專(zhuān)利名稱(chēng)：一種螺旋線(xiàn)行波管高頻特性的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波源器件技術(shù)領(lǐng)域，是涉及一種螺旋線(xiàn)行波管高頻特 性測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
螺旋線(xiàn)行波管的高頻特性主要包括色散特性和耦合阻抗。螺旋線(xiàn)行 波管色散特性的測(cè)量可以分為諧振法和行波法,其中行波法又分為傳輸法 (正向波相移法)和發(fā)射法(反向波相移法)。實(shí)際測(cè)量中，由于將螺 旋線(xiàn)慢波系統(tǒng)兩端短路構(gòu)成諧振系統(tǒng)比較困難，因此諧振法常用于耦合 腔慢波系統(tǒng)的色散特性測(cè)量中，螺旋線(xiàn)行波管一般采用行波法進(jìn)行色散 特性的測(cè)量。具體操作是在慢波系統(tǒng)軸心位置引入能量耦合探針，步進(jìn)
測(cè)量探針耦合信號(hào)的相位值，然后按下式計(jì)算慢波系統(tǒng)的色散特性<formula>complex formula see original document page 5</formula> (1)
其中e， e。為需要測(cè)量的相位值。
耦合阻抗的測(cè)量基于微擾理論，所謂微擾法就是借助于未受微擾的 己知解來(lái)近視地求出微擾后的解，或者說(shuō)根據(jù)微擾前后原有的物理量來(lái) 計(jì)算諧振腔參量的改變量，不必在新的條件下重新求解。螺旋線(xiàn)慢波系 統(tǒng)非諧振測(cè)量法可以分為介質(zhì)微擾和金屬絲微擾兩種方法。由于在實(shí)際 測(cè)量中，很細(xì)的介質(zhì)桿很難加工，所以一般采用金屬絲微擾法。這種測(cè)
量方法只需測(cè)出金屬絲微擾前后螺旋線(xiàn)行波管S2,參數(shù)的相位，即可用下 式得出螺旋線(xiàn)行波管的耦合阻抗。<formula>complex formula see original document page 5</formula> (3)
其中A^為需要測(cè)得的相位差。
國(guó)外對(duì)行波管高頻特性測(cè)量方法的研究始于20世紀(jì)60年代，此后
不斷有學(xué)者對(duì)測(cè)量的理論方法進(jìn)行探討和改進(jìn)。S丄Rao等人搭建了一個(gè) 測(cè)量平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)由一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制，運(yùn)動(dòng)部分由一個(gè)步進(jìn)電機(jī)完成。 國(guó)內(nèi)一些行波管的研制單位曾于20世紀(jì)90年代進(jìn)口過(guò)俄羅斯的行波管 測(cè)量系統(tǒng)。但是由于語(yǔ)言障礙以及軟硬件的落后，這套系統(tǒng)的利用率很 低了。在這套系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，有些學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。電子科技大學(xué) 的王健碩士和中科院電子所的王莉碩士分別獨(dú)立地設(shè)計(jì)了一套螺旋線(xiàn)行 波管高頻特性測(cè)量平臺(tái)，只利用了一個(gè)一維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)來(lái)完成探針的運(yùn)動(dòng)， 測(cè)量過(guò)程中位置的校準(zhǔn)都采取手動(dòng)的方式。這兩種裝置在兩個(gè)方面仍然 沒(méi)有取得突破， 一是測(cè)量的自動(dòng)化程度不高，二是校準(zhǔn)系統(tǒng)仍然由人操 作，從而使得測(cè)量系統(tǒng)的精度不高，效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的測(cè)量裝置位置校準(zhǔn)精度不高，測(cè)量效率低下的問(wèn)題， 本發(fā)明的目的是公開(kāi)一種螺旋線(xiàn)行波管高頻特性測(cè)量裝置，
為達(dá)成所述目的，本發(fā)明提出的一種螺旋線(xiàn)行波管高頻特性的測(cè)量 裝置，由運(yùn)動(dòng)單元、數(shù)據(jù)采集單元、中心控制單元構(gòu)成；
運(yùn)動(dòng)單元通過(guò)同軸電纜與數(shù)據(jù)采集單元連接，用于構(gòu)成測(cè)量網(wǎng)絡(luò)； 數(shù)據(jù)采集單元輸出一路微波信號(hào)傳送至運(yùn)動(dòng)單元；微波信號(hào)通過(guò)運(yùn)動(dòng)單
元后又輸入給數(shù)據(jù)采集單元；數(shù)據(jù)釆集單元用于分析輸出和輸入的微波 信號(hào)得到測(cè)量的數(shù)據(jù)；運(yùn)動(dòng)單元通過(guò)串口線(xiàn)與中心控制單元連接，用于 實(shí)現(xiàn)兩者之間的通訊；中心控制單元通過(guò)串口線(xiàn)將控制信號(hào)傳送至運(yùn)動(dòng) 單元，運(yùn)動(dòng)單元根據(jù)控制信號(hào)作出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)；在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)單元 產(chǎn)生一路反饋信號(hào)，包括位置、速度，加速度，并通過(guò)串口線(xiàn)將反饋信 號(hào)傳送至中心控制單元；中心控制單元通過(guò)GPIB線(xiàn)與數(shù)據(jù)采集單元連 接，用于實(shí)現(xiàn)兩者之間的通訊；中心控制單元通過(guò)GPIB線(xiàn)將控制信號(hào)傳 送至數(shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)GPIB線(xiàn)將測(cè)量的數(shù)據(jù)傳送至中心 控制單元。
