本發(fā)明屬于太赫茲倍頻器性能測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種毫米波太赫茲倍頻器的高效測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

1、目前太赫茲技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、安全檢測(cè)、空間探測(cè)和通信等領(lǐng)域。太赫茲倍頻器作為典型的二端口器件，具倍頻倍乘的功能，是太赫茲收發(fā)機(jī)前端的重要組成部分，其性能特性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有著重要影響。作為整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵核心部件，在研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中，如何對(duì)太赫茲倍頻器性能進(jìn)行快速、準(zhǔn)確測(cè)試是設(shè)計(jì)人員面臨的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

2、毫米波太赫茲倍頻器測(cè)試一般包含芯片裸片測(cè)試和封裝測(cè)試。相比于微波頻段的倍頻器測(cè)試，毫米波太赫茲倍頻器測(cè)試往往需要結(jié)合微波頻段測(cè)試主機(jī)和外擴(kuò)頻裝置來(lái)完成，測(cè)試更加復(fù)雜，除了主機(jī)之外還需要頻率擴(kuò)展裝置，需要根據(jù)不同的頻段和測(cè)試需求，搭建合適的測(cè)試環(huán)境。以倍頻器的輸出功率測(cè)試為例，需要一個(gè)微波信號(hào)源和相應(yīng)的頻率擴(kuò)展模塊為倍頻器提供驅(qū)動(dòng)，還需要一個(gè)倍頻器輸出信號(hào)頻段的功率計(jì)進(jìn)行功率測(cè)試。此外還需要一個(gè)頻譜儀和頻率擴(kuò)展模塊來(lái)完成倍頻器輸出信號(hào)頻譜分析。一方面需要的測(cè)試儀器多，另一個(gè)方面測(cè)試效率較低，需要人工去計(jì)算及操作儀器。

3、太赫茲倍頻器主要的性能指標(biāo)包含頻率范圍、倍頻損耗、飽和輸出功率、輸入端口駐波、輸出端口駐波、諧波抑制等指標(biāo)。太赫茲倍頻器上述指標(biāo)的的傳統(tǒng)測(cè)試方法需要的系統(tǒng)平臺(tái)主要有2種平臺(tái)，第一種是可以測(cè)試倍頻損耗、輸出功率、頻譜等指標(biāo)：即為采用1臺(tái)微波信號(hào)發(fā)生器和太赫茲倍頻源模塊為太赫茲倍頻器提供輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用微波頻譜分析儀測(cè)量頻譜，采用功率計(jì)分別標(biāo)定倍頻器的輸入輸出功率，通過(guò)計(jì)算可以獲得太赫茲倍頻器的倍頻損耗、諧波抑制等指標(biāo)，測(cè)試儀器組成框圖如圖1所示。第二種平臺(tái)是測(cè)試倍頻器的端口駐波平臺(tái)，主要分為輸入駐波和輸出駐波。輸入駐波測(cè)試主要是采用一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器和太赫茲倍頻源為倍頻器提供輸入信號(hào)，繼而采用定向耦合器和功率計(jì)測(cè)試反射的信號(hào)功率強(qiáng)度，倍頻器輸出端口端接負(fù)載，通過(guò)倍頻器的輸入功率和反射的功率，即可得到倍頻器的輸入駐波。其次是輸出端口駐波測(cè)試主要是采用一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器和太赫茲倍頻源為倍頻器提供輸入信號(hào)，保持倍頻器出入正常工作狀態(tài)，同時(shí)在輸出端采用s參數(shù)測(cè)試模塊配合矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)來(lái)測(cè)試倍頻器輸出駐波，這時(shí)候需要保證倍頻器的輸入信號(hào)頻率和s參數(shù)測(cè)試頻點(diǎn)符合倍頻器的頻率倍乘關(guān)系。倍頻器測(cè)試參數(shù)眾多帶來(lái)的測(cè)試系統(tǒng)比較復(fù)雜，需要的設(shè)備儀器也比較多，一方面導(dǎo)致測(cè)試效率較低，另一方面測(cè)試成本也比較高昂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種毫米波太赫茲倍頻器的高效測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法。基于微波頻段的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)搭配頻率擴(kuò)展模塊，來(lái)實(shí)現(xiàn)倍頻器諸多參數(shù)的高效測(cè)試。

