微波工程期中報告 論文研討: 張玉文, “全偏極化微波散射儀-發射與接收模組之研製”,國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文2001年6月 報告人: 碩研電子一甲 MA030101 王嵩堡 Southern Taiwan University Department of Electronic Engineering

摘要 研究方向: 實現X-band 全偏極化散射儀，並建立自動化量測系統，可使用於室內量測的用途上。 設計方法: 微波電路的收發端加上天線來實現散射儀，與向量網路分析儀來相連接，可以得到物體的散射參數及雷達截面積，藉由GPIB 介面程式的控制，建立了電腦與向量網路分析儀所構成自動化量測系統。 張玉文，國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文 2001 年6月

散射儀系統設計 向量網路分析儀可以藉由GPIB 來作遙控，可使用電腦來傳送命令給向量網路分析儀，也可將接收的資料傳回電腦。 DAQ 資料擷取卡可控制微波電路中切換器的開或關，以達到水平或垂直偏極化的切換。 張玉文，國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文 2001 年6月

散射儀設計之目標 利用向量網路分析儀（vector network analyzer）作 為散射儀的信號處理器，可滿足以上所述大部份的要求 可移動性 對於小的雷達截面積（radar cross section ,RCS）能擁有高靈敏度 對於目標物能提供足夠的動態範圍（dynamic range） 有量測大小與相位的能力 有足夠的空間解析度（resolution） 有能力選取測距（range）不同的目標物 快速切換偏極化（polarization） 資料擷取及即時處理量測的資料 利用向量網路分析儀（vector network analyzer）作 為散射儀的信號處理器，可滿足以上所述大部份的要求 張玉文，國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文 2001 年6月

以網路分析儀實現散射儀 用向量網路分 析儀實現散射 儀的系統操作 圖 雙偏極化單一 天線架構 張玉文，國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文 2001 年6月

發射與接收模組 微波電路系 統架構圖， 系統使用發 射及接收共 用的單一天 線，所用的 天線是號角 天線，經由 天線將偏極 化後訊號發 送出去 張玉文，國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文 2001 年6月

GPIB介面程式控制 使用GPIB 介面卡連接 向量網路分析儀與電 腦，讓GPIB 介面卡來 控制整個量測過程， 達到量測自動化的目 的。 也可將向量網路分析 儀所傳送出來的信息 經由GPIB 介面卡回傳 至電腦作資料儲存。 張玉文，國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文 2001 年6月

資料擷取卡(DAQ) 改變DAQ輸出電壓高或低的方式，來控制微波 電路中切換器的開或關，來切換水平或垂直偏極 化。 張玉文，國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文 2001 年6月

量測結果 使用 R/S FSEK31 頻譜分 析儀，IF 端由Anritsu 68045B訊號產生器提供。 於中頻輸入訊號為1GHz、 0dBm 時各級的輸出功率 大小。 張玉文，國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文 2001 年6月

使用 R/S FSEK31 頻譜分 析儀，IF 端由Anritsu 68045B訊號產生器提供。 於中頻輸入訊號為2GHz、 0dBm 時各級的輸出功率 大小。 張玉文，國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文 2001 年6月

中頻訊號的功率為1GHz、0dBm 時，發射端各級輸出功率 之變化。 張玉文，國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文 2001 年6月

整個收發模組加上天線架構起來後的系統時域圖， 左為同偏極化中的HH， 右為交互偏極化中的HV 張玉文，國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文 2001 年6月

經過系統校準後的同偏極化與交互偏極化大小的結果，可 以看出此系統在1.5GHz 附近，約具有30dB左右的隔離度。 張玉文，國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文 2001 年6月

使用的天線是單一的號角(horn)天線，負責訊號的發射及接 收，量測後，該天線的增益在9.5GHz時為26.5 dBc，遠場距 離為8公尺，半功率頻寬約為8度。 A=B=35.5 公分，a=b=2.03 公分，總長度為1.23 公尺 實際天線圖，後端為OMT 張玉文，國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文 2001 年6月

實際系統圖 張玉文，國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文 2001 年6月

結論 全偏極化微波散射儀可用於量測電波在空氣中傳遞時，所產生的反射、散射的效應。 藉由實現整個發射和接收模組，和應用網路分析儀做中頻到基頻的訊號處理，得到一組完整且具有四種偏極化的收發機量測系統。並實現了全偏極化散射儀自動化量測系統。 本系統隔離度可到達30dB左右，最小可偵測的物體雷達截面積為-56dBsm，測距的解析度為15公分。 張玉文，國立中央大學 電機工程研究所 碩士論文 2001 年6月

參考文獻 全偏極化微波散射儀-發射與接收模組之研製， 2001 年6月,張玉文、丘增杰，國立中央大學 電機工程研究所

心得: 認識雷達除了可應用在偵測物體距離，還可依據量測到的 值，如物體的散射程度、脈波體積、反射的雷達波束頻率發 生的改變程度，來判定雲層的含水量、物體移動的速度，搭 配介電常數量測，更可應用於偵測海水面的風場…等。其應 用的原理基本上都是都卜勒效應，從這基本定理延伸出許多 不同的應用。