一種大功率微波脈沖信號的校準(zhǔn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大功率微波脈沖信號的校準(zhǔn)裝置，該校準(zhǔn)裝置包括：耦合器(2)、負(fù)載(3)、衰減器(4)、功分器(5)、檢波器(6)、示波器(7)、脈沖功率計(8)、計算機(9)以及測溫儀(10)；所述耦合器(2)的一端與微波脈沖信號源(1)電連接；所述耦合器(2)的另一端分別與所述負(fù)載(3)和所述衰減器(4)電連接；所述衰減器(4)與所述功分器(5)電連接；所述功分器(5)分別與所述檢波器(6)和所述脈沖功率計(8)電連接；所述檢波器(6)與所述示波器(7)電連接；所述示波器(7)、所述脈沖功率計(8)和所述測溫儀(10)都與所述計算機(9)電連接。本發(fā)明的校準(zhǔn)裝置考慮了大功率的微波脈沖信號的熱效應(yīng)對耦合器和衰減器的影響，因此能夠提高大功率微波脈沖信號的校準(zhǔn)精度。
【專利說明】一種大功率微波脈沖信號的校準(zhǔn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波脈沖信號的校準(zhǔn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種大功率微波脈沖信號的校準(zhǔn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微波脈沖技術(shù)的迅速發(fā)展，實際應(yīng)用需要的微波脈沖信號的功率大幅度提高，例如，實際應(yīng)用需要的微波脈沖信號的峰值功率高達(dá)GW量級，其平均功率高達(dá)kW量級。這就迫切需要專門用于大功率的微波脈沖信號的校準(zhǔn)裝置和校準(zhǔn)方法，以校準(zhǔn)大功率的微波脈沖信號的功率和波形。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，用于微波脈沖信號的校準(zhǔn)方法主要有采用量熱式功率計的校準(zhǔn)方法、采用功率探測器的校準(zhǔn)方法、采用耦合探針的校準(zhǔn)方法、采用耦合器的校準(zhǔn)方法、以及級聯(lián)耦合校準(zhǔn)方法。采用量熱式功率計的校準(zhǔn)方法存在如下缺陷:一是該種校準(zhǔn)方法僅適用于中小功率的微波脈沖信號的校準(zhǔn)，不適用于大功率的微波脈沖信號的校準(zhǔn)；二是該種校準(zhǔn)方法無法實現(xiàn)實時測量；三是該種校準(zhǔn)方法的測量周期較長；四是該種校準(zhǔn)方法只能測量微波脈沖信號的平均功率，無法測量微波脈沖信號的峰值功率和波形。
[0004]采用功率探測器的校準(zhǔn)方法適用于大功率的微波脈沖信號的校準(zhǔn)，且可以對微波脈沖信號的波形進(jìn)行實時測量，但該種校準(zhǔn)方法存在如下缺點:一是在校準(zhǔn)功率的微波脈沖信號之前，需要對功率探測器本身進(jìn)行校準(zhǔn)；二是該種校準(zhǔn)方法只適用于模式單一的微波脈沖信號的測量，對于模式復(fù)雜的微波脈沖信號的功率和波形的測量，其測量精度較低。
[0005]采用耦合探針的校準(zhǔn)方法的校準(zhǔn)原理是:利用耦合探針將大功率的微波脈沖信號耦合為小功率的微波脈沖信號，然后通過測量小功率的微波脈沖信號實現(xiàn)對大功率的微波脈沖信號的功率的間接測量。采用耦合探針的校準(zhǔn)方法適用于大功率的微波脈沖信號的校準(zhǔn)，且具有實時性、可擴展性以及可以對多參數(shù)同時測量的優(yōu)點。但是，該種校準(zhǔn)方法只適用于模式單一的微波脈沖信號的測量，對于模式復(fù)雜的大功率微波脈沖信號的測量，其測量精度較低，且耦合探針容易擊穿。
[0006]采用耦合器的校準(zhǔn)方法與采用耦合探針的校準(zhǔn)方法的校準(zhǔn)原理相同。采用耦合探針的校準(zhǔn)方法相比，采用耦合器的校準(zhǔn)方法不僅具有采用耦合探針的校準(zhǔn)方法的上述優(yōu)點，而且采用耦合器的校準(zhǔn)方法適用于模式復(fù)雜的大功率微波脈沖信號的測量，同時還可以克服耦合探針容易擊穿的缺點。
