本發(fā)明屬于自動(dòng)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種行波管增益線性度自動(dòng)測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

行波管是一類在現(xiàn)代軍事、通信領(lǐng)域內(nèi)廣泛使用的微波真空電子器件，具有十分重要的作用。行波管增益線性度是表征行波管在線性放大區(qū)內(nèi)增益平坦度的指標(biāo)參數(shù)。理想情況下，行波管在線性區(qū)內(nèi)的增益是一常數(shù)，但目前由于加工制造精度和材料的非線性特性，行波管增益在線性區(qū)內(nèi)有不可忽略的波動(dòng)。

目前，行波管功率增益線性度測(cè)量需要由測(cè)試人員在特定頻率下以微小的功率步進(jìn)手動(dòng)調(diào)節(jié)信號(hào)源輸出驅(qū)動(dòng)行波管，依次讀取并記錄行波管的輸入輸出功率進(jìn)行計(jì)算；這種方法雖然測(cè)量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是全過(guò)程需要人工控制信號(hào)源輸出頻率與功率，使行波管輸入功率以微小且相等的功率步進(jìn)遞增，并對(duì)每個(gè)功率測(cè)量點(diǎn)依照定義手工計(jì)算功率增量增益，測(cè)量效率十分低下；并且可能存在信號(hào)源輸出分辨率無(wú)法滿足測(cè)量精度的要求的情況，測(cè)量精度差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種行波管增益線性度自動(dòng)測(cè)量方法，以解決現(xiàn)有測(cè)量方法測(cè)量效率低下、測(cè)量精度差的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種行波管增益線性度自動(dòng)測(cè)量方法，包括以下步驟：

步驟1.初始化測(cè)量參數(shù)：包括待測(cè)行波管工作頻帶內(nèi)的各測(cè)量頻率點(diǎn)，以及行波管在各測(cè)量頻率點(diǎn)上的輸入功率范圍、測(cè)量功率步長(zhǎng)；

步驟2.針對(duì)特定測(cè)量頻率點(diǎn)，將待測(cè)行波管在該測(cè)試頻率點(diǎn)上進(jìn)行功率掃描，記錄該測(cè)量頻率點(diǎn)上待測(cè)行波管的輸入、輸出功率數(shù)據(jù)；

步驟3.將待測(cè)行波管的輸入、輸出功率數(shù)據(jù)進(jìn)行高階多項(xiàng)式曲線擬合，得到多項(xiàng)式擬合曲線f(x)；

步驟4.采用數(shù)值方法求解擬合曲線f(x)在給定輸入范圍內(nèi)導(dǎo)數(shù)的最大值f′(x)_max和最小值f′(x)_min，從而計(jì)算待測(cè)行波管在該測(cè)量頻率點(diǎn)上的增益線性度dl：

步驟5.重復(fù)步驟2至步驟4，測(cè)量得到待測(cè)行波管在各測(cè)量頻率點(diǎn)上的增益線性度。

進(jìn)一步的，所述步驟1中，初始化測(cè)量參數(shù)過(guò)程中，待測(cè)行波管在各測(cè)量頻率點(diǎn)上的輸入功率范圍均設(shè)置于線性放大區(qū)內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述步驟3中，高階多項(xiàng)式曲線擬合采用的擬合多項(xiàng)式不超過(guò)6階，擬合數(shù)據(jù)采用國(guó)際單位瓦特(W)。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明提供一種行波管增益線性度自動(dòng)測(cè)量方法，該方法采用上位機(jī)控制完成整個(gè)測(cè)量過(guò)程，首先對(duì)待測(cè)行波管在特定測(cè)量頻率點(diǎn)進(jìn)行功率掃描，然后采用高階多項(xiàng)式曲線擬合將待測(cè)行波管的輸入、輸出功率數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合并根據(jù)擬合曲線計(jì)算增益線性度，最后進(jìn)行頻率掃描完成各測(cè)量頻率點(diǎn)(即整個(gè)頻帶)的增益線性度測(cè)量；整個(gè)測(cè)量過(guò)程僅需設(shè)置初始化測(cè)量參數(shù)，全程無(wú)需人工干預(yù)，大大縮短測(cè)量時(shí)間、顯著提升測(cè)量效率；并且有效減弱了手工測(cè)量環(huán)節(jié)中不可避免的觀測(cè)和記錄誤差，大大提高了測(cè)量精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明的自動(dòng)測(cè)量方法的流程示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)測(cè)6-18GHz行波管工作頻帶內(nèi)的增益線性度。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明；所述實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示為本發(fā)明測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，包括信號(hào)源1、環(huán)形器2、定向耦合器3、被測(cè)行波管4、定向耦合器5、大功率負(fù)載6、功率計(jì)7、功率計(jì)8、上位機(jī)9、數(shù)據(jù)總線10；信號(hào)源1與定向耦合器3之間加入環(huán)形器2避免測(cè)量線路不匹配導(dǎo)致的反射信號(hào)損壞信號(hào)源。

