CN106443248B - 一种行波管饱和特性快速自动测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动测试技术领域，提供一种行波管饱和特性快速自动测量方法，用以克服现有方法实用性差、测量效率低下以及测量精确度差的问题；本发明采用初始功率步进快速测量M个功率点，使待测行波管以较大输入步长快速测量行波管线性放大区，提升测量速度快；当行波管进入非线性区时，自适应调节功率步进，对输入、输出特性进行精测，提升测量精度；并且有效避免了现有方法中因截止功率设置不当造成的行波管长时间工作在饱和区而造成的损坏，提高了测量的安全性。本发明采用上位机控制完成整个测量过程，整个测量过程仅需设置初始化测量参数，全程无需人工干预，显著提升测量效率且有效减弱了现有测量方法不可避免的实用性差。

Description

一种行波管饱和特性快速自动测量方法

技术领域

本发明属于自动测试技术领域，具体涉及一种行波管饱和特性快速自动测量方法。

背景技术

行波管是一类在现代军事、通信领域内广泛使用的真空微波电子器件，具有十分重要的作用；尤其在军事领域，它是电子对抗、通信、雷达、遥感探测等装备的核心部件。目前由于行波管加工制造精度和材料的非线性特性，同一型号的各支行波管的参数指标均不尽相同。为了解决该问题，行波管出厂交付用户前必须对每支行波管的各项指标参数进行详尽测量并记录。

根据行波管输入-输出关系，行波管的工作状态可分为线性放大区、非线性区、饱和区和过饱和区；在行波管功率特性中，饱和特性指的是在一定频率下，随着输入功率的增加，输出功率不再明显增加的现象。饱和点指的是，在输入输出曲线上，当输出功率不再明显增加时，其起始点即为饱和点，该点对应的功率即为饱和输入、输出功率。

目前，传统行波管饱和特性自动测量方法以等功率输入步进调节信号源输出驱动行波管，读取并记录行波管的输入输出功率；这种方法虽然测量流程简单，但存在以下缺陷：1、需要测试人员预先了解待测行波管工作频带内饱和功率点分布情况，以设定各个频点上合适测量截止功率，否则可能无法找到饱和点，或者使行波管长时间工作在过饱和状态下损坏行波管；2、饱和点判断方法简单，行波管输入输出曲线稍有抖动就可能无法找出饱和点，实用性差；3、在输入功率步长固定的情况下，要能准确测量饱和点，就必须尽可能减小测量步长，造成测量过程十分耗时，测量效率低下。

发明内容

本发明的目的在于针对现有存在的缺陷，提供一种行波管饱和特性快速自动测量方法，用以克服现有方法实用性差、测量效率低下以及测量精确度差的问题。为实现该目的，本发明采用的技术方案为：

一种行波管饱和特性快速自动测量方法，包括以下步骤：

步骤1.初始化测量参数：包括待测行波管工作频带内的若干个测量频率点，信号源对应每个测量频率点的起始输入功率、截止保护功率以及起始功率步进；

步骤2.针对特定测量频率点，将待测行波管在该测量频率点上以初始功率步进进行功率扫描，测量得到M个输入功率点，记录输入功率和输出功率，

得到输入序列：input[1],input[2],...,input[M]，

输出序列：output[1],output[2],...,output[M]；

步骤3.对第M个输入功率点仅在饱和判定：从后向前找寻输入序列中满足如下条件的输入功率点input[n]：input[M]-input[n]≥P，其中P为起初功率步进；

若：则判定达到饱和，则输出待测行波管饱和输入功率为input[M]；否则，判定为未达到饱和，进入步骤4；其中，k为预设饱和判定系数：0<k<0.5；

步骤4.若输入功率input[M]达到截止保护功率，则标记该测量频率点为找到饱和点；否则，进入步骤5；

步骤5.调节功率步进：

若output[M]-output[M-1]＞a·P，则保持功率步进不变：P′＝P；其中，a为预设系数：0＜a＜1；

若output[M]-output[M-1]≤a·P，进一步判断：若input[M]-input[M-1]＞b，则功率步进更新为：P′＝b·(input[M]-input[M-1])，否则，P′＝a·b；其中，b为预设阀值：0＜b＜1；

采用上述功率步进，进行下一次测量，记录输入功率input[M+1]和输出功率output[M+1]，并进入步骤3再次进行饱和判定；

步骤6.重复步骤2至步骤5，测量得到待测行波管在各测量频率点上的饱和特性。

需要说明的是，本发明中若输入功率到达该测量频率点截止保护功率仍未确定饱和点，结束该频点测量，标记当前设定下该频点未能找到饱和点。行波管饱和特性快速自动测量方法中输入、输出功率测量单位均为dBm；且每个测量频率点的起始测量功率均设置在线性放大区内，每个测量频率点的截止保护功率在测试行波管设计参数允许条件下，可设一个较大的值。

本发明的有益效果在于：

本发明提供一种行波管饱和特性快速自动测量方法，采用上位机控制完成整个测量过程，整个测量过程仅需设置初始化测量参数，全程无需人工干预，显著提升测量效率且有效减弱了现有测量方法不可避免的实用性差；同时，本发明采用初始功率步进快速测量M个功率点，使待测行波管以较大输入步长快速测量行波管线性放大区，提升测量速度快；当行波管进入非线性区时，自适应调节功率步进，对输入、输出特性进行精测，提升测量精度；并且本发明实现自适应调节功率，有效避免了现有方法中因截止功率设置不当造成的行波管长时间工作在饱和区而造成的损坏，提高了测量的安全性。

