CN105510738B - 微波大功率器件非线性热参数自动测试系统及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微波大功率器件非线性热参数自动测试系统及其测试方法，测试系统包括：控制电路模块和微波电路模块；测试过程是矢量网络分析仪提供信号源，然后与微波测试系统的相关端口进行连接，最后通过利用Microsoft Visual Studio 2012编写MFC程序对系统控制电路部分进行控制和仪器测试数据的获取、显示，利用Labview对系统中预留的六端口幅相测试模块编写数据采集程序，最终实现微波大功率器件非线性热参数的自动化测试；本发明实现测试路的自动切换，测试系统为六端口幅相测试模块预留了接口，为微波大功率器件幅相测试降低了成本；能够在2G‑18G的宽频带内实现微波大功率器件非线性热参数的自动化测试的目标，具有宽频带、方便、快捷、准确的特点。
Description
技术领域
本发明属于微波测量的应用领域，尤其涉及一种微波大功率器件(high-powermicrowave devices)非线性热参数自动测试系统及其测试方法。
背景技术
微波大功率器件是一类极其重要的电真空电子器件，广泛应用于卫星通信、雷达和电子对抗等领域并发挥着重大作用。作为大功率器件，其特性可以通过一些技术参数来描述。评价一只微波大功率器件是否合格或者是否能够符合自身的应用需求，可以通过测试其技术参数作为参考。微波大功率器件主要是针对高频信号进行放大，其技术参数的测量设计到多种微波测量技术以及矢量网络分析仪、频谱仪等高端仪器的使用，这极大的增加了其技术参数的测试难度。因此，准确测量微波大功率器件技术参数已经成为微波大功率器件研制及其应用中亟待解决的难题，同时也是微波测量的应用方向之一。
微波大功率器件技术参数的准确可靠测量的问题，各国都开展了相应的研究。国外，早在1966年A.W.Horsley等人搭建了测量系统对微波大功率器件的色散和耦合阻抗进行了测试。1968年，BENJAMIN等人提出一种测量微波大功率器件AM/PM的转换方法。2012年Shreyas Sen等人提出了一种低成本的测量微波大功率器件AM/PM的方法。国内对微波大功率器件测试的研究起步较晚。2000年，电子科技大学张其邵、李恩等人研制了一套大功率连续波热参数综合自动测试系统。2002电子科技大学张其邵、李恩等人提出了一种快速测试微波大功率器件夹持杆微波参数的新方法。2012年电子科技大学李恩老师等人研制了一种微波大功率器件冷参数自动测试系统，该测试系统自动化程度高，得到了相关单位的实际应用。2014年西北工业大学杨旭东等人设计了一套微波大功率器件夹持杆电阻测试的控制系统。此外还有很多高校和科研单位在进行相关的工作。传统的手动测试系统测量耗时且测量结果容易受到测试人员的影响，所以人们开始研究自动测试系统获得更高的测量精度。
目前，人们已经部分实现了微波大功率器件非线性参数的自动测量，但是这些方法都存在这一些问题和缺陷，这些测试系统无法实现一次连接多参数测试的目的，这样的测试系统既耗时也很费力。
发明内容
本发明的发明目的是针对上述情况，提供一种实现一次连接多参数测试的微波大功率器件非线性热参数自动测试系统及其测试方法。
为实现上述发明目的，本发明提供一种微波大功率器件非线性热参数自动测试系统，包括：控制电路模块和微波电路模块；
其中控制电路模块包括微波开关2、4、5、7、11，YTF可调滤波器6、13，数据采集卡48；数据采集卡48通过USB串口与微波开关2、4、5、7、11连接，控制微波开关的切换，实现对微波电路测试链路的选择；同时数据采集卡48也通过USB串口与YTF可调滤波器6、13连接，控制YTF的中心频率，对测试频率进行选择；
微波电路模块包括功率分配器1、9、10、12、14、15，功率放大器3、大功率定向耦合器17、双定向耦合器8、大功率负载16，功率分配器1用于实现双源的输入输出，进行互调测试，功率放大器3用于提高大功率器件测试的输入功率，双定向耦合器8用于对大功率器件的输入输出信号进行选择测试，功率分配器9、10、12、14、15用于扩展测试链路，方便多参数的选择测试，大功率负载16用于对大功率器件产生的大功率进行吸收消耗，大功率定向耦合器17用于对大功率器件输出的大功率信号进行信号耦合采集，实现对非线性热参数的提取测量。