2、本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種毫米波太赫茲倍頻器高效測(cè)試系統(tǒng)根據(jù)待測(cè)倍頻器的輸入頻率及功率需求，設(shè)置四種測(cè)試平臺(tái)；

4、第一種測(cè)試平臺(tái)包括一個(gè)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)以及和所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接的第一太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊、第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊；所述待測(cè)倍頻器的輸入端口和所述第一太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊連接，所述待測(cè)倍頻器的輸出端口和所述第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊連接；

5、第二種測(cè)試平臺(tái)包括一個(gè)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)以及和所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接的太赫茲倍頻源模塊、第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊；所述待測(cè)倍頻器的輸入端口和所述太赫茲倍頻源模塊連接，所述待測(cè)倍頻器的輸出端口和所述第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊連接；

6、第三種測(cè)試平臺(tái)包括一個(gè)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)以及和所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接的放大器模塊、第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊；所述待測(cè)倍頻器的輸入端口和所述放大器模塊連接，所述待測(cè)倍頻器的輸出端口和所述第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊連接；

7、第四種測(cè)試平臺(tái)包括一個(gè)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)以及和所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接的第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊；所述待測(cè)倍頻器的輸入端口和所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的射頻輸出端口連接，所述待測(cè)倍頻器的輸出端口和所述第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊連接。

8、進(jìn)一步地，當(dāng)所述待測(cè)倍頻器的輸入頻率高于所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)的工作頻率，且所述第一太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊的輸出功率大于所述待測(cè)倍頻器的功率輸入需求時(shí)，采用所述第一種測(cè)試平臺(tái)；

9、當(dāng)所述待測(cè)倍頻器的輸入頻率高于所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)的工作頻率，所述第一太赫茲s參數(shù)輸出功率小于所述待測(cè)倍頻器的功率輸入需求，且所述太赫茲倍頻源模塊大于所述待測(cè)倍頻器的功率輸入需求時(shí)，采用所述第二種測(cè)試平臺(tái)；

10、當(dāng)所述待測(cè)倍頻器的輸入頻率低于所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)的工作頻率，所述矢量網(wǎng)分析儀主機(jī)的輸出功率小于所述待測(cè)倍頻器的輸入功率需求，且所述放大器模塊的輸出功率大于所述待測(cè)倍頻器的輸入功率需求時(shí)，采用所述第三種測(cè)試平臺(tái)；

11、當(dāng)所述待測(cè)倍頻器的輸入頻率低于所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)的工作頻率，且所述矢量網(wǎng)分析儀主機(jī)的輸出功率大于所述待測(cè)倍頻器的輸入功率需求時(shí)，采用所述第四種測(cè)試平臺(tái)。

12、進(jìn)一步地，第一太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊和第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊分別工作在倍頻器的輸入和輸出頻率范圍；

13、根據(jù)倍頻器的輸入頻率范圍和輸入泵浦功率需求選擇工作在倍頻器輸入頻率范圍的第一太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊、倍頻源模塊或者放大器模塊。

14、進(jìn)一步地，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀用于程序控制調(diào)節(jié)第一太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊、倍頻源模塊或者放大器模塊的功率，便于對(duì)倍頻器的輸入端口功率進(jìn)行掃描測(cè)試。

15、一種毫米波太赫茲倍頻器高效測(cè)試方法，所述測(cè)試方法包括：

16、確認(rèn)待測(cè)倍頻器的輸入頻率及功率輸入需求，搭建第一種測(cè)試平臺(tái)、第二種測(cè)試平臺(tái)、第三種測(cè)試平臺(tái)或第四種測(cè)試平臺(tái)；

17、基于所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)和第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊、第一太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊/太赫茲倍頻源模塊/放大器模塊、待測(cè)倍頻器之間的通信，對(duì)待測(cè)倍頻器的特性進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試內(nèi)容包括不同輸入功率下倍頻器的輸出功率、倍頻損耗、帶內(nèi)頻譜測(cè)試、倍頻器的輸入和輸出駐波。

