微波大功率無(wú)源調(diào)配器的快速校準(zhǔn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微波大功率無(wú)源調(diào)配器的快速校準(zhǔn)方法，通過(guò)在選定調(diào)配器的基礎(chǔ)上，確定設(shè)計(jì)頻率，確定x和y方向?qū)Ъ{滑塊需要走的位置數(shù)目，首先測(cè)量出給定頻率點(diǎn)的有限個(gè)位置，隨著導(dǎo)納滑塊的x方向移動(dòng)和y方向移動(dòng)，調(diào)配器散射參數(shù)的變化規(guī)律。然后以測(cè)試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用數(shù)據(jù)擬合的方法擬合出散射參數(shù)幅度和相位隨位置變化的數(shù)學(xué)函數(shù)，以這一數(shù)學(xué)函數(shù)為基礎(chǔ)，采用數(shù)值計(jì)算方法推出其它位置的散射參數(shù)數(shù)據(jù)，其中數(shù)值計(jì)算方法選擇的是最小二乘法，建立起校準(zhǔn)表格用于后續(xù)測(cè)試。這種方法能夠兼顧測(cè)試的精度和效率，實(shí)現(xiàn)高精度快速校準(zhǔn)。
【專利說(shuō)明】微波大功率無(wú)源調(diào)配器的快速校準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微波大功率無(wú)源調(diào)配器技術(shù)，特別是微波大功率無(wú)源調(diào)配器的快速校準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]負(fù)載牽引法是一種利用自動(dòng)調(diào)配器調(diào)配源和負(fù)載阻抗與阻抗相關(guān)的測(cè)量技術(shù)，反映的是對(duì)與頻率相關(guān)的負(fù)載阻抗所進(jìn)行的測(cè)量。這種測(cè)量技術(shù)的原理是在給定輸入功率的情況下，通過(guò)改變?cè)醋杩够蛘哓?fù)載阻抗，測(cè)量輸入、輸出以及功率附加效率等參數(shù)，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的源阻抗或者負(fù)載阻抗的數(shù)值。經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理后以獲得最大輸出功率或者最高功率附加效率等狀態(tài)下所需的最佳源阻抗和負(fù)載阻抗，以此得到輸入/輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的最佳設(shè)計(jì)方案。
[0003]使用基于負(fù)載牽引的大功率自動(dòng)調(diào)配器，能夠使所有阻抗、增益、功率等參數(shù)的測(cè)試數(shù)據(jù)都通過(guò)軟件進(jìn)行去嵌處理而求解到被測(cè)件的端面，從而實(shí)現(xiàn)被測(cè)件特性的真實(shí)測(cè)量。負(fù)載阻抗的改變可以通過(guò)在被測(cè)件的輸出端連接一個(gè)大功率自動(dòng)調(diào)配器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0004]大功率無(wú)源調(diào)配器的主要工作原理為，隨著金屬膜片在y方向插入深度的增加，膜片處不連續(xù)性的變化相當(dāng)于改變單枝節(jié)匹配時(shí)并聯(lián)支節(jié)的導(dǎo)納，從而使調(diào)配器的反射系數(shù)S11模值不斷增大；而當(dāng)金屬膜片固定在某一插入深度處沿軸做X方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，則改變了支節(jié)的接入位置，對(duì)應(yīng)在阻抗(導(dǎo)納)圓圖上是沿等反射系數(shù)圓旋轉(zhuǎn)，從而使調(diào)配器反射系數(shù)S11的相角呈現(xiàn)周期性的變化。
[0005]在利用調(diào)配器對(duì)微波大功率器件進(jìn)行實(shí)際的測(cè)試測(cè)量時(shí)，為了得到準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，必須在系統(tǒng)測(cè)試前首先對(duì)調(diào)配器進(jìn)行校準(zhǔn)，這一步驟直接影響著調(diào)配器的測(cè)量結(jié)果是否準(zhǔn)確，是微波大功率測(cè)試系統(tǒng)研究的關(guān)鍵步驟之一。