作为优选方式，功率分配器1的三个端口分别单独预留出来；微波开关2的输入端口预留出来，其他两个端口一个接微波开关4，一个接功率放大器3；微波开关4的其他两个端口一个接YTF可调滤波器6，一个接微波开关5，功率放大器3的另一个端口接微波开关5的一个端口，YTF可调滤波器的一个端口和微波开关5的一个端口分别接微波开关7的两个端口，微波开关7的另一个端口预留出来；双定向耦合器8的输入端口预留出来，直通端口也预留出来，耦合端口接功率分配器9的输入端口，双定向耦合器的反射端口接微波开关11的一个端口，微波开关11的一个端口预留出来，功率分配器9的一个输出端口预留出来，另一个端口接功率分配器10的输入端口，功率分配器10的两个输出端口一个预留出来，一个接六端口幅相模块19；大功率定向耦合器17的输入端口预留出来，直通端接大功率负载16，隔离端接隔离负载18，耦合端接功率分配器12的一个端口；功率分配器12的另外两个端口分别接YTF可调滤波器13和功率分配器15，YTF可调滤波器13的另一端接功率分配器14，功率分配器14的另外两个端口一个接六端口幅相测试模块19，另一端口预留出来，功率分配器15的一个端口接微波开关11，另一个预留出来。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种利用上述微波大功率器件非线性热参数自动测试系统进行热参数测试的方法，包括如下步骤：
步骤1：将矢量网络分析仪21输出端40与同轴电缆的端口26连接，同轴电缆的端口27与端口28连接，端口29与端口30连接，功率计44的端口46与端口37连接，功率计45的端口47与端口34连接，开关11通过控制数据采集卡48控制切换到与功分器15连接，微波大功率器件端口38与端口32连接，端口39与端口31连接；
步骤2：被测微波大功率器件按规范正常加电，矢量网络分析仪开机预热充分后，按测量要求设定信号源的频率和功率，对功率计44和功率计45进行校准；
步骤3：用功率计44、45测出功率P1和P2，根据下面公式(1)、(2)计算出被测微波大功率器件的激励功率Pin和输出功率Pout；
其中，C1为双定向耦合器8的耦合度(dB)；L1为双定向耦合器8的主路插损(dB)；C2为大功率定向耦合器17的耦合度(dB)；L0为系统中功分器的插损(dB)；Lf为YIG调谐滤波器13在所测频点上的插损(dB)；
步骤4：逐渐增大源功率，当功率计45读数不再变化，记录此时功率计44、45的读数，按照公式(1)、(2)得到被测微波大功率器件的饱和激励功率和饱和输出功率；
步骤5：按照相关规定技术要求，对步骤4中的饱和状态进行功率回退x dB,保证微波大功率器件工作在线性区，按照公式(1)、(2)得到小信号下被测微波大功率器件的激励功率和输出功率；
步骤6：完成步骤4、5之后根据下面公式(3)获得被测微波大功率器件饱和增益和小信号增益；
GdB＝Pout(dB)-Pin(dB) (3)
步骤7：将矢量网络分析仪21按测试规范设为线性扫频，移除被测微波大功率器件，将端口31、32连通，矢量网络分析仪端口41接端口35，开关11通过控制数据采集卡48切换到与功率分配器15连通，对系统进行全双端口校准或者直通校准，然后重新接入被测微波大功率器件，按照规范正常加电，选择矢网的测量参数为S21，显示方式为对数方式，通过编写的软件直接显示被测微波大功率器件的增益-频率特性曲线和数据；
步骤8：设置矢量网络分析仪21为连续波点频，扫描方式为功率扫描，功率扫描的范围根据步骤4中功率计45的指示达到最大为基准，减去至少20dB作为功率扫描的下限，增加3dB作为功率扫描的上限；移除被测微波大功率器件，对矢量网络分析仪21进行直通校准，然后接入被测微波大功率器件，按照规范正常加电，选择矢量网络分析仪的测量参数为S21，显示方式为对数幅值，通过编写的软件直接获得被测微波大功率器件在设定频率点的增益曲线，从显示的曲线上获得1dB压缩点，以及对应的输入输出功率；
