一种多极化多频段准光测量系统的制作方法

本实用新型涉及测量技术领域，特别是涉及材料和器件的物理特性测量，具体地提供一种多极化多频段准光测量系统。

背景技术：
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目前，毫米波与亚毫米波系统广泛地应用于医疗、航天、核能、地球探测、大气遥感、海事卫星以及射电天文等领域。在这些领域中，毫米波与亚毫米波系统运用了大量的特殊材料和器件，比如纳米材料和频率选择表面。具体地，在医疗领域，纳米材料的介电特性可以用来治疗癌症；在航天领域，纳米材料的介电特性是决定电路板系统性能好坏关键因素，从而决定了飞行安全性能；在核磁领域，通过测量等离子体参量，实现等离子体运行状态的诊断；在探测领域，频率选择表面作为常用器件可以有选择性地透射一部分频率并反射另外一部分频率，从而获取被探测物体的状态。传统的用于测量物体信号传输性能的测量系统中，只能进行单频段的测量，无法满足同时多频段测试测量的需求。

技术实现要素：
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本实用新型所要解决的技术问题是针对现有的测量系统无法满足同时多频段测试测量的需求等缺点，提供一种多极化多频段准光测量系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种多极化多频段准光测量系统，其特征在于，包括：

第一天线，用于发射或接收第一频段电磁波；

第一聚焦透镜，用于在第一天线和第一频率选择面之间传输第一频段电磁波；

第二天线，用于发射或接收第二频段电磁波；

第二聚焦透镜，用于在第二天线和第一频率选择面之间传输第二频段电磁波；

第一频率选择面，用于透射所述第一频段电磁波，反射所述第二频段电磁波；

第三聚焦透镜，用于在第一频率选择面和第二频率选择面之间传输第一频段电磁波和第二频段电磁波；

第三天线，用于发射或接收第三频段电磁波；

第二频率选择面，用于透射所述第三频段电磁波，反射所述第一频段电磁波和第二频段电磁波；

第四聚焦透镜，用于在第二频率选择面和过模波导天线之间传输第一频段电磁波、第二频段电磁波和第三频段电磁波；

过模波导天线，用于接收或发射所述第一频段电磁波、第二频段电磁波和第三频段电磁波。

优选地，所述第一频率选择面全透射所述第一频段电磁波、全反射所述第二频段电磁波，所述第二频率选择面全透射所述第三频段电磁波、全反射所述第一频段电磁波和第二频段电磁波。

优选地，第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第三聚焦透镜和第四聚焦透镜均采用椭球镜，且所述四个椭球镜的尺寸相同。

更优选地，椭球镜的两个焦点与椭球镜的顶点之间的距离分别为R1和R2，且R1与R2相等。

进一步地，第一天线到第一聚焦透镜的距离为R1/2，第二天线到第二聚焦透镜的距离为R1/2，第一聚焦透镜到第一频率选择面的距离为R1/2，第二聚焦透镜到第一频率选择面的距离为R1/2，第一频率选择面到第三聚焦透镜的距离为R1/2，第二频率选择面到第三聚焦透镜的距离为R1/2，第二频率选择面到第四聚焦透镜的距离为R1/2，第四聚焦透镜到过模波导天线的距离为R1/2。

