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

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。

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

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種行波管增益線性度自動測量方法，以解決現(xiàn)有測量方法測量效率低下、測量精度差的問題。為實現(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測量方法，包括以下步驟：

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

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

步驟3.將待測行波管的輸入、輸出功率數(shù)據(jù)進(jìn)行高階多項式曲線擬合，得到多項式擬合曲線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，從而計算待測行波管在該測量頻率點上的增益線性度dl：

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

進(jìn)一步的，所述步驟1中，初始化測量參數(shù)過程中，待測行波管在各測量頻率點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，高階多項式曲線擬合采用的擬合多項式不超過6階，擬合數(shù)據(jù)采用國際單位瓦特(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測量方法，該方法采用上位機(jī)控制完成整個測量過程，首先對待測行波管在特定測量頻率點進(jìn)行功率掃描，然后采用高階多項式曲線擬合將待測行波管的輸入、輸出功率數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合并根據(jù)擬合曲線計算增益線性度，最后進(jìn)行頻率掃描完成各測量頻率點(即整個頻帶)的增益線性度測量；整個測量過程僅需設(shè)置初始化測量參數(shù)，全程無需人工干預(yù)，大大縮短測量時間、顯著提升測量效率；并且有效減弱了手工測量環(huán)節(jié)中不可避免的觀測和記錄誤差，大大提高了測量精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明的自動測量方法的流程示意圖。

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

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明；所述實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)明測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，包括信號源1、環(huán)形器2、定向耦合器3、被測行波管4、定向耦合器5、大功率負(fù)載6、功率計7、功率計8、上位機(jī)9、數(shù)據(jù)總線10；信號源1與定向耦合器3之間加入環(huán)形器2避免測量線路不匹配導(dǎo)致的反射信號損壞信號源。

在特定頻率上測量待測行波管的一個輸入輸出點的過程為：上位機(jī)9通過數(shù)據(jù)總線10向信號源1傳遞指令，控制信號源輸出一定頻率和功率的驅(qū)動信號，經(jīng)過環(huán)形器2和功率耦合器3作為實際驅(qū)動信號進(jìn)入被測行波管4，被測行波管4將將信號放大后經(jīng)由定向耦合器5和大功率負(fù)載6吸收，功率計7和功率計8分別從定向耦合器3和定向耦合器5讀取被測行波管4的輸入輸出功率通過數(shù)據(jù)總線10傳回上位機(jī)9。

如圖2所示為本實施例中行波管增益線性度自動測量方法的流程圖，具體實施步驟如下：

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

其中，測量參數(shù)指的是波管工作頻帶內(nèi)的各測量頻率點、行波管在各頻點上的輸入起始功率和終止功率、測量功率步長。需要保證測量過程中，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)通過數(shù)據(jù)總線向各個儀器發(fā)送自檢信號，待各儀器返回上位機(jī)自檢通過信號后方能開始測量；

步驟S200、在各個設(shè)定頻點上分別進(jìn)行功率掃描，得到各個測量頻點上待測行波管輸入輸出功率數(shù)據(jù)；

其中，根據(jù)信號源輸出功率分辨率，設(shè)定行波管輸入功率合理測量步進(jìn)，對各個測量頻率點進(jìn)行功率掃描；每完成一個頻點上的功率測量，判斷輸出功率測量序列是否單調(diào)增加，如非單調(diào)遞增，舍去該頻點測量數(shù)據(jù)；

步驟S300、對待測行波管各頻點輸入輸出功率多項式擬合，得到個頻點輸入輸出關(guān)系擬合曲線；

其中，在進(jìn)行多項式擬合前，計算輸入、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，需要用高階多項式擬合，已確保擬合精度；但是擬合多項式不宜超過6階，避免過擬合使得樣本數(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，按照定義計算行波管在測量頻率內(nèi)各頻點的增益線性度。

其中，對步驟S300得到的擬合多項式進(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，按照定義計算各個待測行波管在工作頻帶內(nèi)各個頻點上的增益線性度。

如圖3所示，為本實施例的對某6-18GHz行波管增益線性度測量結(jié)果；對上述各步驟中的設(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，各頻點起始輸入功率均為-15dBm，終止輸入功率均為10dBm，測量功率步長0.2dB，多項式擬合階數(shù)為6。圖3中看出，實測行波管在各測量頻點增益線性度均在0.8之上，基本滿足設(shè)計參數(shù)要求。

綜上，本發(fā)明提供行波管增益線性度的自動測量方法，可以自動測試行波管在設(shè)定頻帶中各個頻點上的增益線性度，只需設(shè)置初始化測量參數(shù)，全程無需人工干預(yù)；與原有人工測量方法相比，明顯縮短了測試時間，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量誤差，適合于行波管增益線性度參數(shù)的自動化測試。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，本說明書中所公開的任一特征，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；所公開的所有特征、或所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以任何方式組合。