步骤9：同步骤8一样，选择矢量网络分析仪的显示方式为相位，先移除被测微波大功率器件，利用矢量网络分析仪21对系统进行相位直通校准，然后接入被测微波大功率器件，按照规范正常加电，通过编写的软件显示被测微波大功率器件AM/PM测试结果；AM/PM转换系数由下式(4)计算：
步骤10：矢量网络分析仪21的输出端40与端口24连接，矢量网络分析仪22的输出端42与端口23连接，端口25与端口26连接，端口27与端口28连接，端口29与端口30连接，矢量网络分析仪22输入端口43与端口33连接，按规范要求设置矢量网络分析仪21、22的频率f1、f2，两者频率相差5MHz或者10MHz，通过观察功率计44的读数让两信号源加到被测微波大功率器件的输入功率相同，并且都达到被测微波大功率器件的饱和或者工作规范要求的功率点，通过编写的软件直接显示矢量网络分析仪22获得的频谱信息，计算公式如下：
M21＝P21-P0 (5)
其中,P0为频谱中f1和f2两者中的较低电平，P21为(2f1-f2)和(2f2-f1)中较高电平，M21即为三阶互调比；
步骤11：被测微波大功率器件输入端口39接匹配负载，输出端口38与端口32连接，矢量网络分析仪21端口41接端口33，矢量网络分析仪使用频谱模式，开机预热，被测微波大功率器件按规范正常加电工作；稍微改变下微波大功率器件的供电电压，如果矢量网络分析仪上测得的功率读数有变化，说明测到的是寄生振荡功率，需要确保无振荡才能进行功率谱密度测试；设置矢网的起止频率、分辨率带宽BIF，设置合适的视频带宽，设置需要测量频点处加上Marker，读出该处的值Pn(dBm)，按下面公式(6)计算噪声功率谱密度Wn，通过编写的软件显示测量数据；
Wn＝Pn-10lg(BIF/x)+2.0+A(dBm/Hz) (6)
其中，x为谱密度归一化到x Hz而非1Hz时的值，2.0是矢网的修正值；
通过程控计算机中的相应测试软件设置相应的参数，比如YIG的频率设置，功率放大器的接入和不接入系统，最终完成对微波大功率器件非线性热参数的自动化测量。
所有功分器都是1:1功分器。
系统中对集成的器件重复利用，主要体现在多个参数测试公用相同器件，这样可以减少器件来节省测试成本，同时减少系统的复杂程度使得测试样机不过于庞大。测试系统中可以测试的参数通过编写的计算机软件来控制微波开关实现自动测试，无需多次的手动连接，这样的方式减少了人工连接的麻烦，极大的加快了微波大功率器件参数测试的测试速度，节省了大量的测试时间。
微波大功率器件非线性热参数自动测试系统的具体测试过程是：矢量网络分析仪提供信号源，然后与微波测试系统的相关端口进行连接。最后通过利用Microsoft VisualStudio 2012编写MFC程序对系统控制电路部分进行控制和仪器测试数据的获取、显示，利用Labview对系统中预留的六端口幅相测试模块编写数据采集程序，最终实现微波大功率器件非线性热参数的自动化测试。
本发明的有益效果为：
(1)通过对控制电路编写程序，实现继电器的通断从而控制微波开关的，实现测试路的自动切换，完成微波大功率器件非线性热参数的自动化测试。
(2)微波大功率器件非线性热参数自动测试系统为六端口幅相测试模块预留了接口，为微波大功率器件幅相测试降低了成本。
(3)本系统能够在2G-18G的宽频带内实现微波大功率器件非线性热参数的自动化测试的目标，具有宽频带、方便、快捷、准确的特点。
附图说明
附图1是本系统的结构示意图。
其中，1是功分器、2是微波开关、3是功率放大器、4是微波开关、5是微波开关、6是YIG调谐滤波器、7是微波开关、8是双定向耦合器、9是功分器、10是功分器、11是微波开关、12是功分器、13是YIG调谐滤波器、14是功分器、15是功分器、16是大功率负载、17是大功率定向耦合器、18是大功率定向耦合器隔离度负载、19是六端口幅相测试模块、20是微波大功率器件、21是矢量网络分析仪、22是矢量网络分析仪、44是功率计、45是功率计、48是USB数据采集卡，其中端口23、24、25、26、27、28、29、30、33、34、35、36、37是同轴电缆SMA型端口，端口31、32为同轴电缆N型端口，端口38和39分别是微波大功率器件20的输出端口和输入端口，端口40和41分别是矢量网络分析仪21的输出端口和输入端口，端口42和43分别是矢量网络分析仪22的输出端口和输入端口，端口46是功率计44的输入端口，端口47是功率计45的输入端口。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本实施例提供一种微波大功率器件非线性热参数自动测试系统，包括：控制电路模块和微波电路模块；