进一步地，第三天线到第四聚焦透镜的距离大于R1/2。

优选地，第一天线、第二天线和第三天线均采用圆口径天线。

优选地，第一频率选择面和第二频率选择面均采用多极化频率选择面。

本实用新型由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

本实用新型所述的多极化多频段准光测量系统，能够实现多个频段的电磁波的合成传输或分离传输，同时满足多极化多频段的测试测量需求。

附图说明：

图1为本实用新型所述的多极化多频段准光测量系统的合成传输示意图；

图2为本实用新型所述的多极化多频段准光测量系统的分离传输示意图；

图3为本实用新型所述的椭球镜的尺寸设计示意图。

具体实施方式：

以下结合附图对本实用新型的内容作进一步说明。

如图1和图2所示，本实用新型所述的一种多极化多频段准光测量系统，能够实现多个频段的电磁波的合成传输或分离传输，其特征在于，包括：

第一天线1，用于发射或接收第一频段电磁波100；

第一聚焦透镜2，用于在第一天线1和第一频率选择面5之间传输第一频段电磁波100；

第二天线3，用于发射或接收第二频段电磁波101；

第二聚焦透镜4，用于在第二天线3和第一频率选择面5之间传输第二频段电磁波101；

第一频率选择面5，用于透射所述第一频段电磁波100，反射所述第二频段电磁波101；

第三聚焦透镜6，用于在第一频率选择面5和第二频率选择面8之间传输第一频段电磁波100和第二频段电磁波101；

第三天线7，用于发射或接收第三频段电磁波102；

第二频率选择面8，用于透射所述第三频段电磁波102，反射所述第一频段电磁波100和第二频段电磁波101；

第四聚焦透镜9，用于在第二频率选择面8和过模波导天线10之间传输第一频段电磁波100、第二频段电磁波101和第三频段电磁波102；

过模波导天线10，用于接收或发射所述第一频段电磁波100、第二频段电磁波101和第三频段电磁波102。

在图1中，本实用新型所述的一种多极化多频段准光测量系统实现三个频段的电磁波的合成传输：第一天线1发射的第一频段电磁波100，经第一聚焦透镜2汇聚至第一频率选择面5，并透射过所述第一频率选择面5至第三聚焦透镜6，经第三聚焦透镜6汇聚至第二频率选择面8，并被所述第二频率选择面8反射至第四聚焦透镜9，经所述第四聚焦透镜9汇聚至过模波导天线10；第二天线3发射的第二频段电磁波101，经第二聚焦透镜4汇聚至第一频率选择面5，并被所述第一频率选择面5反射至第三聚焦透镜6，经第三聚焦透镜6汇聚至第二频率选择面8，并被所述第二频率选择面8反射至第四聚焦透镜9，经所述第四聚焦透镜9汇聚至过模波导天线10；第三天线7发射的第三频段电磁波102，透射过第二频率选择面8至第四聚焦透镜9，经所述第四聚焦透镜9汇聚至过模波导天线10；所述第一频段电磁波100、第二频段电磁波101和第三频段电磁波102经上述过程耦合到同一波导，并合成传输。例如，第一天线1发射33～50GHz的第一频段电磁波100，第二天线3发射50～75GHz的第二频段电磁波101，第三天线7发射75～110GHz的第三频段电磁波102；所述第一频率选择面5全透射33～50GHz的第一频段电磁波100、全反射50～75GHz的第二频段电磁波101，所述第二频率选择面8全透射75～110GHz的第三频段电磁波102、全反射33～50GHz的第一频段电磁波100和50～75GHz的第二频段电磁波101；从而实现33～50GHz、50～75GHz和75～110GHz三个频段的电磁波的合成传输。

在图2中，本实用新型所述的一种多极化多频段准光测量系统实现三个频段的电磁波的分离传输，即上述合成传输的逆过程：所述过模波导天线10同时发射第一频段电磁波100、第二频段电磁波101和第三频段电磁波102；所述第一频段电磁波100经所述第四聚焦透镜9汇聚至第二频率选择面8，并被所述第二频率选择面8反射至第三聚焦透镜6，经第三聚焦透镜6汇聚至第一频率选择面5，并透射过所述第一频率选择面5至第一聚焦透镜2，经第一聚焦透镜2汇聚至第一天线1，由所述第一天线1接收；所述第二频段电磁波101经所述第四聚焦透镜9汇聚至第二频率选择面8，并被所述第二频率选择面8反射至第三聚焦透镜6，经第三聚焦透镜6汇聚至第一频率选择面5，并被所述第一频率选择面5反射至第二聚焦透镜4，经第二聚焦透镜4汇聚至第二天线3，由所述第二天线3接收；所述第三频段电磁波102经所述第四聚焦透镜9汇聚至第二频率选择面8，并透射过所述第二频率选择面8至第三天线7，由所述第三天线7接收。

其中，所述第一频段电磁波100、第二频段电磁波101和第三频段电磁波102可以选用毫米波波段或亚毫米波波段，所述毫米波波段的电磁波的波长为1～10毫米、频率为30～300GHz，所述亚毫米波波段的电磁波的波长为0.1～1毫米、频率为300～3000GHz；但可以理解的是，并不限于毫米波波段或亚毫米波波段，还可以是本领域技术人员所知的其它任何波段。在图1和图2中，虚线103表示电磁波的传输范围，实线箭头100、101和102表示电磁波传输的方向。

在本实用新型中，优选所述第一频率选择面5全透射所述第一频段电磁波100、全反射所述第二频段电磁波101，所述第二频率选择面8全透射所述第三频段电磁波102、全反射所述第一频段电磁波100和第二频段电磁波101。

为了简化设计计算量以及系统的制造成本，优选第一聚焦透镜2、第二聚焦透镜4、第三聚焦透镜6和第四聚焦透镜9均采用椭球镜，且所述四个椭球镜的尺寸相同。如图3所示，本实用新型设计所述椭球镜的尺寸时，a为椭球镜长轴的半轴长，b为椭球镜短轴的半轴长，从椭球镜的中心点O出发沿长轴延伸的轴为Z轴，从中心点O出发沿短轴延伸的轴为X轴，从中心点O出发沿垂直于X轴和Z轴构成的平面延伸的轴为Y轴，z为Z轴上任一点到中心点O的距离，x为X轴上任一点到中心点O的距离，y为Y轴上任一点到中心点O的距离；椭球镜的两个焦点(F1，F2)与椭球镜的顶点T之间的距离分别为R1和R2，且R1与R2相等，椭球镜的反射面(图3中粗实线表示)直径为D，电磁波的波束A与椭球镜的长轴之间的夹角为θ。具体地，第一天线1到第一聚焦透镜2的距离可以为R1/2，第二天线3到第二聚焦透镜4的距离可以为R1/2，第一聚焦透镜2到第一频率选择面5的距离可以为R1/2，第二聚焦透镜4到第一频率选择面5的距离可以为R1/2，第一频率选择面5到第三聚焦透镜6的距离可以为R1/2，第二频率选择面8到第三聚焦透镜6的距离可以为R1/2，第二频率选择面8到第四聚焦透镜9的距离可以为R1/2，第四聚焦透镜9到过模波导天线10的距离可以为R1/2，通过将各相邻组件之间的距离设置为相同，可以简化设计，提高测量精度。第三天线7到第四聚焦透镜9的距离可以大于R1/2。

为了简化设计计算量以及系统的制造成本，优选第一天线1、第二天线3和第三天线7均采用圆口径天线。同时，第一频率选择面5和第二频率选择面8均采用多极化频率选择面。

以上内容是对本实用新型所述的一种多极化多频段准光测量系统作出的进一步详细说明，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型构思的前提下，本领域普通技术人员依据本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应视为属于本实用新型的保护范围。