本發(fā)明的積極效果是本測(cè)量裝置通過(guò)運(yùn)動(dòng)單元、數(shù)據(jù)采集單元、中
心控制單元三部分的協(xié)作，提高了螺旋線(xiàn)行波管高頻特性測(cè)量的精度和 效率，解決了以往此類(lèi)測(cè)量裝置精度不高、效率低下的問(wèn)題。運(yùn)動(dòng)單元 在中心控制單元的控制下完成位置校準(zhǔn)，避免了人為手動(dòng)校準(zhǔn)的誤差， 提高了測(cè)量的精度；數(shù)據(jù)采集單元在中心控制單元的控制下完成參數(shù)的
設(shè)置和數(shù)據(jù)的傳輸，無(wú)需人為操作矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，大大提高了測(cè)量的
效率；中心控制單元可對(duì)采集的數(shù)據(jù)直接進(jìn)行處理，而無(wú)需將其導(dǎo)入其 他軟件處理，提高了測(cè)量的效率。


圖1是螺旋線(xiàn)行波管高頻特性測(cè)量裝置的總體示意圖。
圖2是運(yùn)動(dòng)單元的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)部分示意圖3是運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的探針運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的示意圖4是運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的行波管夾持平臺(tái)的示意圖5是色散特性測(cè)量的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)示意圖6是耦合阻抗測(cè)量的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)示意圖7是色散特性測(cè)量的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接示意圖8是耦合阻抗測(cè)量的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接示意具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)指出的是，所描述的實(shí)施 例僅在便于對(duì)本發(fā)明的理解，而對(duì)其不起任何限定作用。
請(qǐng)參閱圖1示出的螺旋線(xiàn)行波管高頻特性測(cè)量裝置的總體示意圖。 本發(fā)明的裝置由運(yùn)動(dòng)單元l、數(shù)據(jù)采集單元2、中心控制單元3構(gòu)成 運(yùn)動(dòng)單元1通過(guò)同軸電纜2D與數(shù)據(jù)采集單元2連接，用于構(gòu)成測(cè)量 網(wǎng)絡(luò)；連接后，數(shù)據(jù)采集單元2輸出一路微波信號(hào)，由兩根同軸電纜2D 的其中一根將微波信號(hào)傳送至運(yùn)動(dòng)單元1;微波信號(hào)在通過(guò)運(yùn)動(dòng)單元1后 由另一根同軸電纜輸入數(shù)據(jù)采集單元2;數(shù)據(jù)采集單元2通過(guò)分析輸出和 輸入的微波信號(hào)得到測(cè)量的數(shù)據(jù)；
運(yùn)動(dòng)單元1通過(guò)串口線(xiàn)3C與中心控制單元3連接，用于實(shí)現(xiàn)兩者之 間的通訊；連接后，中心控制單元3通過(guò)串口線(xiàn)3C將控制信號(hào)傳送至運(yùn)
動(dòng)單元l，運(yùn)動(dòng)單元1根據(jù)控制信號(hào)作出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)；在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng) 單元l產(chǎn)生一路反饋信號(hào)，包括位置、速度，加速度，并通過(guò)串口線(xiàn)3C 將反饋信號(hào)傳送至中心控制單元1;
中心控制單元3通過(guò)GPIB線(xiàn)2C與數(shù)據(jù)采集單元2連接，用于實(shí)現(xiàn) 兩者之間的通訊；中心控制單元3通過(guò)GPIB線(xiàn)2C將控制信號(hào)傳送至數(shù) 據(jù)采集單元2，數(shù)據(jù)采集單元2通過(guò)GPIB線(xiàn)2C將測(cè)量的數(shù)據(jù)傳送至中 心控制單元3。