其中控制电路模块包括微波开关2、4、5、7、11，YTF可调滤波器6、13，数据采集卡48；数据采集卡48通过USB串口与微波开关2、4、5、7、11连接，控制微波开关的切换，实现对微波电路测试链路的选择；同时数据采集卡48也通过USB串口与YTF可调滤波器6、13连接，控制YTF的中心频率，对测试频率进行选择；
微波电路模块包括功率分配器1、9、10、12、14、15，功率放大器3、大功率定向耦合器17、双定向耦合器8、大功率负载16，功率分配器1用于实现双源的输入输出，进行互调测试，功率放大器3用于提高大功率器件测试的输入功率，双定向耦合器8用于对大功率器件的输入输出信号进行选择测试，功率分配器9、10、12、14、15用于扩展测试链路，方便多参数的选择测试，大功率负载16用于对大功率器件产生的大功率进行吸收消耗，大功率定向耦合器17用于对大功率器件输出的大功率信号进行信号耦合采集，实现对非线性热参数的提取测量。
功率分配器1的三个端口分别单独预留出来；微波开关2的输入端口预留出来，其他两个端口一个接微波开关4，一个接功率放大器3；微波开关4的其他两个端口一个接YTF可调滤波器6，一个接微波开关5，功率放大器3的另一个端口接微波开关5的一个端口，YTF可调滤波器的一个端口和微波开关5的一个端口分别接微波开关7的两个端口，微波开关7的另一个端口预留出来；双定向耦合器8的输入端口预留出来，直通端口也预留出来，耦合端口接功率分配器9的输入端口，双定向耦合器的反射端口接微波开关11的一个端口，微波开关11的一个端口预留出来，功率分配器9的一个输出端口预留出来，另一个端口接功率分配器10的输入端口，功率分配器10的两个输出端口一个预留出来，一个接六端口幅相模块19；大功率定向耦合器17的输入端口预留出来，直通端接大功率负载16，隔离端接隔离负载18，耦合端接功率分配器12的一个端口；功率分配器12的另外两个端口分别接YTF可调滤波器13和功率分配器15，YTF可调滤波器13的另一端接功率分配器14，功率分配器14的另外两个端口一个接六端口幅相测试模块19，另一端口预留出来，功率分配器15的一个端口接微波开关11，另一个预留出来。
本实施例还提供一种利用上述微波大功率器件非线性热参数自动测试系统进行热参数测试的方法，包括如下步骤：
步骤1：将矢量网络分析仪21输出端40与同轴电缆的端口26连接，同轴电缆的端口27与端口28连接，端口29与端口30连接，功率计44的端口46与端口37连接，功率计45的端口47与端口34连接，开关11通过控制数据采集卡48控制切换到与功分器15连接，微波大功率器件端口38与端口32连接，端口39与端口31连接；
步骤2：被测微波大功率器件按规范正常加电，矢量网络分析仪开机预热充分后，按测量要求设定信号源的频率和功率，对功率计44和功率计45进行校准；
步骤3：用功率计44、45测出功率P1和P2，根据下面公式(1)、(2)计算出被测微波大功率器件的激励功率Pin和输出功率Pout；
其中，C1为双定向耦合器8的耦合度(dB)；L1为双定向耦合器8的主路插损(dB)；C2为大功率定向耦合器17的耦合度(dB)；L0为系统中功分器的插损(dB)；Lf为YIG调谐滤波器13在所测频点上的插损(dB)；
步骤4：逐渐增大源功率，当功率计45读数不再变化，记录此时功率计44、45的读数，按照公式(1)、(2)得到被测微波大功率器件的饱和激励功率和饱和输出功率；
步骤5：按照相关规定技术要求，对步骤4中的饱和状态进行功率回退x dB,保证微波大功率器件工作在线性区，按照公式(1)、(2)得到小信号下被测微波大功率器件的激励功率和输出功率；
步骤6：完成步骤4、5之后根据下面公式(3)获得被测微波大功率器件饱和增益和小信号增益；
GdB＝Pout(dB)-Pin(dB) (3)