18、進(jìn)一步地，當(dāng)所述待測(cè)倍頻器的輸入頻率高于所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)的工作頻率，且所述第一太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊的輸出功率大于所述待測(cè)倍頻器的功率輸入需求時(shí)，采用所述第一種測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試的方法具體為：

19、(1)設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)為掃頻工作模式；

20、設(shè)置第一太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊的端口輸出功率pin，使得待測(cè)倍頻器正常工作且不燒毀；

21、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)控制第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊的來(lái)完成倍頻器輸出功率pout測(cè)試,通過(guò)計(jì)算獲得倍頻器的倍頻損耗；

22、(2)將第一太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊設(shè)置為點(diǎn)頻工作模式，第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊設(shè)置為頻譜分析模式；矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)通過(guò)控制第一太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊和第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊來(lái)完成倍頻器輸出頻段內(nèi)的頻譜分析；

23、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)通過(guò)控制第一太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊的端口功率掃描范圍，獲得在不同輸入功率下待測(cè)倍頻器的輸出功率、倍頻損耗、帶內(nèi)頻譜；

24、在待測(cè)倍頻器正常工作范圍內(nèi)，第一太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊、第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊所測(cè)試反射參數(shù)分別為待測(cè)倍頻器的輸入和輸出駐波。

25、進(jìn)一步地，當(dāng)所述待測(cè)倍頻器的輸入頻率高于所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)的工作頻率，所述第一太赫茲s參數(shù)輸出功率小于所述待測(cè)倍頻器的功率輸入需求，且所述太赫茲倍頻源模塊大于所述待測(cè)倍頻器的功率輸入需求時(shí)，采用所述第二種測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試的方法具體為：

26、(1)設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)為掃頻工作模式：

27、設(shè)置太赫茲倍頻源模塊的端口輸出功率pin，使得待測(cè)倍頻器正常工作且不易燒毀；

28、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)通過(guò)控制第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊的來(lái)完成倍頻器輸出功率pout測(cè)試,通過(guò)計(jì)算可以獲得倍頻器的倍頻損耗；

29、(2)將太赫茲倍頻源模塊設(shè)置為點(diǎn)頻工作模式，第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊設(shè)置為頻譜分析模式；矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)通過(guò)控制太赫茲倍頻源模塊和第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊來(lái)完成待測(cè)倍頻器射頻頻段內(nèi)的頻譜分析；

30、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主通過(guò)控制太赫茲倍頻源模塊的端口功率掃描范圍，獲得不同輸入功率下待測(cè)倍頻器的輸出功率、倍頻損耗、帶內(nèi)頻譜；

31、在待測(cè)倍頻器正常工作范圍內(nèi)，第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊所測(cè)試反射參數(shù)為待測(cè)倍頻器的輸出駐波。

32、進(jìn)一步地，當(dāng)所述待測(cè)倍頻器的輸入頻率低于所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)的工作頻率，所述矢量網(wǎng)分析儀主機(jī)的輸出功率小于所述待測(cè)倍頻器的輸入功率需求，且所述放大器模塊的輸出功率大于所述待測(cè)倍頻器的輸入功率需求時(shí)，采用所述第三種測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試的方法具體為：

33、(1)設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)為掃頻工作模式；

34、設(shè)置放大器模塊的端口輸出功率pin，使得待測(cè)倍頻器正常工作且不易燒毀；

35、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)通過(guò)控制第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊來(lái)完成待測(cè)倍頻器輸出功率pout測(cè)試,通過(guò)計(jì)算獲得待測(cè)倍頻器的倍頻損耗；

36、(2)將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀第一端口設(shè)置為點(diǎn)頻工作模式，第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊設(shè)置為頻譜分析模式；矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)通過(guò)控制放大器模塊和第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊來(lái)完成待測(cè)倍頻器在110ghz-170ghz頻段內(nèi)的頻譜分析；