運(yùn)動(dòng)單元1包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1A、伺服器1B、運(yùn)動(dòng)控制卡1C，運(yùn)動(dòng)平 臺(tái)1A、伺服器1B和運(yùn)動(dòng)控制卡1C之間通過(guò)串口線(xiàn)1D串聯(lián)連接實(shí)現(xiàn)通 訊功能，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量中的位置校準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)；
數(shù)據(jù)采集單元2包括矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀2A、 GPIB卡2B，矢量網(wǎng)絡(luò)分 析儀2A與GPIB卡2B之間通過(guò)GPIB線(xiàn)2C串聯(lián)連接實(shí)現(xiàn)通訊功能，用 于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)采集單元2通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀2A上的同軸電纜 2D對(duì)運(yùn)動(dòng)單元1進(jìn)行不同狀態(tài)下的測(cè)量，并通過(guò)GPIB卡2B和GPIB線(xiàn) 2C將采集的數(shù)據(jù)傳送給中心控制單元3。
中心控制單元3包括中心控制電腦3A，預(yù)先安裝的控制部3B，串口 線(xiàn)3C;中心控制單元3安裝了自主開(kāi)發(fā)的控制部3B，實(shí)現(xiàn)了中心控制單 元3、運(yùn)動(dòng)單元l、數(shù)據(jù)采集單元3之間的通訊。中心控制單元3通過(guò) GPIB線(xiàn)2C對(duì)數(shù)據(jù)采集單元2進(jìn)行控制；中心控制單元3通過(guò)串口線(xiàn)3C 對(duì)運(yùn)動(dòng)單元1進(jìn)行控制?？刂撇?B可同時(shí)完成中心控制單元3對(duì)運(yùn)動(dòng)單 元l、數(shù)據(jù)采集單元2的控制。
請(qǐng)參閱圖2示出螺旋線(xiàn)行波管高頻特性測(cè)量裝置運(yùn)動(dòng)單元1的運(yùn)動(dòng) 平臺(tái)1A的示意圖。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1A由探針運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1A1、行波管夾持平臺(tái) 1A2、金屬絲固定架1A3構(gòu)成。探針運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1A1和行波管夾持平臺(tái)1A2 位于由X和Y組成的平面內(nèi)，且探針運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1A1的底部與行波管夾持 平臺(tái)1A2的底部相互垂直，探針運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1A1在X方向可移動(dòng)，行波管 夾持平臺(tái)1A2具有Y、 Z兩個(gè)方向的自由度，行波管夾持平臺(tái)1A2的底 部的一端位于金屬絲固定架1A3內(nèi)，金屬絲固定架1A3垂直于XY組成 的平面。利用一個(gè)行波管夾持平臺(tái)1A2完成了色散特性、耦合阻抗兩個(gè) 測(cè)量環(huán)節(jié)的位置校準(zhǔn)；行波管夾持平臺(tái)1A2校準(zhǔn)精度為3jim，探針運(yùn)動(dòng)
平臺(tái)1A1的精度為10pm。金屬絲固定架1A3包括金屬絲1A31和固定體 1A32，金屬絲1A31位于固定體1A32上端部。
請(qǐng)參閱圖3示出的探針運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1A1，包括探針1A11，探針夾具 1A12,探針平臺(tái)托架1A13，直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元1A14。其中直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元1A14 的行程為200mm或不同的行程。探針運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1A1的底部為一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 單元1A14，在直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元1A14的上面安裝探針平臺(tái)托架1A13，探針 平臺(tái)托架1A13上面可以安裝不同的探針夾具1A12，探針夾具1A12內(nèi)以 適應(yīng)不同型號(hào)的探針1A11置入。在安裝探針1A11、探針夾具1A12、探 針平臺(tái)托架1A13和直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元1A14時(shí)，要保證探針1A11在X方向 可做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，并且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中探針1A11中心軸線(xiàn)始終平行于X軸， 這一點(diǎn)對(duì)于將三維的位置校準(zhǔn)簡(jiǎn)化為二維的位置校準(zhǔn)是很重要的，在后 面將詳細(xì)說(shuō)明。