步骤7：将矢量网络分析仪21按测试规范设为线性扫频，移除被测微波大功率器件，将端口31、32连通，矢量网络分析仪端口41接端口35，开关11通过控制数据采集卡48切换到与功率分配器15连通，对系统进行全双端口校准或者直通校准，然后重新接入被测微波大功率器件，按照规范正常加电，选择矢网的测量参数为S21，显示方式为对数方式，通过编写的软件直接显示被测微波大功率器件的增益-频率特性曲线和数据；
步骤8：设置矢量网络分析仪21为连续波点频，扫描方式为功率扫描，功率扫描的范围根据步骤4中功率计45的指示达到最大为基准，减去至少20dB作为功率扫描的下限，增加3dB作为功率扫描的上限；移除被测微波大功率器件，对矢量网络分析仪21进行直通校准，然后接入被测微波大功率器件，按照规范正常加电，选择矢量网络分析仪的测量参数为S21，显示方式为对数幅值，通过编写的软件直接获得被测微波大功率器件在设定频率点的增益曲线，从显示的曲线上获得1dB压缩点，以及对应的输入输出功率；
步骤9：同步骤8一样，选择矢量网络分析仪的显示方式为相位，先移除被测微波大功率器件，利用矢量网络分析仪21对系统进行相位直通校准，然后接入被测微波大功率器件，按照规范正常加电，通过编写的软件显示被测微波大功率器件AM/PM测试结果；AM/PM转换系数由下式(4)计算：
步骤10：矢量网络分析仪21的输出端40与端口24连接，矢量网络分析仪22的输出端42与端口23连接，端口25与端口26连接，端口27与端口28连接，端口29与端口30连接，矢量网络分析仪22输入端口43与端口33连接，按规范要求设置矢量网络分析仪21、22的频率f1、f2，两者频率相差5MHz或者10MHz，通过观察功率计44的读数让两信号源加到被测微波大功率器件的输入功率相同，并且都达到被测微波大功率器件的饱和或者工作规范要求的功率点，通过编写的软件直接显示矢量网络分析仪22获得的频谱信息，计算公式如下：
M21＝P21-P0 (5)
其中,P0为频谱中f1和f2两者中的较低电平，P21为(2f1-f2)和(2f2-f1)中较高电平，M21即为三阶互调比；
步骤11：被测微波大功率器件输入端口39接匹配负载，输出端口38与端口32连接，矢量网络分析仪21端口41接端口33，矢量网络分析仪使用频谱模式，开机预热，被测微波大功率器件按规范正常加电工作；稍微改变下微波大功率器件的供电电压，如果矢量网络分析仪上测得的功率读数有变化，说明测到的是寄生振荡功率，需要确保无振荡才能进行功率谱密度测试；设置矢网的起止频率、分辨率带宽BIF，设置合适的视频带宽，设置需要测量频点处加上Marker，读出该处的值Pn(dBm)，按下面公式(6)计算噪声功率谱密度Wn，通过编写的软件显示测量数据；
Wn＝Pn-10lg(BIF/x)+2.0+A(dBm/Hz) (6)
其中，x为谱密度归一化到x Hz而非1Hz时的值，2.0是矢网的修正值；
通过程控计算机中的相应测试软件设置相应的参数，比如YIG的频率设置，功率放大器的接入和不接入系统，最终完成对微波大功率器件非线性热参数的自动化测量。
所有功分器都是1:1功分器。
系统中对集成的器件重复利用，主要体现在多个参数测试公用相同器件，这样可以减少器件来节省测试成本，同时减少系统的复杂程度使得测试样机不过于庞大。测试系统中可以测试的参数通过编写的计算机软件来控制微波开关实现自动测试，无需多次的手动连接，这样的方式减少了人工连接的麻烦，极大的加快了微波大功率器件参数测试的测试速度，节省了大量的测试时间。
微波大功率器件非线性热参数自动测试系统的具体测试过程是：矢量网络分析仪提供信号源，然后与微波测试系统的相关端口进行连接。最后通过利用Microsoft VisualStudio 2012编写MFC程序对系统控制电路部分进行控制和仪器测试数据的获取、显示，利用Labview对系统中预留的六端口幅相测试模块编写数据采集程序，最终实现微波大功率器件非线性热参数的自动化测试。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (3)
1.一种微波大功率器件非线性热参数自动测试系统，其特征在于，包括：控制电路模块和微波电路模块；
