CN106712867B - 一种低温放大器功率稳定度测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温放大器功率稳定度测试系统及其测试方法。测试系统包括空间信号接收模块、低温放大器、直流电源模块、输出信号检测模块、信号发生器和主控模块。空间信号接收模块的输出端接低温放大器的输入端。信号发生器与输出信号检测模块交互式连接。输出信号检测模块与主控模块交互式连接。本发明实现了低温放大器功率稳定度的自动测试，具有测试效率高、成本低等特点，且实现了无人值守。本发明能够对功率计及信号发生器进行自动校准与补偿，无需人为操作，可以对测试数据进行自动处理，具有较强的实用性。

Description

一种低温放大器功率稳定度测试系统

技术领域

本发明涉及低温放大器测试技术领域，具体涉及一种低温放大器功率稳定度测试系统及其测试方法。

背景技术

低温放大器是低温接收器的核心器件之一，决定着整个接收系统的成败。由于低温接收机主要应用于对灵敏度要求极高的天文观测和军用侦察雷达中，因此，低温放大器的状态是否稳定关系到低温接收机的整体性能。目前，低温放大器功率稳定度测试通常采用手动测试，需要进行长时间的测量且需要手动记录数据，当数据量大、测量精度要求高时，容易发生误操作、误记录等问题，影响测量效率和测量结果的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温放大器功率稳定度测试系统及其测试方法，该测试系统及测试方法能够解决现有技术中存在的不足，对低温放大器功率稳定度进行高效测量，且能够保证测量结果的可靠性。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种低温放大器功率稳定度测试系统，包括空间信号接收模块、低温放大器、直流电源模块、输出信号检测模块、信号发生器和主控模块。所述空间信号接收模块的输出端接低温放大器的输入端，该空间信号接收模块用于接收空间信号。所述直流电源模块用于为低温放大器供电。所述信号发生器的输出端与输出信号检测模块的输入端相连，该信号发生器用于对输出信号检测模块进行校准。所述输出信号检测模块与主控模块交互式连接，该输出信号检测模块用于检测低温放大器的输出功率。

进一步的，所述空间信号接收模块为真空杜瓦。

进一步的，所述输出信号检测模块为功率计。

进一步的，所述主控模块通过USB连接线与输出信号检测模块相连。

本发明还涉及一种上述低温放大器功率稳定度测试系统的测试方法，该方法包括以下步骤：

(1)将功率计的输入端与低温放大器的输出端断开，并将功率计的输入端连接到信号发生器的输出端上，功率计的输入输出端连接到主控模块的输入输出端上；

(2)设功率计当前需要校准的功率点为Pj，功率计全部需要校准的功率点的个数为n；将信号发生器的输出功率设置为Pj；主控模块读取功率计当前的输出功率Pj’；采用公式Paj＝Pj’-Pj求出功率计当前需要校准的功率点Pj 所对应的补偿值Paj；

(3)重复步骤(2)，获取功率计全部需要校准的功率点所对应的补偿值；

(4)将功率计的输入端与信号发生器的输出端断开，并将功率计的输入端连接到低温放大器的输出端上，功率计的输入输出端连接到主控模块的输入输出端上；

(5)当功率计的输出功率为Pj时，主控模块通过功率计测得的低温放大器的输出功率为Pi＝Pj，并采用公式Pi`＝Pi+Paj对低温放大器的输出功率进行补偿，得到低温放大器补偿后的输出功率Pi`；

(6)重复步骤(5)，主控模块获取功率计全部需要校准的功率点所对应的低温放大器的补偿后的输出功率{Pi`，i＝1,2,……,n}，并采用公式Pv＝ (P1`+P2`+……+Pn`)/n求得低温放大器的补偿后的输出功率的平均值Pv；

(7)采用以下公式求得低温放大器的功率稳定度：

由以上技术方案可知，本发明实现了低温放大器功率稳定度的自动测试，具有测试效率高、成本低等特点，且实现了无人值守。本发明能够对功率计及信号发生器进行自动校准与补偿，无需人为操作，可以对测试数据进行自动处理，具有较强的实用性。

附图说明

图1是低温放大器功率稳定度测试系统的原理框图；

图2是低温放大器功率稳定度测试系统的测试方法流程图。

其中：

1、空间信号接收模块，2、低温放大器，3、直流电源模块，4、信号发生器，5、输出信号检测模块，6、主控模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示的一种低温放大器功率稳定度测试系统，包括空间信号接收模块1、低温放大器2、直流电源模块3、输出信号检测模块5、信号发生器4和主控模块6。所述空间信号接收模块1的输出端接低温放大器2的输入端，该空间信号接收模块1用于接收空间信号。所述直流电源模块3用于为低温放大器2供电。所述信号发生器4的输出端与输出信号检测模块5的输入端相连，该信号发生器4用于对输出信号检测模块5进行校准。所述输出信号检测模块 5与主控模块6交互式连接，该输出信号检测模块5用于检测低温放大器的输出功率。所述主控模块用于获取功率计的输出功率，并通过将信号发生器设置成不同的输出对功率计测得的功率进行校准；所述主控模块还用于根据测得的低温放大器的功率值与以及功率计的校准值，在对应的测量时间长度下对低温放大器的功率稳定度进行计算。

