CN103439601A

CN103439601A - 一种行波管夹持杆型衰减器匹配性能检测装置及其检测方法

Info

Publication number: CN103439601A
Application number: CN2013103522418A
Authority: CN
Inventors: 吴华夏; 赵艳珩; 袁璟春; 王瑞; 吴磊; 李�荣; 侯信磊
Original assignee: Anhui East China Institute of Optoelectronic Technology
Current assignee: Anhui East China Institute of Optoelectronic Technology
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2013-12-11

Abstract

本发明揭示了一种行波管夹持杆型衰减器匹配性能检测装置及其检测方法，包括微波收发器、机械传动机构、波导阶梯阻抗过渡器、X-Y记录仪和电源单元，该测量方法和装置比测量直流电阻沿衰减器分布的方法要更加灵敏，能发现衰减器上的微小缺陷；在检测速度上有很大提高，可以成为小批量生产中对衰减器进行质量检验的有效手段；其检测结果可以直观地知道沿衰减器各段相对衰减量的分布情况，可以直接由结果曲线查出衰减器渐变段上的缺陷及位置所在。

Description

一种行波管夹持杆型衰减器匹配性能检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及真空电子器件领域，特别涉及一种用于行波管夹持杆型衰减器匹配性能的测量方法及测量装置。

背景技术

集中衰减器是行波管中的重要组成部件，该部件的获得往往是通过采取一定的工艺手段，在夹持杆上蒸镀一层衰减物质而来。为了保证管子工作稳定可靠，并达到某些电气指标，对衰减器有如下要求：1、衰减器应有足够的衰减量；2、衰减器与慢波线的匹配要好，使衰减器端部引起的反射很小（简称尖端反射）。对于第二条要求，通常使衰减器起始段上的衰减物质密度成渐变形状，使得这段衰减器对微波功率的吸收也是渐变的，来满足该项要求。

不同的行波管对衰减器的衰减量要求是不同的，在工艺上通过控制衰减器上衰减物质的密度来达到该目的。而密度不同的衰减器上的衰减物质的表面电阻也是不同的。因此，一般通过测量衰减器上的表面分布电阻，来检测衰减器是否达到设计要求。但是此种检测方法结果不够直观，无法知道衰减器具体的衰减量；检测效率低，尤其是批量生产检测时耗时长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现检测速度可以满足小批量生产中衰减器的质量检验，并且检测结果可以直观地知道沿衰减器各段相对衰减量的分布情况，可以直接由结果曲线查出衰减器渐变段上的缺陷及位置所在的一种行波管夹持杆型衰减器匹配性能的检测方法及检测装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种行波管夹持杆型衰减器匹配性能检测装置，包括微波收发器、机械传动机构、波导阶梯阻抗过渡器、X-Y记录仪和电源单元，所述的波导阶梯阻抗过渡器为台阶通孔结构，且窄边较小的一端插入有短路活塞，所述的波导阶梯阻抗过渡器侧壁设有与最小窄边的一层阶梯矩形孔交叉的用于放置被测衰减器的测试孔，所述的机械传动机构推动被测衰减器沿测试孔运动，并将运动距离信号最为一个矢量信号输送至X-Y记录仪，所述的微波收发器与波导阶梯阻抗过渡器连接向其发送微波信号并接收反射的微波信号，所述的微波收发器将收发微波信号的差值作为另一个矢量信号输送至X-Y记录仪，所述的电源单元与微波收发器、机械传动机构以及X-Y记录仪连接提供电源。

所述的微波收发器由矢量网络分析仪、波导同轴转换器、定向耦合器构成，所述的矢量网络分析仪微波输出端口经第一波导同轴转换器与定向耦合器连接，所述的定向耦合器与波导阶梯阻抗过渡器连接，所述的定向耦合器经第二波导同轴转换器与矢量网络分析仪微波输入端口连接，所述的矢量网络分析仪信号输出端口与X-Y记录仪连接。

所述的波导阶梯阻抗过渡器最小窄边的一层阶梯矩形孔窄边小于等于1mm。

所述的定向耦合器选择20dB定向耦合器。

所述的测试孔与最小窄边的一层阶梯矩形孔垂直。

一种行波管夹持杆型衰减器匹配性能检测方法：

步骤1、启动电源单元；

步骤2、将短路活塞插入波导阶梯阻抗过渡器，

步骤3、调整短路活塞插入深度，同时观察矢量网络分析仪的示数，使波导阶梯阻抗过渡器终端处于短路状态为止；

步骤4、将被测衰减器插入波导阶梯阻抗过渡器的测试孔中；

步骤5、启动X-Y记录仪和机械传动机构；

步骤6、进行衰减器衰减量的测量。

进一步的，矢量网络分析仪调为测量S21模式。

本发明的行波管夹持杆型衰减器匹配性能的检测方法及检测装置，该检测方法比测量直流电阻沿衰减器分布的方法要更加灵敏，能发现衰减器上的微小缺陷；在检测速度上有很大提高，可以成为小批量生产中对衰减器进行质量检验的有效手段；其检测结果可以直观地知道沿衰减器各段相对衰减量的分布情况，可以直接由结果曲线查出衰减器渐变段上的缺陷及位置所在。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为检测装置结构框图；