請(qǐng)參閱圖4示出行波管夾持平臺(tái)1A2，包括螺旋線(xiàn)行波管1A21、 垂直直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元1A22、行波管夾具1A23、水平直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元1A24和 夾持平臺(tái)托架1A25。水平直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元1A24的行程為200mm或采用不 同的行程。垂直直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元1A22的行程為100mm或采用不同的行程。
行波管夾持平臺(tái)1A2的底部為一水平直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元1A24，在水平直 線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元1A24上面安置有夾持平臺(tái)托架1A25，夾持平臺(tái)托架1A25 上面可以裝夾不同的行波管夾具1A23，行波管夾具1A23用以裝夾不同 型號(hào)的螺旋線(xiàn)行波管1A21，垂直直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元1A22與夾持平臺(tái)托架 1A25滑動(dòng)連接；水平直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元1A24平行于XY平面，垂直直線(xiàn)運(yùn) 動(dòng)單元1A22垂直于XY平面，夾持平臺(tái)托架1A25、行波管夾具1A23、 螺旋線(xiàn)行波管1A21也平行于XY平面；在水平直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元1A2D和垂 直直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元1A22的配合下，螺旋線(xiàn)行波管1A21可以在Y、 Z兩個(gè) 方向運(yùn)動(dòng)，并且在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中螺旋線(xiàn)行波管1A21的中心軸線(xiàn)始終平行 于X軸。
請(qǐng)參閱圖5示出的在進(jìn)行色散特性測(cè)量時(shí)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)示意圖。色散 特性測(cè)量是本發(fā)明測(cè)量裝置的一項(xiàng)子測(cè)量，測(cè)量要求探針1A11的中心軸 線(xiàn)與螺旋線(xiàn)行波管1A21的中心軸線(xiàn)重合，在這里稱(chēng)為色散特性測(cè)量位置 校準(zhǔn)。從前面的說(shuō)明可以知道探針1A11和螺旋線(xiàn)行波管1A21的中心軸
線(xiàn)均平行于X軸，這樣只需在YZ方向做調(diào)整，就能使探針1A11和螺旋
線(xiàn)行波管1A21兩者的中心軸線(xiàn)重合。探針1A11在Y、 Z方向上是固定 的，但是行波管1A21在YZ方向上可以運(yùn)動(dòng)，所以只要調(diào)節(jié)螺旋線(xiàn)行波 管1A21在Y、 Z兩個(gè)軸上的位置就可以達(dá)到色散特性測(cè)量位置校準(zhǔn)的目 的。在校準(zhǔn)完成后，探針1A11在X方向上做運(yùn)動(dòng)，以測(cè)量出螺旋線(xiàn)行波 管1A21中心軸線(xiàn)不同位置S2,參數(shù)的相位。
請(qǐng)參閱圖6示出的在進(jìn)行耦合阻抗測(cè)量時(shí)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1A示意圖。耦 合阻抗的測(cè)量是本測(cè)量裝置的另外一項(xiàng)子測(cè)量，測(cè)量要求金屬絲1A31與 螺旋線(xiàn)行波管1A21的中心軸線(xiàn)重合，在這里稱(chēng)為耦合阻抗測(cè)量位置校 準(zhǔn)。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1A在微擾法測(cè)量螺旋線(xiàn)行波管1A21耦合阻抗時(shí)，可完成 金屬絲1A31與螺旋線(xiàn)行波管1A21中心軸線(xiàn)的自動(dòng)校準(zhǔn)；從前面的說(shuō)明 可以知道金屬絲1A31和螺旋線(xiàn)行波管1A21的中心軸線(xiàn)均平行于X軸， 所以只需在YZ方向做調(diào)整，就能使金屬絲1A31與螺旋線(xiàn)行波管1A21 的中心軸線(xiàn)重合。金屬絲1A31的位置是固定的，但是螺旋線(xiàn)行波管1A21 在YZ方向上可運(yùn)動(dòng)，所以只要調(diào)節(jié)螺旋線(xiàn)行波管1A21在Y、 Z兩個(gè)軸 上的位置就可以達(dá)到耦合阻抗測(cè)量位置校準(zhǔn)的目的。測(cè)量時(shí)將分別測(cè)量 出有金屬絲和沒(méi)有金屬絲兩種情況下S21參數(shù)的相位。
