本發(fā)明涉及一種固定式準(zhǔn)光法拉第旋轉(zhuǎn)器性能測定方法與裝置。

背景技術(shù)：

法拉第旋轉(zhuǎn)器是一種具有電磁波單向傳輸特性的毫米波隔離器，其應(yīng)用于收發(fā)信號的分離。當(dāng)一個線極化平面波行進在與磁化矢量平行且具有均勻厚度的法拉第旋轉(zhuǎn)器中時，將分裂成兩個反向旋轉(zhuǎn)的圓極化波，它們具有不同的磁導(dǎo)率和不同的傳播常數(shù)，傳輸中的極化波是這兩個圓極化波的疊加，從法拉第旋轉(zhuǎn)器出射后疊加成為一個橢圓極化的平面波，主軸旋轉(zhuǎn)了一個角度，稱為法拉第旋轉(zhuǎn)角。通常法拉第旋轉(zhuǎn)器設(shè)計為出射橢圓極化電磁波主軸與入射線極化波極化方向夾角45度，因此對于法拉第旋轉(zhuǎn)器出射橢圓極化電磁波的精確測定極為重要(參見[Paul F.Goldsmith，”Quasioptical Systems：Gaussian Beam Quasioptical Propogation and Applications，”(IEEE Press series on RF and Microwave Technology)[1 ed]])。

目前采用的橢圓極化波測量方法是，通過轉(zhuǎn)動接收線極化天線使其調(diào)整極化方向，分別測得橢圓極化波的兩個正交分量的幅度和相位，從而計算出橢圓極化波的各參量(參見[Benjamin Lax，”Quasi-Optical Ferrite Reflection Circulator，”IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES，VOL.41，NO.12，DECEMBER 1993])。但這種方法需要調(diào)整接收天線的位置狀態(tài)，改變天線位置狀態(tài)會引入接收信號的相位誤差，從而影響計算精度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是通過旋轉(zhuǎn)引入系統(tǒng)的極化柵網(wǎng)代替旋轉(zhuǎn)接收天線，精確測量準(zhǔn)光法拉第旋轉(zhuǎn)器性能。

本發(fā)明的固定式準(zhǔn)光法拉第旋轉(zhuǎn)器性能測試方法，將極化柵網(wǎng)和法拉第旋轉(zhuǎn)器依次放置在兩個線極化天線之間，天線1發(fā)射垂直極化電磁波，天線2接收垂直極化電磁波。調(diào)整極化柵網(wǎng)網(wǎng)絲與地面法向的夾角，改變?nèi)肷溥M入法拉第旋轉(zhuǎn)器的線極化波極化方向與地面法向的夾角。通過兩次入射進入法拉第旋轉(zhuǎn)器的線極化波極化方向相差90度，接收天線則不需要轉(zhuǎn)動90度調(diào)整極化方向就可以測量到法拉第旋轉(zhuǎn)器出射橢圓極化波的兩個正交分量。使用通過調(diào)整極化線柵網(wǎng)絲與地面法向夾角得到的法拉第旋轉(zhuǎn)器出射橢圓極化波的兩個正交分量可以計算出該橢圓極化波的長軸與傾角。

本發(fā)明的固定式準(zhǔn)光法拉第旋轉(zhuǎn)器性能測試裝置，其特征在于，包括：線極化天線、極化柵網(wǎng)、極化柵網(wǎng)旋轉(zhuǎn)工裝、法拉第旋轉(zhuǎn)器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀；發(fā)射線極化天線連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀分析儀1端口；接收線極化天線連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀2端口；極化柵網(wǎng)安裝在旋轉(zhuǎn)工裝上。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠固定測量過程中接收天線的位置狀態(tài)，避免改變接收天線位置狀態(tài)引入的相位誤差，從而精確計算準(zhǔn)光法拉第旋轉(zhuǎn)器出射橢圓極化場。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖附圖標(biāo)記：1、發(fā)射天線；2、Y軸；3、X軸；4、Z軸；5、極化柵網(wǎng)及其旋轉(zhuǎn)工裝；6、法拉第旋轉(zhuǎn)器及其工裝；7、接收天線；8、端口1；9、端口2

附圖2為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)圖附圖標(biāo)記：1、發(fā)射天線；2、Y軸；3、X軸；4、Z軸；5、極化柵網(wǎng)及其旋轉(zhuǎn)工裝；6、法拉第旋轉(zhuǎn)器及其工裝；7、接收天線；8、端口1；9、端口2；10、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

附圖3第一步測量橢圓極化場示意圖附圖標(biāo)記：1、Y軸；2、X軸；3、入射方向；4、τ；5、θ；6、E′_y0；7、E′_x0；8、OA

附圖4第二步測量橢圓極化場示意圖附圖標(biāo)記：1、Y軸；2、X軸；3、入射方向；4、E″_y0；5、E″_x0；6、OA

具體實施方法

如附圖1所示，將兩個線極化天線、極化柵網(wǎng)和法拉第旋轉(zhuǎn)器依次放置在Z軸，X軸與Z軸所在平面與地面平行，線極化天線極化方向為Y軸方向，垂直于地面。發(fā)射天線連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀1端口，接收天線連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀2端口。

首先將極化柵網(wǎng)網(wǎng)絲方向沿Y軸正方向向X軸負(fù)方向旋轉(zhuǎn)45度，此時透過極化柵網(wǎng)的線極化電磁波極化方向為沿Y軸正方向向X軸正方向旋轉(zhuǎn)45度，通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量得到一個Y軸方向S21值的幅度E′_y0和相位φ′_y0，其關(guān)系如下式所示

此時X軸方向分量E′_x0、φ′_x0未知，如附圖3所示。

然后將極化柵網(wǎng)網(wǎng)絲方向沿Y軸正方向向X軸正方向旋轉(zhuǎn)45度，此時透過極化柵網(wǎng)的線極化電磁波極化方向為沿Y軸正方向向X軸負(fù)方向旋轉(zhuǎn)45度，此時第一次通過法拉第旋轉(zhuǎn)器產(chǎn)生的橢圓極化波主軸方向沿Y軸正方向向X軸負(fù)方向旋轉(zhuǎn)了90度，通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量得到一個Y軸方向S21值的幅度E″_y0和相位此時測到的量與第一次測量狀態(tài)時X軸方向的S21值的幅度E′_x0和相位φ′_x0對應(yīng)相同，即為

通過兩次測量得到的接收天線Y軸方向的S21值的幅度和相位就可以計算出法拉第旋轉(zhuǎn)器出射橢圓極化波的長軸和傾角。

首先計算Y軸分量和X軸分量的相位差為

Δφ＝φ′_y0-φ′_x0=φ′_y0-φ″_y0 (3)

從而計算出橢圓極化波的長軸OA為

此時，橢圓極化波主軸與Y軸之間夾角τ為

進而得到法拉第旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)角θ為

θ＝45°-τ (6)。