图2为图1中所示波导阶梯阻抗过渡器结构示意图；

图3为装置终端短路微波传输示意图；

图4、5为被测衰减器渐变段局部变化的结果对比曲线图；

上述图中的标记均为：1、电源单元；2、矢量网络分析仪；3、第一波导同轴转换器；4、第二波导同轴转换器；5、定向耦合器；6、X-Y记录仪；7、机械传动机构；8、波导阶梯阻抗过渡器；9、短路活塞；10、被测衰减器。

具体实施方式

参见图1可知，一种行波管夹持杆型衰减器匹配性能检测装置包括微波收发器、机械传动机构7、波导阶梯阻抗过渡器8、X-Y记录仪6和电源单元1，参见图2可知，波导阶梯阻抗过渡器8为矩形柱状结构，内部设有阶梯状矩形通孔，其台阶结构可根据所需频带按照阻抗变换原理自行设计，波导阶梯阻抗过渡器8的最小窄边一层阶梯矩形孔的一端插入有短路活塞9，短路活塞9可沿着该层阶梯矩形孔调节插入深度，根据矩形波导中TE₁₀波电场和电流分布的特点，把被测衰减器10插入波导宽边的a/2处时，将对微波功率吸收最多，并且不会影响波导中波的传播。但为了能测出被测衰减器10上逐点的衰减量分布情况，要求把波导阶梯阻抗过渡器8最小窄边一层阶梯孔的窄边d做得相当窄，一般取d=1mm或更小。波导阶梯阻抗过渡器8侧壁设有与最小窄边的一层阶梯矩形孔交叉的用于放置被测衰减器10的测试孔，该测试孔通常与最小窄边的一层阶梯矩形孔垂直。

机械传动机构7为一个具有推动元件沿直线运动，并将运动距离信号输出的设备，可以是气缸配以同步电信号单元，机械传动机构7推动被测衰减器10沿测试孔运动，并将运动距离信号最为一个矢量信号输送至X-Y记录仪6，而微波收发器与波导阶梯阻抗过渡器8连接向其发送微波信号并接收反射的微波信号，同时微波收发器将收发微波信号的差值作为另一个矢量信号输送至X-Y记录仪6，就此，X-Y记录仪6接收到两个矢量信号，可以得出一个图形，供工作人员参考。电源单元1与微波收发器、机械传动机构7以及X-Y记录仪6连接提供电源。

上述的微波收发器可以多种形式，例如其由矢量网络分析仪2、波导同轴转换器、定向耦合器5构成，矢量网络分析仪2微波输出端口经第一波导同轴转换器3与定向耦合器5连接，向定向耦合器5发出微波信号，定向耦合器5与波导阶梯阻抗过渡器8连接，将该微波信号输送至波导阶梯阻抗过渡器8，定向耦合器5经第二波导同轴转换器4与矢量网络分析仪2微波输入端口连接，此时该定向耦合器5接收波导阶梯阻抗过渡器8的反射微波信号，并将该反射微波信号输送至矢量网络分析仪2，矢量网络分析仪2信号输出端口与X-Y记录仪6连接，将反射微波信号作为一个矢量输送至X-Y记录仪6。例如图4、5所示，X-Y记录仪6中Y轴值为矢量网络分析仪测量得到的S21的值，X轴值为机械传动机构7位于矢量，定向耦合器5选择20dB定向耦合器5，则被测衰减器的实际相对衰减量A=（│S21│-20）/2 dB。从图4、5中可以看出，2’，5-2’，5-5’被测衰减器为2，5-2，5-5被衰减器测试后局部破坏形成；5-4被测衰减器为特意制作的渐变段有起伏波动的衰减器，检测结果直观明了。