[0006]調(diào)配器的校準(zhǔn)可利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行。在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀已經(jīng)在給定頻率進(jìn)行校準(zhǔn)的前提下，當(dāng)調(diào)配器的膜片處于某一位置時(shí)，記錄下此時(shí)膜片的位置，由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)出調(diào)配器當(dāng)前的散射參數(shù)并做記錄，重復(fù)上述過(guò)程直至膜片走過(guò)所有可能位置，即可得到一個(gè)膜片位置對(duì)調(diào)配器散射參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，校準(zhǔn)過(guò)程即結(jié)束。在實(shí)際的測(cè)量中，當(dāng)膜片位于某個(gè)位置時(shí)待測(cè)器件表現(xiàn)出了需要的特性，那么此時(shí)便可查詢數(shù)據(jù)庫(kù)找到對(duì)應(yīng)此時(shí)膜片位置的散射參數(shù)，從而計(jì)算出待測(cè)器件實(shí)時(shí)的負(fù)載阻抗和源阻抗，進(jìn)而獲得其功率輸出隨阻抗變化關(guān)系或噪聲隨阻抗變化關(guān)系等重要特性。這就是調(diào)配器校準(zhǔn)的原理。
[0007]從調(diào)配器校準(zhǔn)的原理可以看出，導(dǎo)納滑塊選取的行走位置越多，測(cè)量散射參數(shù)的位置點(diǎn)越多，數(shù)據(jù)庫(kù)就越全面，同樣精度也就越高。然而若要對(duì)調(diào)配器的膜片在每個(gè)移動(dòng)位置處均進(jìn)行測(cè)量的話，則需要測(cè)量的數(shù)據(jù)量異常巨大，同時(shí)也需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和計(jì)算資源，影響測(cè)試的速度和效率，故需要研究快速的校準(zhǔn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種具有有限點(diǎn)校準(zhǔn)，連續(xù)點(diǎn)測(cè)量的微波大功率無(wú)源調(diào)配器的快速校準(zhǔn)方法，以便能夠兼顧測(cè)試的精度和效率。
[0009]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，微波大功率無(wú)源調(diào)配器的快速校準(zhǔn)方法，其特征是:至少包括如下步驟:
[0010]1)選擇使用類型，確定所需校準(zhǔn)的調(diào)配器為源或負(fù)載調(diào)配器，以確定調(diào)配器的初始零位的選取，初始零位選擇在靠近被測(cè)件的那一端，如源調(diào)配器選擇二端口，而負(fù)載調(diào)配器則為一端口；
[0011]2)確定校準(zhǔn)的頻率f，水平方向需要測(cè)量的點(diǎn)數(shù)m，以及垂直方向需要測(cè)量的點(diǎn)數(shù)η ；
[0012]3)確定調(diào)配器的膜片處于水平和垂直方向的初始零位；
[0013]4)在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行充分的預(yù)熱穩(wěn)定后，根據(jù)確定的校準(zhǔn)頻率，連接標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行全二端口校準(zhǔn)；
[0014]5)在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)完成后，連接調(diào)配器；
[0015]6)測(cè)試膜片位于初始位置(i, j) = (l, I)時(shí)，測(cè)量調(diào)配器的散射參數(shù)S(i，j)，i =1，2，…，m;j = 1，2，...，n-1，并保存當(dāng)前位置信息和測(cè)試所得數(shù)據(jù)；
[0016]7)控制調(diào)配器的膜片沿垂直方向向下以微小量λ/η移動(dòng)到下個(gè)位置(i，j+1)，入8表示波導(dǎo)波長(zhǎng)，η表示垂直方向需要測(cè)量的點(diǎn)數(shù)，同樣測(cè)試調(diào)配器的散射參數(shù)S(i, j+1), i = l,2,..., m; j = I, 2，…，n_l,保存新的位置信息和測(cè)試所得數(shù)據(jù)；
[0017]8)檢測(cè)膜片是否到達(dá)垂直方向的限定深度，如果沒有，返回步驟7);如果到達(dá)限定深度就繼續(xù)下一步；
[0018]9)在水平方向上移動(dòng)一段微小量λ g/m, m表示水平方向需要測(cè)量的點(diǎn)數(shù),移動(dòng)到下個(gè)位置(i+1, j)，同樣測(cè)試調(diào)配器的散射參數(shù)S(i+1, j), i = I, 2，…，m; j = I, 2，…，n_l,保存新的位置信息和測(cè)試所得數(shù)據(jù)；
[0019]10)調(diào)用步驟7)~8)，記錄在垂直方向移動(dòng)時(shí)的位置信息和測(cè)試數(shù)據(jù)；