[0007]級聯(lián)耦合校準(zhǔn)方法的校準(zhǔn)原理與采用耦合器的校準(zhǔn)方法相同，其區(qū)別是級聯(lián)耦合校準(zhǔn)方法采用耦合器和衰減器對大功率的微波脈沖信號進(jìn)行兩級衰減。級聯(lián)耦合校準(zhǔn)方法除了具有采用耦合器的校準(zhǔn)方法的上述優(yōu)點外，還具有可溯源性和寬帶性的優(yōu)點。
[0008]采用耦合器的校準(zhǔn)方法和級聯(lián)耦合校準(zhǔn)方法的共同缺點是:當(dāng)大功率(即平均功率大于IkW)的微波脈沖信號在稱合器和衰減器中傳輸時,大功率的微波脈沖信號的熱效應(yīng)將導(dǎo)致耦合器和衰減器的溫度顯著升高，溫度升高進(jìn)而會影響耦合器和衰減器的性能。在這種情況下，采用耦合器測量得到的耦合度以及采用衰減器測量得到的衰減量將不準(zhǔn)確。特別是在毫米波及以上波段，級聯(lián)耦合校準(zhǔn)方法的測量不確定度將無法滿足實際應(yīng)用的要求。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)中還沒有考慮大功率的微波脈沖信號的熱效應(yīng)對耦合器和衰減器的性能影響的校準(zhǔn)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種大功率微波脈沖信號的校準(zhǔn)
裝直。
[0011]本發(fā)明提供的大功率微波脈沖信號的校準(zhǔn)裝置包括:
[0012]耦合器，用于對來自微波脈沖信號源的待校準(zhǔn)微波脈沖信號進(jìn)行耦合并將耦合后的微波脈沖信號分別發(fā)送至衰減器和負(fù)載；
[0013]負(fù)載，用于吸收來自耦合器的微波脈沖信號；
[0014]衰減器，用于將來自耦合器的微波脈沖信號的功率衰減至中小功率；
[0015]功分器，用于將來自衰減器的微波脈沖信號分為兩路并將該兩路微波脈沖信號分別發(fā)送至檢波器和脈沖功率計；
[0016]檢波器，用于對微波脈沖信號進(jìn)行檢波；
[0017]示波器，用于顯示微波脈沖信號的波形并將其發(fā)送至計算機；
[0018]脈沖功率計，用于測量微波脈沖信號的功率并將其發(fā)送至計算機；
[0019]計算機，用于存儲來自脈沖功率計的待校準(zhǔn)微波脈沖信號的功率的實際測量值、來自示波器的待校準(zhǔn)微波脈沖信號的波形的實際測量值、來自測溫儀的耦合器的最高溫度值、以及來自測溫儀的衰減器的最高溫度值；還用于由與耦合器的最高溫度值對應(yīng)的耦合度修正值、與衰減器的最高溫度值對應(yīng)的衰減量修正值、以及待校準(zhǔn)微波脈沖信號的功率的實際測量值計算獲得待校準(zhǔn)微波脈沖信號的功率的修正值；還用于由與耦合器的最高溫度值對應(yīng)的耦合度修正值、與衰減器的最高溫度值對應(yīng)的衰減量修正值、以及待校準(zhǔn)微波脈沖信號的波形的實際測量值計算獲得待校準(zhǔn)微波脈沖信號的波形的修正值；以及
[0020]測溫儀，用于測量耦合器和衰減器的溫度并將其發(fā)送至計算機；
[0021]所述耦合器的一端與微波脈沖信號源電連接；所述耦合器的另一端分別與所述負(fù)載和所述衰減器電連接；所述衰減器與所述功分器電連接；所述功分器分別與所述檢波器和所述脈沖功率計電連接；所述檢波器與所述示波器電連接；所述示波器、所述脈沖功率計和所述測溫儀都與所述計算機電連接。
[0022]優(yōu)選地，所述測溫儀包括分別設(shè)置于所述耦合器和所述衰減器表面的多個溫度傳感器。
[0023]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0024](I)本發(fā)明的校準(zhǔn)裝置能夠適用于大功率即功率大于IkW的微波脈沖信號的校準(zhǔn)，能夠?qū)崟r校準(zhǔn)大功率的微波脈沖信號的功率和波形；
[0025](2)本發(fā)明的校準(zhǔn)裝置考慮了大功率的微波脈沖信號的熱效應(yīng)對耦合器和衰減器的影響，因此能夠提高大功率微波脈沖信號的校準(zhǔn)精度。
【專利附圖】

【附圖說明】[0026]圖1為本發(fā)明實施例的大功率微波脈沖信號的校準(zhǔn)裝置的示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實施例的大功率微波脈沖信號的校準(zhǔn)方法的流程圖；
