CN113109629A - 高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定电路及检定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定电路及检定方法，该电路包括：高功率微波源、高功率微波源的输出端与高功率波导开关Ⅰ的波导端口1连接，波导端口2与高功率环形器连接，波导端口3与小功率连续波微波源连接，高功率环行器与定向耦合器连接，定向耦合器与金属波导连接，金属波导的输出端与高功率波导开关Ⅱ的波导端口1连接，波导端口2与系统负载连接，波导端口3与微波功率计连接。该检定电路使得高功率脉冲微波传输馈线的损耗参数的检定精确度大幅度提升；使系统具备实时检定高功率微波传输馈线损耗参数的功能，操作简单便捷，结果精确。
Description
技术领域
本发明属于高功率脉冲功率技术领域，更具体地，本发明涉及一种高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定电路及检定方法。
背景技术
高功率脉冲微波源系统是加速器系统的重要部件，广泛应用于医疗、安检、工业探伤及科学研究等领域。高功率脉冲微波源系统中负责传输高功率微波能量的便是脉冲微波传输馈线，其一般由金属波导、环行器和定向耦合器组成。其中金属波导由多节组成，可低损传输高功率脉冲微波；环行器又称隔离器，可防止过高的反射能量进入微波源；定向耦合器则可以实时取样馈线中微波的峰值功率用于测量。
高功率脉冲微波传输馈线用于传输高功率脉冲微波，其损耗参数的精确度对于系统十分重要，既影响前级微波源部分的设计调教，也影响这后级高功率微波效应的精确评估。然而，高功率微波传输馈线的损耗参数的精确标定却一直是个难题。因为在高功率微波状态下，专业的检测仪器无法直接测量。传统的检定方法是将微波馈线中各部分器件分别使用矢量网络分析仪在微功率情况下分别进行测试标定，测试标定环形器损耗记为IL1，测试标定定向耦合器损耗记为IL2，测试标定每节金属波导损耗分别记为IL3、IL4...ILn，则高功率脉冲微波传输馈线的损耗ILt：
ILt＝IL1+IL2+IL3...+ILn
其一，使用微功率测试得到的器件损耗，不能完全表征其在高功率情况下的参数，微小的误差，在高功率时将带来很大的偏差；其二，微波传输馈线各部件安装时各接口对接部分会根据安装情况产生一个不定的损耗，所以上述方法得到的参数会存在一定的偏差，降低该参数的精度。
发明内容
本发明提供了一种高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定电路，旨在改善上述问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定电路，所述电路包括：
高功率微波源、高功率微波源的输出端与高功率波导开关Ⅰ的波导端口1连接，高功率波导开关Ⅰ的波导端口2通过波导传输馈线与高功率环行器连接，高功率波导开关Ⅰ的波导端口3与小功率连续波微波源连接，高功率环行器与定向耦合器连接，定向耦合器与金属波导连接，金属波导的输出端与高功率波导开关Ⅱ的波导端口1连接，高功率波导开关Ⅱ的波导端口2与系统负载连接，高功率波导开关Ⅱ的波导端口3与微波功率计连接。
进一步的，波导开关包括高功率波导开关Ⅰ及高功率波导开关Ⅱ；
当波导开关处于关闭状态时，波导端口1与波导端口2连通，波导端口3封闭；
当波导开关处于开启状态时，波导端口3与波导端口2连通，波导端口1封闭。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定方法，所述方法包括如下步骤：
S1、设定小功率连续波微波源的输出功率P1；
S2、开启高功率波导开关Ⅰ及高功率波导开关Ⅱ；
S3、开启小功率连续波微波源，微波功率计输出检测到的功率值P2，计算整个高功率脉冲微波传输馈线的损耗参数ILt，ILt＝P1-P2。
进一步的，小功率连续波微波源的输出功率为一组设定的功率值，获取各输出功率对应的检测功率，各组输出功率与对应检测功率的差值的平均值即为整个高功率脉冲微波传输馈线的损耗参数ILt，输出功率即为小功率连续波微波源的输出功率，检测功率即为微波功率计输出的功率检测值。
进一步的，在整个高功率脉冲微波传输馈线的损耗参数ILt检测完毕后，关闭高功率波导开关Ⅰ及高功率波导开关Ⅱ。
具体的检定方法是使用1只高功率波导开关将小功率连续波微波源输出的指定功率的微波信号送入高功率脉冲微波传输馈线输入端，再利用另外一只高功率波导开关将高功率脉冲微波传输馈线输出端接入微波功率计，测量微波传输馈线输出端微波功率，这样便可以精确测量高功率脉冲微波传输馈线的损耗参数。同时，因为利用了波导开关切换检测输入和输出，所以该测量方法可以在高功率脉冲微波传输馈线集成安装完毕后重复进行检定，这样可以确保参数的实时精确性。本发明的优点在于：1)、本发明方法使得高功率脉冲微波传输馈线的损耗参数的检定精确度大幅度提升；2)、本发明可使系统具备实时检定高功率微波传输馈线损耗参数的功能，操作简单便捷，结果精确；3)、本发明方法适合各个波段微波传输馈线的检测，只需调整测试方法中使用的微波源和波导开关型号，适用性广。
附图说明
图1为本发明实施例提供的高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定电路结构示意图；
图2为本发明实施例提供的波导开关处于开启及关闭状态时的波导端口导通示意图；
图3为本发明实施例提供的高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定方法流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