附图说明

图1为本发明测试系统的结构框图。

图2为本发明的快速自动测量方法的流程示意图。

图3为本发明实施例中快速自动测量方法对某行波管12GHz频率下输入输出特性实际测量结果。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步详细说明；所述实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示为本发明测量系统的结构框图，包括信号源1、环形器2、定向耦合器3、被测行波管4、定向耦合器5、大功率负载6、功率计7、功率计8、上位机9、数据总线10；信号源1与定向耦合器3之间加入环形器2避免测量线路不匹配导致的反射信号损坏信号源。

在特定频率上测量待测行波管的一个输入输出点的过程为：上位机9通过数据总线10向信号源1传递指令，控制信号源输出一定频率和功率的驱动信号，经过环形器2和功率耦合器3作为实际驱动信号进入被测行波管4，被测行波管4将将信号放大后经由定向耦合器5和大功率负载6吸收，功率计7和功率计8分别从定向耦合器3和定向耦合器5读取被测行波管4的输入输出功率通过数据总线10传回上位机9。

如图2所示为本发明行波管饱和特性快速自动测量方法的流程图，具体实施步骤如下：

步骤1.初始化测量参数：包括待测行波管工作频带内的若干个测量频率点，信号源对应每个测量频率点的起始输入功率、截止保护功率以及起始功率步进；

步骤2.针对特定测量频率点，将待测行波管在该测量频率点上以初始功率步进进行功率扫描，测量得到M个输入功率点，记录输入功率和输出功率，

得到输入序列：input[1],input[2],...,input[M]，

输出序列：output[1],output[2],...,output[M]；

其中，上位机向通过数据总线读取输入功率计7、输出功率计8测得数据分别为P_in、P_out，定向耦合器3的耦合度为C₃(dB)，定向耦合器5的耦合度为C₅，

则待测行波管的实际测量输入P_in为：

input＝P_in+C₃

待测行波管的实际测量输出P_out为：

output＝P_out+C₅

步骤3.对第M个输入功率点仅在饱和判定：从后向前找寻输入序列中满足如下条件的输入功率点input[n]：input[M]-input[n]≥P，其中P为起初功率步进；

若：则判定达到饱和，则输出待测行波管饱和输入功率为input[M]；否则，判定为未达到饱和，进入步骤4；其中，k为预设饱和判定系数：0<k<0.5；

步骤4.若输入功率input[M]达到截止保护功率，则标记该测量频率点为找到饱和点；否则，进入步骤5；

步骤5.调节功率步进：

若output[M]-output[M-1]＞a·P，则保持功率步进不变：P′＝P；其中，a为预设系数：0＜a＜1；

若output[M]-output[M-1]≤a·P，进一步判断：若input[M]-input[M-1]＞b，则功率步进更新为：P′＝b·(input[M]-input[M-1])，否则，P′＝a·b；其中，b为预设阀值：0＜b＜1；

采用上述功率步进，进行下一次测量，记录输入功率input[M+1]和输出功率output[M+1]，并进入步骤3再次进行饱和判定；

步骤6.重复步骤2至步骤5，测量得到待测行波管在各测量频率点上的饱和特性。

如图3所示，本实施例对某行波管12GHz饱和特性测量结果如图所示，对应上述1-6步骤中的设定具体参数为：起始输入功率为-24dBm，输入截止保护功率为10dBm，初始测量功率点个数M为5，起始测量步长P为2dB，饱和判定系数k为0.1，预设系数a为0.8，预设阀值b为0.2。实际测得该行波管12GHz频率下饱和输入功率为3.83dBm，饱和输出功率为33.64dBm。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (1)

1.一种行波管饱和特性快速自动测量方法，包括以下步骤：

步骤1.初始化测量参数：包括待测行波管工作频带内的若干个测量频率点，信号源对应每个测量频率点的起始输入功率、截止保护功率以及起始功率步进；

步骤2.针对特定测量频率点，将待测行波管在该特定测量频率点上以初始功率步进进行功率扫描，测量得到M个输入功率点，记录输入功率和输出功率，

得到输入序列：input[1],input[2],...,input[M]，

输出序列：output[1],output[2],...,output[M]；

其中，input[M]表示第M个输入功率点、output[M]表示第M个输入功率点对应的第M个输出功率；

步骤3.对第M个输入功率点仅在饱和判定：从后向前找寻输入序列中满足如下条件的输入功率点input[n]：input[M]-input[n]≥P，其中P为起初功率步进；

若：则判定达到饱和，则输出待测行波管饱和输入功率为input[M]；否则，判定为未达到饱和，进入步骤4；其中，k为预设饱和判定系数：0<k<0.5；

其中，input[n]表示第n个输入功率点、output[n]表示第n个输入功率点对应的第n个输出功率；

步骤4.若输入功率input[M]达到截止保护功率，则标记该测量频率点为找到饱和点；否则，进入步骤5；

步骤5.调节功率步进：

若output[M]-output[M-1]＞a·P，则保持功率步进不变：P′＝P；其中，a为预设系数：0＜a＜1；P′表示更新后功率步进；

若output[M]-output[M-1]≤a·P，进一步判断：若input[M]-input[M-1]＞b，则功率步进更新为：P′＝b·(input[M]-input[M-1])，否则，P′＝a·b；其中，b为预设阈值：0＜b＜1；

采用上述功率步进，进行下一次测量，记录输入功率input[M+1]和输出功率output[M+1]，并进入步骤3再次进行饱和判定；

其中，input[M-1]表示第M-1个输入功率点、output[M-1]表示第M-1个输入功率点对应的第M-1个输出功率input[M]；

步骤6.重复步骤2至步骤5，测量得到待测行波管在各测量频率点上的饱和特性。