請(qǐng)參閱圖7示出的色散特性測(cè)量連接示意圖。當(dāng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1A調(diào)節(jié)到 如圖5所示的位置時(shí)，即完成了色散特性測(cè)量位置校準(zhǔn)。此時(shí)，矢量網(wǎng) 絡(luò)分析儀2B的兩根同軸電纜2D中的一根與探針1A11的輸入端口連接， 另一根同軸電纜2D與螺旋線(xiàn)行波管1A21的輸出端口連接，構(gòu)成一個(gè)雙 端口網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)請(qǐng)參考圖l、圖5和圖7，測(cè)量開(kāi)始后，首先中心控制單 元3設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析2B的頻率范圍，然后控制探針1A11在X方向上 進(jìn)行固定距離的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，并且測(cè)量出每次位置改變前后的S2,參數(shù)的相 位&和e，并由數(shù)據(jù)采集單元2傳送給中心控制單元1，由現(xiàn)有技術(shù)的公 式(1) (2)求出電磁波的相對(duì)相速度Vp，最后取平均值。由此得到的 頻率f與相對(duì)相速度Vp的關(guān)系就是所要求得的色散關(guān)系。
請(qǐng)參閱圖8示出的耦合阻抗測(cè)量連接示意圖。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀2A分 別與兩根同軸電纜2D的一端連接，此時(shí)，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀2A的兩根同 軸電纜2D的另一端分別與螺旋線(xiàn)行波管1A21的輸入端口和輸出端口連接，構(gòu)成一個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)微擾理論，當(dāng)金屬絲1A31與螺旋線(xiàn)行波
管1A21中心軸線(xiàn)重合時(shí)，微擾前后的Su參數(shù)相位變化最小。所以測(cè)量 時(shí)首先測(cè)得微擾前的Sn禾n S^參數(shù)的相位；然后根據(jù)螺旋線(xiàn)行波管1A21 的尺寸將金屬絲1A31粗略地調(diào)節(jié)到螺旋線(xiàn)行波管1A21中心軸線(xiàn)的位置， 然后在這個(gè)位置附近變換位置，每變換一次都記錄下Sn參數(shù)的相位，并 且通過(guò)運(yùn)動(dòng)單元1的反饋記錄下每次變換的位置參數(shù)；在完成位置的搜 尋后，比較每個(gè)位置Su參數(shù)相位與微擾前的變化量，變化量最小的位置 就是螺旋線(xiàn)行波管1A21中心軸線(xiàn)的位置；最后中心控制電腦3A控制金 屬絲1A31到達(dá)Su參數(shù)相位變化量最小的位置即完成了耦合阻抗測(cè)量位 置校準(zhǔn)。在完成耦合阻抗測(cè)量位置校準(zhǔn)后，再測(cè)的此時(shí)的S21參數(shù)的相位， 由現(xiàn)有技術(shù)的公式(3)即可得出螺旋線(xiàn)行波管1A21的耦合阻抗。
以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并 不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理 解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā) 明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種螺旋線(xiàn)行波管高頻特性的測(cè)量裝置，其特征在于，該裝置由運(yùn)動(dòng)單元、數(shù)據(jù)采集單元、中心控制單元構(gòu)成；運(yùn)動(dòng)單元通過(guò)同軸電纜與數(shù)據(jù)采集單元連接，用于構(gòu)成測(cè)量網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)采集單元輸出一路微波信號(hào)傳送至運(yùn)動(dòng)單元；微波信號(hào)通過(guò)運(yùn)動(dòng)單元后又輸入給數(shù)據(jù)采集單元；數(shù)據(jù)采集單元用于分析輸出和輸入的微波信號(hào)得到測(cè)量的數(shù)據(jù)；運(yùn)動(dòng)單元通過(guò)串口線(xiàn)與中心控制單元連接，用于實(shí)現(xiàn)兩者之間的通訊；中心控制單元通過(guò)串口線(xiàn)將控制信號(hào)傳送至運(yùn)動(dòng)單元，運(yùn)動(dòng)單元根據(jù)控制信號(hào)作出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)；在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)單元產(chǎn)生一路反饋信號(hào)，包括位置、速度，加速度，并通過(guò)串口線(xiàn)將反饋信號(hào)傳送至中心控制單元；中心控制單元通過(guò)GPIB線(xiàn)與數(shù)據(jù)采集單元連接，用于實(shí)現(xiàn)兩者之間的通訊；中心控制單元通過(guò)GPIB線(xiàn)將控制信號(hào)傳送至數(shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)GPIB線(xiàn)將測(cè)量的數(shù)據(jù)傳送至中心控制單元。
