一种行波管增益线性度自动测量方法技术

本发明专利技术属于自动测试技术领域，提供一种行波管增益线性度自动测量方法，用以解决现有测量方法测量效率低下、测量精度差的问题；本发明专利技术采用上位机控制完成整个测量过程，首先对待测行波管在特定测量频率点进行功率扫描，然后采用高阶多项式曲线拟合将待测行波管的输入、输出功率数据进行拟合并根据拟合曲线计算增益线性度，最后进行频率扫描完成各测量频率点(即整个频带)的增益线性度测量；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，大大缩短测量时间、显著提升测量效率；并且有效减弱了手工测量环节中不可避免的观测和记录误差，大大提高了测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动测试
，具体涉及一种行波管增益线性度自动测量方法。
技术介绍
行波管是一类在现代军事、通信领域内广泛使用的微波真空电子器件，具有十分重要的作用。行波管增益线性度是表征行波管在线性放大区内增益平坦度的指标参数。理想情况下，行波管在线性区内的增益是一常数，但目前由于加工制造精度和材料的非线性特性，行波管增益在线性区内有不可忽略的波动。目前，行波管功率增益线性度测量需要由测试人员在特定频率下以微小的功率步进手动调节信号源输出驱动行波管，依次读取并记录行波管的输入输出功率进行计算；这种方法虽然测量结构简单，但是全过程需要人工控制信号源输出频率与功率，使行波管输入功率以微小且相等的功率步进递增，并对每个功率测量点依照定义手工计算功率增量增益，测量效率十分低下；并且可能存在信号源输出分辨率无法满足测量精度的要求的情况，测量精度差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种行波管增益线性度自动测量方法，以解决现有测量方法测量效率低下、测量精度差的问题。为实现该目的，本专利技术采用的技术方案为：一种行波管增益线性度自动测量方法，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各测量频率点，以及行波管在各测量频率点上的输入功率范围、测量功率步长；步骤2.针对特定测量频率点，将待测行波管在该测试频率点上进行功率扫描，记录该测量频率点上待测行波管的输入、输出功率数据；步骤3.将待测行波管的输入、输出功率数据进行高阶多项式曲线拟合，得到多项式拟合曲线f(x)；步骤4.采用数值方法求解拟合曲线f(x)在给定输入范围内导数的最大值f′(x)max和最小值f′(x)min，从而计算待测行波管在该测量频率点上的增益线性度dl：步骤5.重复步骤2至步骤4，测量得到待测行波管在各测量频率点上的增益线性度。进一步的，所述步骤1中，初始化测量参数过程中，待测行波管在各测量频率点上的输入功率范围均设置于线性放大区内。进一步的，所述步骤3中，高阶多项式曲线拟合采用的拟合多项式不超过6阶，拟合数据采用国际单位瓦特(W)。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供一种行波管增益线性度自动测量方法，该方法采用上位机控制完成整个测量过程，首先对待测行波管在特定测量频率点进行功率扫描，然后采用高阶多项式曲线拟合将待测行波管的输入、输出功率数据进行拟合并根据拟合曲线计算增益线性度，最后进行频率扫描完成各测量频率点(即整个频带)的增益线性度测量；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，大大缩短测量时间、显著提升测量效率；并且有效减弱了手工测量环节中不可避免的观测和记录误差，大大提高了测量精度。附图说明图1为本专利技术测量系统的结构框图。图2为本专利技术的自动测量方法的流程示意图。图3为本专利技术实施例中实测6-18GHz行波管工作频带内的增益线性度。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术做进一步详细说明；所述实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示为本专利技术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所示为本实施例中行波管增益线性度自动测量方法的流程图，具体实施步骤如下：步骤S100、上位机初始化测量参数，各设备自检及对各设备间电气连通性进行检查；其中，测量参数指的是波管工作频带内的各测量频率点、行波管在各频点上的输入起始功率和终止功率、测量功率步长。需要保证测量过程中，行波管输出功率随着输入功率的增加而严格单调增加，即行波管在该输入功率范围内工作在非饱和区内；上位机通过数据总线向各个仪器发送自检信号，待各仪器返回上位机自检通过信号后方能开始测量；步骤S200、在各个设定频点上分别进行功率扫描，得到各个测量频点上待测行波管输入输出功率数据；其中，根据信号源输出功率分辨率，设定行波管输入功率合理测量步进，对各个测量频率点进行功率扫描；每完成一个频点上的功率测量，判断输出功率测量序列是否单调增加，如非单调递增，舍去该频点测量数据；步骤S300、对待测行波管各频点输入输出功率多项式拟合，得到个频点输入输出关系拟合曲线；其中，在进行多项式拟合前，计算输入、输出数据的相关系数，若二者相关性较好，可用较低拟合阶数，若相关性较差，需要用高阶多项式拟合，已确保拟合精度；但是拟合多项式不宜超过6阶，避免过拟合使得样本数据之外的函数值远远偏离期望的目标；步骤S400、数值求解拟合曲线，按照定义计算行波管在测量频率内各频点的增益线性度。其中，对步骤S300得到的拟合多项式进行数值求解，寻找拟合曲线在输入功率范围内导数的最大和最小值，按照定义计算各个待测行波管在工作频带内各个频点上的增益线性度。如图3所示，为本实施例的对某6-18GHz行波管增益线性度测量结果；对上述各步骤中的设定具体参数为：起始频率为6GHz，截止频率为18GHz，频率步进为0.5GHz，各频点起始输入功率均为-15dBm，终止输入功率均为10dBm，测量功率步长0.2dB，多项式拟合阶数为6。图3中看出，实测行波管在各测量频点增益线性度均在0.8之上，基本满足设计参数要求。综上，本专利技术提供行波管增益线性度的自动测量方法，可以自动测试行波管在设定频带中各个频点上的增益线性度，只需设置初始化测量参数，全程无需人工干预；与原有人工测量方法相比，明显缩短了测试时间，提高效率，并且采用拟合的方法避免了因行波管输入源的输出功率的分辨率等造成的测量误差，适合于行波管增益线性度参数的自动化测试。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种行波管增益线性度自动测量方法，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各测量频率点，以及行波管在各测量频率点上的输入功率范围、测量功率步长；步骤2.针对特定测量频率点，将待测行波管在该测试频率点上进行功率扫描，记录该测量频率点上待测行波管的输入、输出功率数据；步骤3.将待测行波管的输入、输出功率数据进行高阶多项式曲线拟合，得到多项式拟合曲线f(x)；步骤4.采用数值方法求解拟合曲线f(x)在给定输入范围内导数的最大值f′(x)max和最小值f′(x)min，从而计算待测行波管在该测量频率点上的增益线性度dl：dl=log10f′(x)minlog10f′(x)max;]]>步骤5.重复步骤2至步骤4，测量得到待测行波管在各测量频率点上的增益线性度。

【技术特征摘要】
1.一种行波管增益线性度自动测量方法，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各测量频率点，以及行波管在各测量频率点上的输入功率范围、测量功率步长；步骤2.针对特定测量频率点，将待测行波管在该测试频率点上进行功率扫描，记录该测量频率点上待测行波管的输入、输出功率数据；步骤3.将待测行波管的输入、输出功率数据进行高阶多项式曲线拟合，得到多项式拟合曲线f(x)；步骤4.采用数值方法求解拟合曲线f(x)在给定输入范围内导数的最大值f′(x)max和最小值f′(x)min，从而计算待测行...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，黄桃，宫大鹏，周小社，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51