一种金属网栅光窗电磁屏蔽效能单端测量方法

本发明属于微波测量，主要涉及一种金属网栅光窗电磁屏蔽效能单端测量方法。

背景技术：

1、随着空间中电磁波强度日益增强以及应用波段不断展宽，使得电磁环境日益复杂化，因此在诸多领域中都提出了对电磁波屏蔽的要求。而对于航空航天装备领域的探测和观测所使用的光学仪器，在保证强电磁屏蔽性能的同时需要满足高透光性，使得传统电磁屏蔽材料无法应用。金属网栅薄膜作为一种透明导电膜，其生产成本低，制备工艺简单，目前已经在航空航天装备等领域的透明电磁屏蔽中得到了应用。

2、金属网栅光学光窗应用于航空装备等领域，长期使用后会出现裂纹、破损甚至大面积脱落现象，使电磁屏蔽效能下降甚至完全失效。因此，急需开展金属网栅光窗电磁屏蔽效能测量技术。尤其是在不拆卸金属网栅光窗前提下的单端原位测量技术。

3、目前，根据测试对象不同，目前国内已有多种层面的屏蔽效能测试标准规范，包括针对屏蔽体的gb/t12190-2021《电磁屏蔽室屏蔽效能的测量方法》，针对屏蔽材料的gb/t30142-2013《平面型电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》、gb/t25471-2010《电磁屏蔽涂料的屏蔽效能测试方法》、gjb6190-2008《电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》等，针对特殊结构的gjb 5185-2003《小屏蔽体屏蔽效能测量方法》等。然而，这些方法都需要发射与接收天线位于屏蔽材料两侧，当屏蔽材料已经构成屏蔽腔体且不易拆卸时，接收天线无法放置到腔体内部，因此无法进行测量。

技术实现思路

1、为解决传统电磁屏蔽效能测量方法在金属网栅光窗已经构成封闭腔体后无法应用的问题。本发明基于微波二端口网络级联原理，设计了一种金属网栅光窗电磁屏蔽效能单端测量方法。该测量方法通过测量金属网栅光窗的反射幅值与相位，结合传输矩阵计算方法，实现对金属网栅光窗屏蔽效能的间接测量，适用于封闭屏蔽腔体内部无法放置接收天线的应用场合，实现对金属网栅光窗电磁屏蔽效能的现场测量与评估。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种金属网栅光窗电磁屏蔽效能单端测量方法，包括收发天线、矢量网络分析仪、射频连接线、屏蔽腔体、计算机。收发天线通过射频连接线与矢量网络分析仪连接，位于金属网栅光窗一侧，金属网栅光窗固定于屏蔽腔体开窗处，矢量网络分析仪经校准后测量得到反射幅值与相位，并传送到计算机，计算机通过反射信息与电磁屏蔽效能的数值关系解算得到金属网栅光窗的电磁屏蔽效能；金属网栅光窗反射幅值和相位与屏蔽效能的数值关系为：

4、

5、其中，se为电磁屏蔽效能，r为测量得到的金属网栅光窗反射幅值，θ为测量得到的金属网栅光窗反射相位，d为金属网栅光窗基底材料厚度，特性阻抗z0与传播常数γ取值如下：

6、

7、

8、μr为金属网栅光窗基底材料复磁导率，εr为金属网栅光窗基底材料复介电常数，λ为测量微波频率对应的真空波长。

9、作为一种优选方法，收发天线为收发分置或收发一体天线，发射线极化波，在测量频段内驻波比≤2.5，收发一体天线口径面与待测金属网栅光窗保持平行，收发分置天线的各口径与待测金属网栅光窗成较小角度，形成准正入射；在被测金属网栅光窗平面内，光窗中心与边缘电磁波行程差小于λ/16，天线3db波束宽度小于光窗最大内接圆直径的1/3。

10、步骤二：将射频连接线a端与矢量网络分析仪相连，b端分别连接开路、短路、匹配校准件进行校准，完成后取下校准件；

11、步骤三：将射频连接线b端与收发天线相连，将校准金属板(金属板厚度大于1mm，边长不小于3倍天线3db波束宽度)放置在与金属网栅光窗相同的测量平面上，并进行短路频响校准，完成后取下金属板；