[0028]圖3為在常溫下測量耦合器的耦合度的裝置的示意圖；
[0029]圖4為在高溫下測量耦合器的耦合度的裝置的示意圖；
[0030]圖5為在常溫下測量衰減器的衰減量的裝置的示意圖；
[0031]圖6為在高溫下測量衰減器的衰減量的裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步的描述。
[0033]如圖1所示，本實施例提供的大功率微波脈沖信號的校準(zhǔn)裝置包括耦合器2、負(fù)載
3、衰減器4、功分器5、檢波器6、示波器7、脈沖功率計8、計算機9和測溫儀10。
[0034]耦合器2的一端與微波脈沖信號源I電連接。耦合器2的另一端分別與負(fù)載3和衰減器4電連接。衰減器4與功分器5電連接。功分器5分別與檢波器6和脈沖功率計8電連接。檢波器6與示波器7電連接。示波器7、脈沖功率計8和測溫儀10都與計算機9電連接。
[0035]耦合器2用于對來自微波脈沖信號源I的待校準(zhǔn)微波脈沖信號進(jìn)行耦合并將耦合后的微波脈沖信號分別發(fā)送至衰減器4和負(fù)載3。負(fù)載3用于吸收來自耦合器2的微波脈沖信號。衰減器4用于將來自耦合器2的微波脈沖信號的功率衰減至中小功率，即將來自耦合器2的微波脈沖信號的功率衰減至小于lkW。功分器5用于將來自衰減器4的微波脈沖信號分為兩路并將該兩路微波脈沖信號分別發(fā)送至檢波器6和脈沖功率計8。檢波器6用于對微波脈沖信號進(jìn)行檢波。示波器7用于顯示微波脈沖信號的波形并將其發(fā)送至計算機9。脈沖功率計8用于測量微波脈沖信號的功率并將其發(fā)送至計算機9。計算機9用于存儲來自脈沖功率計8的待校準(zhǔn)微波脈沖信號的功率的實際測量值、來自示波器7的待校準(zhǔn)微波脈沖信號的波形的實際測量值、來自測溫儀10的耦合器2的最高溫度值、以及來自測溫儀10的衰減器4的最高溫度值；計算機9還用于由與耦合器2的最高溫度值對應(yīng)的耦合度修正值、與衰減器4的最高溫度值對應(yīng)的衰減量修正值、以及待校準(zhǔn)微波脈沖信號的功率的實際測量值計算獲得待校準(zhǔn)微波脈沖信號的功率的修正值；計算機9還用于由與耦合器2的最高溫度值對應(yīng)的耦合度修正值、與衰減器4的最高溫度值對應(yīng)的衰減量修正值、以及待校準(zhǔn)微波脈沖信號的波形的實際測量值計算獲得待校準(zhǔn)微波脈沖信號的波形的修正值。測溫儀10用于測量耦合器2和衰減器4的溫度并將其發(fā)送至計算機9。
[0036]在本實施例中，測溫儀10包括分別設(shè)置于耦合器2和衰減器4表面的多個溫度傳感器(圖中未示出)。
[0037]本實施例提供的大功率微波脈沖信號的校準(zhǔn)方法采用上述校準(zhǔn)裝置。如圖1所示，在常溫下，微波脈沖信號源I產(chǎn)生大功率的待校準(zhǔn)微波脈沖信號。待校準(zhǔn)微波脈沖信號經(jīng)過耦合器2和衰減器4時導(dǎo)致耦合器2和衰減器4的溫度升高。
[0038]如圖2所示，本實施例提供的大功率微波脈沖信號的校準(zhǔn)方法包括如下步驟:
[0039]S1:利用測溫儀10分別實時測量耦合器2和衰減器4的溫度，在耦合器2的溫度穩(wěn)定之后獲得耦合器2的最高溫度值并將其發(fā)送至計算機9，在衰減器4的溫度穩(wěn)定之后獲得衰減器4的最高溫度值并將其發(fā)送至計算機9 ；[0040]S2:在常溫下利用脈沖功率計8測量待校準(zhǔn)微波脈沖信號的功率，獲得待校準(zhǔn)微波脈沖信號的功率的實際測量值并將其發(fā)送至計算機9 ;在常溫下利用示波器7測量待校準(zhǔn)微波脈沖信號的波形，獲得待校準(zhǔn)微波脈沖信號的波形的實際測量值并將其發(fā)送至計算機9 ；
[0041]S3:根據(jù)耦合器2的最高溫度值確定耦合度修正溫度范圍，且該耦合度修正溫度范圍內(nèi)包含耦合器2的最高溫度值；根據(jù)衰減器4的最高溫度值確定衰減量修正溫度范圍，且該衰減量修正溫度范圍內(nèi)包含衰減器4的最高溫度值；優(yōu)選地，耦合度修正溫度范圍的中間值等于耦合器2的最高溫度值；衰減量修正溫度范圍的中間值等于衰減器4的最高溫度值；