进一步的，所述空间信号接收模块1为真空杜瓦。

进一步的，所述输出信号检测模块5为功率计。

进一步的，所述主控模块6通过USB连接线与输出信号检测模块5相连。

本发明还涉及一种上述低温放大器功率稳定度测试系统的测试方法，该方法包括以下步骤：

(1)将功率计的输入端与低温放大器的输出端断开，并将功率计的输入端连接到信号发生器的输出端上，功率计的输入输出端连接到主控模块的输入输出端上；

(2)设功率计当前需要校准的功率点为Pj，功率计全部需要校准的功率点的个数为n；将信号发生器的输出功率设置为Pj；主控模块读取功率计当前的输出功率Pj’；采用公式Paj＝Pj’-Pj求出功率计当前需要校准的功率点Pj 所对应的补偿值Paj；

(3)重复步骤(2)，获取功率计全部需要校准的功率点所对应的补偿值；

(4)将功率计的输入端与信号发生器的输出端断开，并将功率计的输入端连接到低温放大器的输出端上，功率计的输入输出端连接到主控模块的输入输出端上；

(5)当功率计的输出功率为Pj时，主控模块通过功率计测得的低温放大器的输出功率为Pi＝Pj，并采用公式Pi`＝Pi+Paj对低温放大器的输出功率进行补偿，得到低温放大器补偿后的输出功率Pi`；

(6)重复步骤(5)，主控模块获取功率计全部需要校准的功率点所对应的低温放大器的补偿后的输出功率{Pi`，i＝1,2,……,n}，并采用公式Pv＝ (P1`+P2`+……+Pn`)/n求得低温放大器的补偿后的输出功率的平均值Pv；

(7)采用以下公式求得低温放大器的功率稳定度：

下面对本发明所述的低温放大器功率稳定度测试系统的测试方法详细进行说明：

S1、先对功率计的测量值进行校准，确定功率计各个需要校准的功率点所对应的补偿值。将功率计的USB端与主控模块的电脑端相连，打开主控模块的低温放大器功率稳定度自动测试平台。主控模块采用便携式笔记本，该笔记本上安装有低温放大器功率稳定度自动测试平台。

S2、主控模块按照存储路径加载测试平台的驱动文件，选取测量数据的存放位置，确定测量的时间间隔与测量时间长度。所述的驱动文件为测试平台的入口文件，内包括n条测试语句，每一条语句内包括“测试仪器种类”、“测试仪器的操作名称”，“测试仪器对应的操作”以及与操作有关的“相关参数”，语句的顺序即为整个测试运行的逻辑顺序。所述的测量时间间隔与时间测量长度是指，功率稳定度测量作为一种与时间有关的量，测量点数与测量时间决定测量精度。测量时间间隔与测量时间长度可根据实际应用设置。

S3、主控模块控制功率计，发送复位命令使功率计复位到最初始态，并对功率计进行以下设置：设置测量频率及输出值单位，设置使用外部校零校准。此时需保证功率计输出端与被测件(即低温放大器)断开。执行初始化校零校准，等待校零校准过程结束后，查询校零校准结果，保证校零校准正确。

所述的主控模块控制功率计，在主控模块中设有仪器操作命令容器，该操作命令容器保存“测试仪器种类1”、“测试仪器的操作名称1”，“测试仪器对应的操作1”以及与操作有关的“相关参数1”，并且将这四个变量一一对应。从驱动文件中解析第一条语句，将解析到的语句中的“测试仪器种类”与操作命令容器中“测试仪器种类1”变量进行比较，如果匹配不成功，提示“无法解析到相应设备”，如果匹配成功，将解析到的语句中“测试仪器的操作名称”与操作命令容器中“测试仪器的操作名称1”比较，如果匹配不成功，提示“无法解析到相关的操作”，如果匹配成功，操作命令容器将匹配的“测试仪器的操作名称1”对应的“测试仪器对应的操作1”推送至功率计，功率计接收命令执行操作；从驱动文件中解析第二条语句，将解析到的语句中的“测试仪器种类”、“测试仪器的操作名称”与操作命令容器中“测试仪器种类1”、“测试仪器的操作名称1”变量进行比较，同样满足条件时将对应的“测试仪器对应的操作1”推送至功率计，功率计接收命令执行操作，直至解析到最后一条语句，流程结束。