在特定頻率上測(cè)量待測(cè)行波管的一個(gè)輸入輸出點(diǎn)的過(guò)程為：上位機(jī)9通過(guò)數(shù)據(jù)總線10向信號(hào)源1傳遞指令，控制信號(hào)源輸出一定頻率和功率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過(guò)環(huán)形器2和功率耦合器3作為實(shí)際驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)入被測(cè)行波管4，被測(cè)行波管4將將信號(hào)放大后經(jīng)由定向耦合器5和大功率負(fù)載6吸收，功率計(jì)7和功率計(jì)8分別從定向耦合器3和定向耦合器5讀取被測(cè)行波管4的輸入輸出功率通過(guò)數(shù)據(jù)總線10傳回上位機(jī)9。

如圖2所示為本實(shí)施例中行波管增益線性度自動(dòng)測(cè)量方法的流程圖，具體實(shí)施步驟如下：

步驟S100、上位機(jī)初始化測(cè)量參數(shù)，各設(shè)備自檢及對(duì)各設(shè)備間電氣連通性進(jìn)行檢查；

其中，測(cè)量參數(shù)指的是波管工作頻帶內(nèi)的各測(cè)量頻率點(diǎn)、行波管在各頻點(diǎn)上的輸入起始功率和終止功率、測(cè)量功率步長(zhǎng)。需要保證測(cè)量過(guò)程中，行波管輸出功率隨著輸入功率的增加而嚴(yán)格單調(diào)增加，即行波管在該輸入功率范圍內(nèi)工作在非飽和區(qū)內(nèi)；上位機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)總線向各個(gè)儀器發(fā)送自檢信號(hào)，待各儀器返回上位機(jī)自檢通過(guò)信號(hào)后方能開(kāi)始測(cè)量；

步驟S200、在各個(gè)設(shè)定頻點(diǎn)上分別進(jìn)行功率掃描，得到各個(gè)測(cè)量頻點(diǎn)上待測(cè)行波管輸入輸出功率數(shù)據(jù)；

其中，根據(jù)信號(hào)源輸出功率分辨率，設(shè)定行波管輸入功率合理測(cè)量步進(jìn)，對(duì)各個(gè)測(cè)量頻率點(diǎn)進(jìn)行功率掃描；每完成一個(gè)頻點(diǎn)上的功率測(cè)量，判斷輸出功率測(cè)量序列是否單調(diào)增加，如非單調(diào)遞增，舍去該頻點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)；

步驟S300、對(duì)待測(cè)行波管各頻點(diǎn)輸入輸出功率多項(xiàng)式擬合，得到個(gè)頻點(diǎn)輸入輸出關(guān)系擬合曲線；

其中，在進(jìn)行多項(xiàng)式擬合前，計(jì)算輸入、輸出數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)，若二者相關(guān)性較好，可用較低擬合階數(shù)，若相關(guān)性較差，需要用高階多項(xiàng)式擬合，已確保擬合精度；但是擬合多項(xiàng)式不宜超過(guò)6階，避免過(guò)擬合使得樣本數(shù)據(jù)之外的函數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離期望的目標(biāo)；

步驟S400、數(shù)值求解擬合曲線，按照定義計(jì)算行波管在測(cè)量頻率內(nèi)各頻點(diǎn)的增益線性度。

其中，對(duì)步驟S300得到的擬合多項(xiàng)式進(jìn)行數(shù)值求解，尋找擬合曲線在輸入功率范圍內(nèi)導(dǎo)數(shù)的最大和最小值，按照定義計(jì)算各個(gè)待測(cè)行波管在工作頻帶內(nèi)各個(gè)頻點(diǎn)上的增益線性度。

如圖3所示，為本實(shí)施例的對(duì)某6-18GHz行波管增益線性度測(cè)量結(jié)果；對(duì)上述各步驟中的設(shè)定具體參數(shù)為：起始頻率為6GHz，截止頻率為18GHz，頻率步進(jìn)為0.5GHz，各頻點(diǎn)起始輸入功率均為-15dBm，終止輸入功率均為10dBm，測(cè)量功率步長(zhǎng)0.2dB，多項(xiàng)式擬合階數(shù)為6。圖3中看出，實(shí)測(cè)行波管在各測(cè)量頻點(diǎn)增益線性度均在0.8之上，基本滿足設(shè)計(jì)參數(shù)要求。

綜上，本發(fā)明提供行波管增益線性度的自動(dòng)測(cè)量方法，可以自動(dòng)測(cè)試行波管在設(shè)定頻帶中各個(gè)頻點(diǎn)上的增益線性度，只需設(shè)置初始化測(cè)量參數(shù)，全程無(wú)需人工干預(yù)；與原有人工測(cè)量方法相比，明顯縮短了測(cè)試時(shí)間，提高效率，并且采用擬合的方法避免了因行波管輸入源的輸出功率的分辨率等造成的測(cè)量誤差，適合于行波管增益線性度參數(shù)的自動(dòng)化測(cè)試。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，本說(shuō)明書(shū)中所公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換；所公開(kāi)的所有特征、或所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以任何方式組合。