[0042]S4:在耦合度修正溫度范圍內(nèi)根據(jù)需要確定多個耦合度修正溫度點；在衰減量修正溫度范圍內(nèi)根據(jù)需要確定多個衰減量修正溫度點；優(yōu)選地，耦合度修正溫度范圍內(nèi)的任意兩個相鄰的耦合度修正溫度點之間的溫度間隔相等；衰減量修正溫度范圍內(nèi)的任意兩個相鄰的衰減量修正溫度點之間的溫度間隔相等；
[0043]S5:測量獲得耦合器2在耦合度修正溫度范圍內(nèi)的每一個耦合度修正溫度點的耦合度的修正值以及衰減器4在衰減量修正溫度范圍內(nèi)的每一個衰減量修正溫度點的衰減量的修正值；
[0044]S6:根據(jù)耦合器2在耦合度修正溫度范圍內(nèi)的每一個耦合度修正溫度點的耦合度的修正值獲得耦合器2的耦合度修正曲線；根據(jù)衰減器4在衰減量修正溫度范圍內(nèi)的每一個衰減量修正溫度點的衰減量的修正值獲得衰減器4的衰減量修正曲線；
[0045]S7:由耦合器2的耦合度修正曲線得到與耦合器2的最高溫度值對應(yīng)的耦合度修正值；由衰減器4的衰減量修正曲線得到與衰減器4的最高溫度值對應(yīng)的衰減量修正值；
[0046]S8:利用計算機9由與耦合器2的最高溫度值對應(yīng)的耦合度修正值、與衰減器4的最高溫度值對應(yīng)的衰減量修正值、以及上述步驟S2得到的待校準(zhǔn)微波脈沖信號的功率的實際測量值計算獲得待校準(zhǔn)微波脈沖信號的功率的修正值；利用計算機9由與耦合器2的最高溫度值對應(yīng)的耦合度修正值、與衰減器4的最高溫度值對應(yīng)的衰減量修正值、以及上述步驟S2得到的待校準(zhǔn)微波脈沖信號的波形的實際測量值計算獲得待校準(zhǔn)微波脈沖信號的波形的修正值。
[0047]上述步驟S5包括如下子步驟:
[0048]S5.1:在常溫下分別測量耦合器2的耦合度的系統(tǒng)本底值和衰減器4的衰減量的系統(tǒng)本底值；
[0049]S5.2:利用第一加熱控溫裝置12將耦合器2的溫度升高至耦合度修正溫度范圍內(nèi)的任意一個耦合度修正溫度點，利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀11測量耦合器2的耦合度，獲得耦合器2在該耦合度修正溫度點的耦合度的高溫測量值，如圖4所示；利用第二加熱控溫裝置13將衰減器4的溫度升高至衰減量修正溫度范圍內(nèi)的任意一個衰減量修正溫度點，利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀11測量衰減器4的衰減量，獲得衰減器4在該衰減量修正溫度點的衰減量的高溫測量值，如圖6所示；
[0050]S5.3:計算耦合器2的耦合度的高溫測量值與其系統(tǒng)本底值的差值獲得耦合器2在該耦合度修正溫度點的耦合度的修正值；計算衰減器4的衰減量的高溫測量值與其系統(tǒng)本底值的差值獲得衰減器4在該衰減量修正溫度點的衰減量的修正值；[0051]S5.4:重復(fù)上述步驟S5.2-S5.3獲得耦合器2在耦合度修正溫度范圍內(nèi)的每一個耦合度修正溫度點的耦合度的修正值以及衰減器4在衰減量修正溫度范圍內(nèi)的每一個衰減量修正溫度點的衰減量的修正值。
[0052]上述步驟S5.1進(jìn)一步包括如下子步驟:
[0053]S5.1.1:在常溫下利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀11測量耦合器2的耦合度，獲得耦合器2的耦合度的第一常溫測量值，如圖3所示；在常溫下利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀11測量衰減器4的衰減量，獲得衰減器4的衰減量的第一常溫測量值，如圖5所示；
[0054]S5.1.2:將耦合器2置于第一加熱控溫裝置12內(nèi)，在常溫下利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀11測量耦合器2的耦合度，獲得耦合器2的耦合度的第二常溫測量值，如圖4所示；將衰減器4置于第二加熱控溫裝置13內(nèi)，在常溫下利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀11測量衰減器4的衰減量，獲得衰減器4的衰減量的第二常溫測量值，如圖6所示；