37、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)通過(guò)控制放大器模塊的端口功率掃描范圍，獲得不同輸入功率下待測(cè)倍頻器的輸出功率、倍頻損耗、帶內(nèi)頻譜；

38、在待測(cè)倍頻器正常工作范圍內(nèi)，第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊所測(cè)試反射參數(shù)為待測(cè)倍頻器的輸出駐波。

39、進(jìn)一步地，當(dāng)所述待測(cè)倍頻器的輸入頻率低于所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)的工作頻率，且所述矢量網(wǎng)分析儀主機(jī)的輸出功率大于所述待測(cè)倍頻器的輸入功率需求時(shí)，采用所述第四種測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試的方法具體為：

40、(1)設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)為掃頻工作模式；設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的第一端口的輸出功率pin，使得待測(cè)倍頻器正常工作且不易燒毀；

41、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)通過(guò)控制第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊來(lái)完成待測(cè)倍頻器輸出功率pout測(cè)試,通過(guò)計(jì)算獲得倍頻器的倍頻損耗；

42、(2)將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)的第一端口設(shè)置為點(diǎn)頻工作模式，第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊設(shè)置為頻譜分析模式；

43、通過(guò)控制矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)第一端口和第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊來(lái)完成待測(cè)倍頻器輸出頻段內(nèi)的頻譜分析，通過(guò)控制矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)第一端口的功率掃描范圍，獲得不同輸入功率下待測(cè)倍頻器的輸出功率、倍頻損耗、帶內(nèi)頻譜；

44、在倍頻器正常工作范圍內(nèi)，第二太赫茲s參數(shù)測(cè)試模塊所測(cè)試反射參數(shù)為待測(cè)倍頻器的輸出駐波。

45、本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

46、(1)本發(fā)明提供的毫米波太赫茲倍頻器的高效測(cè)試系統(tǒng)基于微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)和頻率/功率擴(kuò)展裝置(s參數(shù)測(cè)試模塊、倍頻源模塊、放大器模塊)形成毫米波倍頻器的高效測(cè)試平臺(tái)。在倍頻器輸入端口，通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)控制輸入信號(hào)的頻率及功率進(jìn)行掃描，在倍頻器輸出端口，通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主機(jī)控制s參數(shù)測(cè)試模塊進(jìn)行倍頻器輸出信號(hào)的功率、頻譜等進(jìn)行測(cè)試，可以快速高效的獲得倍頻器在不同功率、頻率下的輸出功率、倍頻器損耗、頻譜、駐波等多參數(shù)。

47、(2)本發(fā)明提供的毫米波太赫茲倍頻器的高效測(cè)試系統(tǒng)中測(cè)試平臺(tái)簡(jiǎn)潔且測(cè)試范圍寬：測(cè)試平臺(tái)充分考慮了倍頻器的倍頻次數(shù)變化帶來(lái)的輸入輸出端口的頻率和功率測(cè)試需求，整體系統(tǒng)主要包含一臺(tái)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、2個(gè)s參數(shù)測(cè)試模塊、倍頻源模塊、放大器模塊以及測(cè)試附件，即可滿(mǎn)足相應(yīng)頻段的2-n次倍頻器的測(cè)試，系統(tǒng)架構(gòu)清晰，充分滿(mǎn)足各種次數(shù)的倍頻器測(cè)試需求。依托相應(yīng)測(cè)試平臺(tái)可完成倍頻器的頻率范圍、倍頻損耗、輸出功率、端口駐波、輸出頻譜等參數(shù)的測(cè)試。

48、(3)本發(fā)明提供的毫米波太赫茲倍頻器的高效測(cè)試方法測(cè)試便捷高效，通過(guò)控制s參數(shù)測(cè)試模塊、倍頻源模塊或者放大器等模塊的端口輸出功率調(diào)諧，可快速的獲得不同輸入功率下倍頻器的特性，比如不同輸入功率下倍頻器輸出功率、頻譜等變化情況，豐富測(cè)試參數(shù)的同時(shí)大大節(jié)約了測(cè)試的時(shí)間，一次連接即可完成諸多參數(shù)的測(cè)試。