12、步骤四：将收发天线朝向自由空间，并进行匹配频响校准。

13、作为一种优选方法，在非暗室条件下对反射测量结果加时域门处理，选择合适的选通时间，包含反射信号时域主峰，排除多路径干扰信号。

14、作为一种优选方法，所述测量方法可测量的金属网栅薄膜金属材料包括铜、铝、金、银；基底材料包括普通玻璃、石英玻璃、红外材料及透明树脂材料；当金属网栅为其他透明导电薄膜或半导体薄膜时，也可以用本方法测量电磁屏蔽效能。

15、本发明具有以下优点及突出效果：

16、本发明提出的一种金属网栅光窗电磁屏蔽效能单端测量方法，将金属网栅结构等效为级联的微波二端口网络，利用传输矩阵法求解得到金属网栅复反射系数与透过率之间的数值关系，进而通过测量复反射系数实现对其屏蔽效能的测量，该方法适用于金属网栅光窗已经构成屏蔽腔体且不易拆卸，接收天线无法放置到腔体内部时的测量场合，同时具有较高的测量精度。

技术特征：

1.一种金属网栅光窗电磁屏蔽效能单端测量方法，测量装置包括收发天线(1)、矢量网络分析仪(2)、射频连接线(3)、屏蔽腔体(4)、计算机(5)，其特征在于：收发天线(1)通过射频连接线(3)与矢量网络分析仪(2)连接，位于待测光窗一侧，待测光窗固定于屏蔽腔体开窗处(4)上，矢量网络分析仪(2)经校准后测量得到待测光窗的微波反射幅值和相位，并传送到计算机(5)，计算机(5)通过反射幅值和相位与屏蔽效能的数值关系解算得到待测光窗的屏蔽效能；金属网栅光窗反射幅值和相位与屏蔽效能的数值关系为：

2.如权利要求1所述的一种金属网栅光窗电磁屏蔽效能单端测量方法，其特征在于：收发天线(1)为收发分置或收发一体天线，发射线极化波，在测量微波频段内驻波比≤2.5，收发一体天线口径面与待测金属网栅光窗保持平行，收发分置天线的各口径面与待测金属网栅光窗成较小角度，形成准正入射；在被测金属网栅光窗平面内，光窗中心与边缘电磁波行程差小于λ/16，天线3db波束宽度小于光窗最大内接圆直径的1/3。

3.如权利要求1所述的一种金属网栅光窗电磁屏蔽效能单端测量方法，其特征在于：矢量网络分析仪(2)的校准步骤包括：

4.如权利要求1所述的一种金属网栅光窗电磁屏蔽效能单端测量方法，其特征在于：在非微波暗室条件下需要对反射测量结果加时域门处理，选择合适的选通时间，包含反射信号时域主峰，排除多路径干扰信号。

5.如权利要求1所述的一种金属网栅光窗电磁屏蔽效能单端测量方法，其特征在于：所述测量方法可检测的金属网栅光窗金属材料包括铜、铝、金、银；基底材料包括普通玻璃、石英玻璃、红外材料及透明树脂材料；当金属网栅为其他透明导电薄膜或半导体薄膜时，也可以用本方法测量屏蔽效能。

技术总结
一种金属网栅光窗电磁屏蔽效能单端测量方法，属于微波测量技术，测量装置由收发天线、矢量网络分析仪、射频连接线、屏蔽腔体、计算机构成；该方法通过测量金属网栅光窗的反射幅值与相位，并结合二端口网络传输矩阵计算方法，实现对金属网栅光窗电磁屏蔽效能的间接测量。该方法仅需要在金属网栅光窗一侧布置测量天线即可实现，适用于封闭屏蔽腔体内部无法放置接收天线的应用场合，同时具有较高的测量精度，有利于实现对金属网栅光窗电磁屏蔽效能的现场测量与评估。

技术研发人员：陆振刚,曹志博,谭久彬
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14