[0055]S5.1.3:計算耦合器2的耦合度的第一常溫測量值和第二常溫測量值的平均值并將該平均值作為耦合器2的耦合度的系統(tǒng)本底值；計算衰減器4的衰減量的第一常溫測量值和第二常溫測量值的平均值并將該平均值作為衰減器4的衰減量的系統(tǒng)本底值。
[0056]需要說明的是，上述步驟S5.1.1與步驟S5.1.2的順序可以互換。
[0057]需要說明的是，在本實施例中，大功率微波是指功率大于IkW的微波。
[0058]本實施例的校準(zhǔn)裝置能夠適用于大功率即功率大于IkW的微波脈沖信號的校準(zhǔn)；由于本實施例的校準(zhǔn)裝置考慮了大功率的微波脈沖信號的熱效應(yīng)對耦合器和衰減器的影響，因此本實施例的校準(zhǔn)裝置能夠提高微波脈沖信號的校準(zhǔn)精度。此外，本實施例的校準(zhǔn)裝置也可以用于中小功率即功率小于IkW的微波脈沖信號的校準(zhǔn)。
[0059]應(yīng)當(dāng)理解，以上借助優(yōu)選實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行的詳細(xì)說明是示意性的而非限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀本發(fā)明說明書的基礎(chǔ)上可以對各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率微波脈沖信號的校準(zhǔn)裝置，其特征在于，該校準(zhǔn)裝置包括: 耦合器(2)，用于對來自微波脈沖信號源(1)的待校準(zhǔn)微波脈沖信號進(jìn)行耦合并將耦合后的微波脈沖信號分別發(fā)送至衰減器(4)和負(fù)載(3)； 負(fù)載(3)，用于吸收來自耦合器(2)的微波脈沖信號； 衰減器(4)，用于將來自耦合器(2)的微波脈沖信號的功率衰減至中小功率； 功分器(5)，用于將來自衰減器(4)的微波脈沖信號分為兩路并將該兩路微波脈沖信號分別發(fā)送至檢波器(6)和脈沖功率計(8)； 檢波器(6)，用于對微波脈沖信號進(jìn)行檢波； 示波器(7)，用于顯示微波脈沖信號的波形并將其發(fā)送至計算機(9)； 脈沖功率計(8)，用于測量微波脈沖信號的功率并將其發(fā)送至計算機(9)； 計算機(9)，用于存儲來自脈沖功率計(8)的待校準(zhǔn)微波脈沖信號的功率的實際測量值、來自示波器⑵的待校準(zhǔn)微波脈沖信號的波形的實際測量值、來自測溫儀(10)的耦合器⑵的最高溫度值、以及來自測溫儀(10)的衰減器⑷的最高溫度值；還用于由與耦合器(2)的最高溫度值對應(yīng)的耦合度修正值、與衰減器(4)的最高溫度值對應(yīng)的衰減量修正值、以及待校準(zhǔn)微波脈沖信號的功率的實際測量值計算獲得待校準(zhǔn)微波脈沖信號的功率的修正值；還用于由與耦合器(2)的最高溫度值對應(yīng)的耦合度修正值、與衰減器(4)的最高溫度值對應(yīng)的衰減量修正值、以及待校準(zhǔn)微波脈沖信號的波形的實際測量值計算獲得待校準(zhǔn)微波脈沖信號的波形的修正值；以及 測溫儀(10)，用于測量耦合器(2)和衰減器⑷的溫度并將其發(fā)送至計算機(9)；所述耦合器(2)的一端與微波脈沖信號源(1)電連接；所述耦合器(2)的另一端分別與所述負(fù)載⑶和所述衰減器⑷電連接；所述衰減器⑷與所述功分器(5)電連接；所述功分器(5)分別與所述檢波器(6)和所述脈沖功率計(8)電連接；所述檢波器(6)與所述示波器(7)電連接；所述示波器(7)、所述脈沖功率計(8)和所述測溫儀(10)都與所述計算機(9)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率微波脈沖信號的校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述測溫儀(10)包括分別設(shè)置于所述耦合器(2)和所述衰減器(4)表面的多個溫度傳感器。
【文檔編號】H03K5/13GK103633971SQ201310661121
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】方維海, 年豐, 張璐, 溫鑫, 陳云梅 申請人:北京無線電計量測試研究所