其中控制电路模块包括五个微波开关(2、4、5、7、11)、两个YTF可调滤波器(6、13)、数据采集卡(48)；数据采集卡(48)通过USB串口与五个微波开关(2、4、5、7、11)连接，控制微波开关的切换，实现对微波电路测试链路的选择；同时数据采集卡(48)也通过USB串口与两个YTF可调滤波器(6、13)连接，控制YTF的中心频率，对测试频率进行选择；
微波电路模块包括六个功率分配器(1、9、10、12、14、15)、功率放大器(3)、大功率定向耦合器(17)、双定向耦合器(8)、大功率负载(16)，第一功率分配器(1)用于实现双源的输入输出，进行互调测试，功率放大器(3)用于提高大功率器件测试的输入功率，双定向耦合器(8)用于对大功率器件的输入输出信号进行选择测试，第二到第六功率分配器(9、10、12、14、15)用于扩展测试链路，方便多参数的选择测试，大功率负载(16)用于对大功率器件产生的大功率进行吸收消耗，大功率定向耦合器(17)用于对大功率器件输出的大功率信号进行信号耦合采集，实现对非线性热参数的提取测量。
2.根据权利要求1所述的微波大功率器件非线性热参数自动测试系统，其特征在于：第一功率分配器(1)的三个端口分别单独预留出来；第一微波开关(2)的输入端口预留出来，其他两个端口一个接第二微波开关(4)，一个接功率放大器(3)；第二微波开关(4)的其他两个端口一个接第一YTF可调滤波器(6)，一个接第三微波开关(5)，功率放大器(3)的另一个端口接第三微波开关(5)的一个端口，第一YTF可调滤波器(6)的一个端口和第三微波开关(5)的一个端口分别接第四微波开关(7)的两个端口，第四微波开关(7)的另一个端口预留出来；双定向耦合器(8)的输入端口预留出来，直通端口也预留出来，耦合端口接第二功率分配器(9)的输入端口，双定向耦合器的反射端口接第五微波开关(11)的一个端口，第五微波开关(11)的一个端口预留出来，第二功率分配器(9)的一个输出端口预留出来，另一个端口接第三功率分配器(10)的输入端口，第三功率分配器(10)的两个输出端口一个预留出来，一个接六端口幅相模块(19)；大功率定向耦合器(17)的输入端口预留出来，直通端接大功率负载(16)，隔离端接隔离负载(18)，耦合端接第四功率分配器(12)的一个端口；第四功率分配器(12)的另外两个端口分别接第二YTF可调滤波器(13)和第六功率分配器(15)，第二YTF可调滤波器(13)的另一端接第五功率分配器(14)，第五功率分配器(14)的另外两个端口一个接六端口幅相测试模块(19)，另一端口预留出来，第六功率分配器(15)的一个端口接第五微波开关(11)，另一个预留出来。
3.利用权利要求1或2所述的微波大功率器件非线性热参数自动测试系统进行热参数测试的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：将第一矢量网络分析仪(21)的输出端(40)与同轴电缆的第四端口(26)连接，同轴电缆的第五端口(27)与第六端口(28)连接，第七端口(29)与第八端口(30)连接，第一功率计(44)的输入端口(46)与第十三端口(37)连接，第二功率计(45)的输入端口(47)与第十端口(34)连接，第五微波开关(11)通过控制数据采集卡(48)控制切换到与第六功率分配器(15)连接，被测微波大功率器件输出端口(38)与第二同轴电缆N型端口(32)连接，被测微波大功率器件(20)的输入端口(39)与第一同轴电缆N型端口(31)连接；
步骤2：被测微波大功率器件按规范正常加电，第一矢量网络分析仪(21)开机预热充分后，按测量要求设定信号源的频率和功率，对第一功率计(44)和第二功率计(45)进行校准；
步骤3：用两个功率计(44、45)测出功率P1和P2，根据下面公式(1)、(2)计算出被测微波大功率器件的激励功率Pin和输出功率Pout；
其中，C1为双定向耦合器(8)的耦合度(dB)；L1为双定向耦合器(8)的主路插损(dB)；C2为大功率定向耦合器(17)的耦合度(dB)；L0为系统中功率分配器的插损(dB)；Lf为第二YTF可调滤波器(13)在所测频点上的插损(dB)；
步骤4：逐渐增大源功率，当第二功率计(45)读数不再变化，记录此时两个功率计(44、45)的读数，按照公式(1)、(2)得到被测微波大功率器件的饱和激励功率和饱和输出功率；