S4、将信号发生器设置为所需校准的频率点，设置信号发生器模式为点频输出模式，输出功率为测试功率的下限值P1dBm，将输出模式打开。针对所有功率点的校准是在同一个频率点下进行的，信号发生器开机后，要先设定好频率点。

S5、此时将功率计的输入端与信号发生器的输出端相连接，主控模块控制功率计模式为自由运行模式并且开始测量，发送查询功率值命令并且查询仪器返回值，记录此时功率计的输出功率Pm，将步骤S4中的Pm与P0做差值， (Pm-P0)dB即为需要对该功率点Pm进行的补偿值。

S6、重复步骤S4和S5，增加信号发生器测试功率的输出值Pm，一一对应记录此时功率计测量的功率值，直至输出功率为所需测量的上限值。计算每一个输出功率的校准值并且保存。至此得到所有功率点的补偿值，功率计校准完毕。增加信号发生器测试功率的输出值用于补偿功率计测量值，增加幅度根据实际精度决定。

S7、将功率计输入端与信号发生器输出端断开，且将低温放大器的输出端与功率计的输入端连接。主控模块开始测量功率计的输出功率。主控模块发送查询命令值并且查询仪器返回值，此时查询到的值即为此时低温放大器的输出功率，记录之。主控模块按照步骤S2中的测量时间间隔与测量时间长度记录测量值，若时间间隔设为a ms，时间长度设为bhour，则总共需要测量 b*1000*60*60/a个功率值，循环测量直至数据记录完毕。

S8、根据功率计校准过程测得的补偿值对低温放大器的功率值进行补偿，得到最终测量值。根据计算公式计算得出所测时间长度内低温放大器的功率稳定度。

根据校准过程测得的补偿值对低温放大器的功率值进行补偿，补偿后的值为最终功率计测得的低温放大器功率值。采用以下公式求得低温放大器的功率稳定度：

设Pi`为第i次测量得出的低温放大器补偿后的输出功率(i＝1,2……n)，测试时间间隔为Δt毫秒，测试时间长度为T小时，则测量样本的总个数为 n＝T*60*60*1000/Δt，全部测量样本的输出功率平均值为Pv＝ (P1+P2+……+Pn)/n，

则采用以下公式求得低温放大器的功率稳定度：

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种低温放大器功率稳定度测试系统，其特征在于：包括空间信号接收模块、低温放大器、直流电源模块、输出信号检测模块、信号发生器和主控模块；所述空间信号接收模块的输出端接低温放大器的输入端，该空间信号接收模块用于接收空间信号；所述直流电源模块用于为低温放大器供电；所述信号发生器的输出端与输出信号检测模块的输入端相连，该信号发生器用于对输出信号检测模块进行校准；所述输出信号检测模块与主控模块交互式连接，该输出信号检测模块用于检测低温放大器的输出功率；

该测试系统的测试方法包括以下步骤：

(1)将功率计的输入端与低温放大器的输出端断开，并将功率计的输入端连接到信号发生器的输出端上，功率计的输入输出端连接到主控模块的输入输出端上；

(2)设功率计当前需要校准的功率点为Pj，功率计全部需要校准的功率点的个数为n；将信号发生器的输出功率设置为Pj；主控模块读取功率计当前的输出功率Pj’；采用公式Paj＝Pj’-Pj求出功率计当前需要校准的功率点Pj所对应的补偿值Paj；

(3)重复步骤(2)，获取功率计全部需要校准的功率点所对应的补偿值；

(4)将功率计的输入端与信号发生器的输出端断开，并将功率计的输入端连接到低温放大器的输出端上，功率计的输入输出端连接到主控模块的输入输出端上；

(5)当功率计的输出功率为Pj时，主控模块通过功率计测得的低温放大器的输出功率为Pi＝Pj，并采用公式Pi`＝Pi+Paj对低温放大器的输出功率进行补偿，得到低温放大器补偿后的输出功率Pi`；

(6)重复步骤(5)，主控模块获取功率计全部需要校准的功率点所对应的低温放大器的补偿后的输出功率{Pi`，i＝1,2,……,n}，并采用公式Pv＝(P1`+P2`+……+Pn`)/n求得低温放大器的补偿后的输出功率的平均值Pv；

(7)采用以下公式求得低温放大器的功率稳定度：

2.根据权利要求1所述的一种低温放大器功率稳定度测试系统，其特征在于：所述空间信号接收模块为真空杜瓦。

3.根据权利要求1所述的一种低温放大器功率稳定度测试系统，其特征在于：所述输出信号检测模块为功率计。

4.根据权利要求1所述的一种低温放大器功率稳定度测试系统，其特征在于：所述主控模块通过USB连接线与输出信号检测模块相连。

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