校准后，在测量待测材料时，根据校准后的参数计算出经过待测材量后的木、尤 、各、士，从而可以计算出材料对于所测量的太赫波的极化特性。
4. 适用于权利要求1所述方法的一种用于测量材料在太赫兹波段极化特性的系统，其 特征在于：整体由发射端和接收端组成，接收端包括正交信号接收单元、V信号检测单元、 H信号检测单元、本振倍频链和信号处理单元，正交信号接收单元采用正交模式变换器将信 号分为V信号与H信号，然后采用超外差形式对V信号、H信号进行检测，本振倍频链的输 出端分别连接至V信号检测单元和H信号检测单元，V信号检测单元的输出端和H信号检 测单元的输出端均连接至信号处理单元。
5. 根据权利要求4所述的一种用于测量材料在太赫兹波段极化特性的系统，其特征在 于：所述本振倍频链包括本振源、若干个倍频器和功分器，若干个倍频器依次串联，本振源 的输出端连接至串联的倍频器的输入端，串联的倍频器的输入端的输出端连接至功分器， 功分器的输出端分别连接至V信号检测单元和H信号检测单元。
6. 根据权利要求5所述的一种用于测量材料在太赫兹波段极化特性的系统，其特征在 于：所述V信号检测单元包括谐波混频器一、低噪放模块一、滤波器一和衰减器一，谐波混 频器一的输出端连接至低噪放模块一，低噪放模块一的输出端连接至滤波器一，滤波器一 的输出端连接至衰减器一，衰减器一的输出端连接至信号处理单元；所述正交模式变换器 的输出端和功分器的输出端均连接至V信号检测单元的谐波混频器一。
7. 根据权利要求5所述的一种用于测量材料在太赫兹波段极化特性的系统，其特征在 于：所述H信号检测单元包括谐波混频器二、低噪放模块二、滤波器二和衰减器二，谐波混 频器二的输出端连接至低噪放模块二，低噪放模块二的输出端连接至滤波器二，滤波器二 的输出端连接至衰减器二，衰减器二的输出端连接至信号处理单元；所述正交模式变换器 的输出端和功分器的输出端均连接至H信号检测单元的谐波混频器二。
【专利摘要】本发明公开了一种用于测量材料在太赫兹波段极化特性的方法和系统，采用正交模式变换器对所接收的正交信号进行采集，同时利用校准算法将正交模式变换器的交叉极化、正交接收两路信号的幅度相位不一致进行校准；经过校准后，在测量待测材料时，根据校准后的参数计算出经过待测材量后的幅度和相位，从而得出待测材料对于所测量的太赫波的极化特性；本发明在很大程度上消除影响，大大的提高了测量的精度与动态范围。
【IPC分类】G01N21-3581
【公开号】CN104819952
【申请号】CN201510183036
【发明人】陆彬, 安健飞, 吴秋宇, 林长星, 成彬彬, 邓贤进, 张健
【申请人】中国工程物理研究院电子工程研究所
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月17日