因本专利检测结果是在波导系统中测得的，具体条件与实际行波管内的情况有所不同，两种不同情况下的衰减量数值当然是不同的，所以测得的衰减量用相对衰减量来表示。

本专利基于原理参照图3，插入微波系统中的被测衰减器10会对系统中传输的微波功率有吸收作用，使微波功率由P1降至P2，因此，我们只要观察被测衰减器逐点通过系统时，P1与P2的相对变化关系，即在P1一定条件下观察P2的变化规律，便可得知被测衰减器10上相对衰减量的分布情况。在系统终端完全短路的情况下，若把微波功率以dB形式表示，则衰减器衰减量A=（P1-P2）/2 dB。

把波导阶梯阻抗过渡器8接入波导系统中，当被测衰减器10插入波导间隙d时，将使系统中所传输的微波功率发生变化，如果使被测衰减器10由它的始端开始沿自身轴向移动，逐点通过波导间隙d，则由于其上各点衰减量不同，对微波功率吸收量也不同，从而系统测得的S21值也相应的变化。若把被测衰减器10的位移标在x轴上、把它对功率吸收量的相对变化标在y轴上，逐点记录下来，就形成衰减器10的相对衰减量分布曲线。

通过上述设备，行波管夹持杆型衰减器匹配性能检测方法如下：

步骤1、启动电源单元1；

步骤2、将短路活塞9插入波导阶梯阻抗过渡器8，

步骤3、将矢量网络分析仪2调为测量S21模式，调整短路活塞9插入深度，同时观察矢量网络分析仪2的示数，使波导阶梯阻抗过渡器8终端处于短路状态为止；

步骤4、将被测衰减器10插入波导阶梯阻抗过渡器8的测试孔中；

步骤5、启动X-Y记录仪6和机械传动机构7；

步骤6、进行衰减器衰减量的测量。本检测方法记录的Y轴值为矢量网络分析仪测2量得到的S21的值。

在实际生产工作中证明，采用本发明中所述实施方式检测比测量直流电阻沿衰减器分布的方法要更加灵敏，能发现衰减器上的微小缺陷；在检测速度上有很大提高，可以成为小批量生产中对衰减器进行质量检验的有效手段；其检测结果可以直观地知道沿衰减器各段相对衰减量的分布情况，可以直接由结果曲线查出衰减器渐变段上的缺陷及位置所在。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种行波管夹持杆型衰减器匹配性能检测装置，其特征在于：包括微波收发器、机械传动机构、波导阶梯阻抗过渡器、X-Y记录仪和电源单元，所述的波导阶梯阻抗过渡器为矩形台阶通孔结构，且窄边较小一端插入有短路活塞，所述的波导阶梯阻抗过渡器侧壁设有与最小窄边的一层阶梯孔交叉的用于放置被测衰减器的测试孔，所述的机械传动机构推动被测衰减器沿测试孔运动，并将运动距离信号作为一个矢量信号输送至X-Y记录仪，所述的微波收发器与波导阶梯阻抗过渡器连接向其发送微波信号并接收反射的微波信号，所述的微波收发器将收发微波信号的差值作为另一个矢量信号输送至X-Y记录仪，所述的电源单元与微波收发器、机械传动机构以及X-Y记录仪连接提供电源。

2.根据权利要求1所述的行波管夹持杆型衰减器匹配性能检测装置，其特征在于：所述的微波收发器由矢量网络分析仪、波导同轴转换器、定向耦合器构成，所述的矢量网络分析仪微波输出端口经第一波导同轴转换器与定向耦合器连接，所述的定向耦合器与波导阶梯阻抗过渡器连接，所述的定向耦合器经第二波导同轴转换器与矢量网络分析仪微波输入端口连接，所述的矢量网络分析仪信号输出端口与X-Y记录仪连接。

3.根据权利要求1或2所述的行波管夹持杆型衰减器匹配性能检测装置，其特征在于：所述的波导阶梯阻抗过渡器最小窄边的一层阶梯矩形孔窄边小于等于1mm。

4.根据权利要求3所述的波管夹持杆型衰减器匹配性能检测装置，其特征在于：所述的定向耦合器选择20dB定向耦合器。

5.根据权利要求4所述的波管夹持杆型衰减器匹配性能检测装置，其特征在于：所述的测试孔与最小窄边的一层阶梯矩形孔垂直。

6.一种行波管夹持杆型衰减器匹配性能检测方法，其特征在于：

步骤1、启动电源单元；

步骤2、将短路活塞插入波导阶梯阻抗过渡器，

步骤4、将被测衰减器插入波导阶梯阻抗过渡器的测试孔中；

步骤5、启动X-Y记录仪和机械传动机构；

步骤6、进行衰减器衰减量的测量。

7.根据权利要求6所述的行波管夹持杆型衰减器匹配性能检测方法，其特征在于：矢量网络分析仪调为测量S21模式。