步骤5：按照相关规定技术要求，对步骤4中的饱和状态进行功率回退x dB,x表示的是一个变量的数量，数值范围为5～30，保证微波大功率器件工作在线性区，按照公式(1)、(2)得到小信号下被测微波大功率器件的激励功率和输出功率；
步骤6：完成步骤4、5之后根据下面公式(3)获得被测微波大功率器件饱和增益和小信号增益；
步骤7：将第一矢量网络分析仪(21)按测试规范设为线性扫频，移除被测微波大功率器件，将两个同轴电缆N型端口(31)、(32)连通，第一矢量网络分析仪输入端口(41)接第十一端口(35)，第五微波开关(11)通过控制数据采集卡(48)切换到与第六功率分配器(15)连通，对系统进行全双端口校准或者直通校准，然后重新接入被测微波大功率器件，按照规范正常加电，选择第一矢量网络分析仪(21)的测量参数为S21，显示方式为对数方式，通过编写的软件直接显示被测微波大功率器件的增益-频率特性曲线和数据；
步骤8：设置第一矢量网络分析仪(21)为连续波点频，扫描方式为功率扫描，功率扫描的范围根据步骤4中第二功率计(45)的指示达到最大为基准，减去至少20dB作为功率扫描的下限，增加3dB作为功率扫描的上限；移除被测微波大功率器件，对第一矢量网络分析仪(21)进行直通校准，然后接入被测微波大功率器件，按照规范正常加电，选择第一矢量网络分析仪(21)的测量参数为S21，显示方式为对数幅值，通过编写的软件直接获得被测微波大功率器件在设定频率点的增益曲线，从显示的曲线上获得1dB压缩点，以及对应的输入输出功率；
步骤9：同步骤8一样，选择第一矢量网络分析仪(21)的显示方式为相位，先移除被测微波大功率器件，利用第一矢量网络分析仪(21)对系统进行相位直通校准，然后接入被测微波大功率器件，按照规范正常加电，通过编写的软件显示被测微波大功率器件AM/PM测试结果；AM/PM转换系数由下式(4)计算：
其中，“Δφout”是指输出功率信号的相位变化量，“ΔPin”是指输入功率变化量；
步骤10：第一矢量网络分析仪(21)的输出端(40)与第二端口(24)连接，第二矢量网络分析仪(22)的输出端(42)与第一端口(23)连接，第三端口(25)与第四端口(26)连接，第五端口(27)与第六端口(28)连接，第七端口(29)与第八端口(30)连接，第二矢量网络分析仪(22)的输入端口(43)与第九端口(33)连接，按规范要求设置两个矢量网络分析仪(21、22)的频率f1、f2，两者频率相差5MHz或者10MHz，通过观察第一功率计(44)的读数让两信号源加到被测微波大功率器件的输入功率相同，并且都达到被测微波大功率器件的饱和或者工作规范要求的功率点，通过编写的软件直接显示第二矢量网络分析仪(22)获得的频谱信息，计算公式如下：
M21＝P21-P0 (5)
其中,P0为频谱中f1和f2两者中的较低电平，P21为(2f1-f2)和(2f2-f1)中较高电平，M21即为三阶互调比；
步骤11：被测微波大功率器件输入端口(39)接匹配负载，被测微波大功率器件输出端口(38)与第二同轴电缆N型端口(32)连接，第一矢量网络分析仪(21)的输入端口(41)接第九端口(33)，第一矢量网络分析仪(21)使用频谱模式，开机预热，被测微波大功率器件按规范正常加电工作；稍微改变下微波大功率器件的供电电压，如果第一矢量网络分析仪(21)上测得的功率读数有变化，说明测到的是寄生振荡功率，需要确保无振荡才能进行功率谱密度测试；设置第一矢量网络分析仪(21)的起止频率、分辨率带宽BIF，设置合适的视频带宽，设置需要测量频点处加上Marker，读出该处的值Pn(dBm)，按下面公式(6)计算噪声功率谱密度Wn，通过编写的软件显示测量数据；
Wn＝Pn-10lg(BIF/x)+2.0+A (dBm/Hz) (6)
其中，“A”是大功率定向耦合器(17)的耦合度、第四功率分配器(12)的衰减量、第六功率分配器(15)的衰减量的和，x为谱密度归一化到xHz而非1Hz时的值，2.0是第一矢量网络分析仪的修正值；
通过程控计算机中的相应测试软件设置相应的参数，最终完成对微波大功率器件非线性热参数的自动化测量。
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