[0020]11)控制調(diào)配器膜片返回當(dāng)前水平位置的垂直零位，檢測(cè)膜片是否到達(dá)水平方向的限定長(zhǎng)度，沒有返回步驟9)~10);直到在水平方向上走完一個(gè)Xg的長(zhǎng)度為止，保存所有的位置信息和散射參數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)；
[0021]12)按照最小二乘法的擬合規(guī)則，固定X方向位置，以測(cè)試中調(diào)配器所走的垂直位置y方向?yàn)樽宰兞?，以這些位置對(duì)應(yīng)的散射參數(shù)模值和相位值分別作為因變量，依據(jù)擬合公式擬合出調(diào)配器散射參數(shù)模值和相位隨y方向插入深度的變化規(guī)律，隨后以所測(cè)X方向位置的調(diào)配器散射參數(shù)相位為基礎(chǔ)，按照式(2)
[0022]
【權(quán)利要求】
1.微波大功率無(wú)源調(diào)配器的快速校準(zhǔn)方法，其特征是:至少包括如下步驟: 1)選擇使用類型，確定所需校準(zhǔn)的調(diào)配器為源或負(fù)載調(diào)配器，以確定調(diào)配器的初始零位的選取，初始零位選擇在靠近被測(cè)件的那一端，如源調(diào)配器選擇二端口，而負(fù)載調(diào)配器則為一端口 ； 2)確定校準(zhǔn)的頻率f，水平方向需要測(cè)量的點(diǎn)數(shù)m，以及垂直方向需要測(cè)量的點(diǎn)數(shù)η; 3)確定調(diào)配器的膜片處于水平和垂直方向的初始零位； 4)在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行充分的預(yù)熱穩(wěn)定后，根據(jù)確定的校準(zhǔn)頻率，連接標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行全二端口校準(zhǔn)； 5)在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)完成后，連接調(diào)配器； 6)測(cè)試膜片位于初始位置(i，j)= (l，l)時(shí)，測(cè)量調(diào)配器的散射參數(shù)S(i，j)，i =
= 1，2，...，n-1，并保存當(dāng)前位置信息和測(cè)試所得數(shù)據(jù)； 7)控制調(diào)配器的膜片沿垂直方向向下以微小量λ8/η移動(dòng)到下個(gè)位置(i，j+Ι)，入8表示波導(dǎo)波長(zhǎng)，η表示垂直方向需要測(cè)量的點(diǎn)數(shù)，同樣測(cè)試調(diào)配器的散射參數(shù)S(i，j+1)，i =1，2，…，m;j = 1，2，...，η-1，保存新的位置信息和測(cè)試所得數(shù)據(jù)； 8)檢測(cè)膜片是否到達(dá)垂直方向的限定深度，如果沒有，返回步驟7);如果到達(dá)限定深度就繼續(xù)下一步； 9)在水平方向上移動(dòng)一段微小量λgm，m表示水平方向需要測(cè)量的點(diǎn)數(shù)，移動(dòng)到下個(gè)位置(i+1，j)，同樣測(cè)試調(diào)配器的散射參數(shù)S (i+1, j)，i = I, 2，= I, 2，…，n_l，保存新的位置信息和測(cè)試所得數(shù)據(jù)； 10)調(diào)用步驟7)~8)，記錄在垂直方向移動(dòng)時(shí)的位置信息和測(cè)試數(shù)據(jù)； 11)控制調(diào)配器膜片返回當(dāng)前水平位置的垂直零位，檢測(cè)膜片是否到達(dá)水平方向的限定長(zhǎng)度，沒有返回步驟9)~10);直到在水平方向上走完一個(gè)λ g的長(zhǎng)度為止，保存所有的位置信息和散射參數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)； 12)按照最小二乘法的擬合規(guī)則，固定X方向位置，以測(cè)試中調(diào)配器所走的垂直位置I方向?yàn)樽宰兞?，以這些位置對(duì)應(yīng)的散射參數(shù)模值和相位值分別作為因變量，依據(jù)擬合公式擬合出調(diào)配器散射參數(shù)模值和相位隨y方向插入深度的變化規(guī)律，隨后以所測(cè)X方向位置的調(diào)配器散射參數(shù)相位為基礎(chǔ)，按照式(2)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波大功率無(wú)源調(diào)配器的快速校準(zhǔn)方法，其特征是:所述的調(diào)配器當(dāng)其波導(dǎo)的導(dǎo)納滑塊行走的y方向深度固定，X方向位置變化時(shí)，調(diào)配器散射參數(shù)S11的模值和相位的變化如下: S11 模值變化 S11 (X，y) = S11 (X。，y)式(I) S11相位變化
【文檔編號(hào)】G01R35/00GK103913713SQ201410086261
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】孫璐, 王家禮, 詹勁松, 程鵬, 周春陽(yáng), 王曉龍 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)