图1为本发明实施例提供的高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定电路结构示意图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分，该电路包括：
高功率微波源、高功率微波源的输出端与高功率波导开关Ⅰ的波导端口1连接，高功率波导开关Ⅰ的波导端口2与高功率环行器连接，高功率波导开关Ⅰ的波导端口3与小功率连续波微波源连接，高功率环行器与定向耦合器连接，定向耦合器与金属波导连接，金属波导的输出端与高功率波导开关Ⅱ的波导端口1连接，高功率波导开关Ⅱ的波导端口2与系统负载连接，高功率波导开关Ⅱ的波导端口3与微波功率计连接。
其中，小功率连续波微波源为输出功率可设定(瓦级)、连续波形式(CW)标准微波源，使用连续波微波源输出连续波(CW)用来测试是为了保证检测准确度，降低测试难度，原因是连续波微波信号比脉冲波微波信号更容易被微波功率计捕捉测量且测量结果准确性更高。
微波功率计为常见微波功率测量仪器，其只需保障测试带宽包含被测微波传输馈线频带即可。
两只完全相同的高功率波导开关为无源器件，具有3个波导端口，当波导开关处于关闭状态时，即图2中0FF状态，波导端口1与波导端口2连通，波导端口3封闭。当波导开关处于开启状态时，即图2中ON状态，波导端口3与波导端口2连通，波导端口1封闭。其中高功率波导开关Ⅰ的波导端口2及高功率波导开关Ⅱ的波导端口1的法兰需要与被测试波导传输馈线的波导相同。
图3为本发明实施例提供的高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定方法流程图，该方法具体包括如下步骤：
S1、设定小功率连续波微波源的输出功率P1；
S2、开启高功率波导开关Ⅰ及高功率波导开关Ⅱ；
S3、开启小功率连续波微波源，微波功率计输出检测到的功率值P2，计算整个高功率脉冲微波传输馈线的损耗参数ILt，ILt＝P1-P2。
在本发明实施例中，为了减小高功率脉冲微波传输馈线的损耗参数的检测误差值，调整小功率连续波微波源的输出功率P1，获取各输出功率P1下微波功率计的检测功率值P2，基于输出功率P1与对应检测功率P2的差值的平均值作为高功率脉冲微波传输馈线的损耗参数。
在高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定完成后，同时关闭高功率波导开关Ⅰ及高功率波导开关Ⅱ，高功率脉冲微波传输馈线输入端将自动恢复与原系统微波源的连接，高功率脉冲微波传输馈线输出端将自动恢复与原系统负载的连接，整个系统快速恢复至待用状态。而小功率连续波微波源和微波功率计也自动断开，不影响系统使用。
该测试方法使用灵活，测试便捷，在系统组建的各个阶段均可以执行，而不像传统的检定方法那样，仅仅只能在高功率脉冲微波传输馈线安装前才能应用，检定的灵活性大幅度提升；该测试方法因为可以在系统组建完成后再进行检定，同时可以整体进行检定，这样排除很多安装过程引入的误差；该测试方法使用了小功率连续波作为检测源，这样也可以提升测试结果的精确度。同样的，该方法适合各个波段微波传输馈线的损耗检测，只需要改变测试方法中使用的仪器的频带即可，具有很广的应用性。
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 (5)
1.一种高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定电路，其特征在于，所述电路包括：
高功率微波源、高功率微波源的输出端与高功率波导开关Ⅰ的波导端口1连接，高功率波导开关Ⅰ的波导端口2与高功率环行器连接，高功率波导开关Ⅰ的波导端口3与小功率连续波微波源连接，高功率环行器与定向耦合器连接，定向耦合器与金属波导连接，金属波导的输出端与高功率波导开关Ⅱ的波导端口1连接，高功率波导开关Ⅱ的波导端口2与系统负载连接，高功率波导开关Ⅱ的波导端口3与微波功率计连接。
2.如权利要求1所述高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定电路，其特征在于，波导开关包括高功率波导开关Ⅰ及高功率波导开关Ⅱ；
当波导开关处于关闭状态时，波导端口1与波导端口2连通，波导端口3封闭；
当波导开关处于开启状态时，波导端口3与波导端口2连通，波导端口1封闭。
3.一种基于权利要求1或2所述高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定电路的高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、设定小功率连续波微波源的输出功率P1；
S2、开启高功率波导开关Ⅰ及高功率波导开关Ⅱ；
S3、开启小功率连续波微波源，微波功率计输出检测到的功率值P2，计算整个高功率脉冲微波传输馈线的损耗参数ILt，ILt＝P1-P2。
4.如权利要求3所述高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定方法，其特征在于，小功率连续波微波源的输出功率为一组设定的功率值，获取各输出功率对应的检测功率，各组输出功率与对应检测功率的差值的平均值即为整个高功率脉冲微波传输馈线的损耗参数ILt。
5.如权利要求3所述高功率脉冲微波传输馈线损耗参数精确检定方法，其特征在于，在整个高功率脉冲微波传输馈线的损耗参数ILt检测完毕后，关闭高功率波导开关Ⅰ及高功率波导开关Ⅱ。
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