2、 如權(quán)利要求1所述螺旋線(xiàn)行波管高頻特性的測(cè)量裝置，其特征在 于，數(shù)據(jù)采集單元包括矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、GPIB卡，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與 GPIB卡之間通過(guò)GPIB線(xiàn)串聯(lián)連接實(shí)現(xiàn)通訊功能，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集； 數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上的同軸電纜對(duì)運(yùn)動(dòng)單元進(jìn)行不同狀態(tài)下的測(cè)量，并通過(guò)GPIB卡和GPIB線(xiàn)將采集的數(shù)據(jù)傳送給中心控制單 元。
3、 如權(quán)利要求1所述螺旋線(xiàn)行波管高頻特性的測(cè)量裝置，其特征在 于，運(yùn)動(dòng)單元包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、伺服器、運(yùn)動(dòng)控制卡，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、伺服器 和運(yùn)動(dòng)控制卡之間通過(guò)串口線(xiàn)串聯(lián)連接實(shí)現(xiàn)通訊功。
4、 如權(quán)利要求3所述螺旋線(xiàn)行波管高頻特性的測(cè)量裝置，其特征在 于其中運(yùn)動(dòng)平臺(tái)由探針運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、行波管夾持平臺(tái)、金屬絲固定架構(gòu) 成，探針運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和行波管夾持平臺(tái)位于由X和Y組成的平面內(nèi)，且探 針運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的底部與行波管夾持平臺(tái)的底部相互垂直，探針運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在X 方向可移動(dòng)，行波管夾持平臺(tái)具有Y、 Z兩個(gè)方向的自由度，行波管夾持平臺(tái)的底部的一端位于金屬絲固定架內(nèi)，金屬絲固定架垂直于XY組成的 平面。
5、 如權(quán)利要求4所述螺旋線(xiàn)行波管高頻特性的測(cè)量裝置，其特征在于利用行波管夾持平臺(tái)，完成色散特性、耦合阻抗兩個(gè)測(cè)量環(huán)節(jié)的位 置校準(zhǔn)。
6、 如權(quán)利要求3所述的螺旋線(xiàn)行波管高頻特性的測(cè)量裝置，其特征 在于其中運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在微擾法測(cè)量螺旋管行波管耦合阻抗時(shí)，在YZ方向 做調(diào)整，用于完成金屬絲固定架的金屬絲與螺旋線(xiàn)行波管中心軸線(xiàn)的自 動(dòng)校準(zhǔn)。
7、 如權(quán)利要求3所述的螺旋線(xiàn)行波管高頻特性測(cè)量裝置，其特征在 于其中運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的行波管夾持平臺(tái)校準(zhǔn)精度為3^m、探針運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的 精度為10pm。
8、 如權(quán)利要求4所述的螺旋線(xiàn)行波管高頻特性測(cè)量裝置，其特征在于探針運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括探針，探針夾具，探針平臺(tái)托架，直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單 元，其中探針運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的底部為一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元，在直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元的上面安 裝探針平臺(tái)托架，探針平臺(tái)托架上面安裝不同的探針夾具，探針夾具內(nèi) 安置有不同型號(hào)的探針；在安裝探針、探針夾具、探針平臺(tái)托架和直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元時(shí)，要保證探針在x方向做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，并且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中探針中心軸線(xiàn)始終平行于X軸。
9、 如權(quán)利要求4所述的螺旋線(xiàn)行波管高頻特性測(cè)量裝置，其特征在 于行波管夾持平臺(tái)包括螺旋線(xiàn)行波管、垂直直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元、行波管 夾具、水平直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元和夾持平臺(tái)托架，行波管夾持平臺(tái)的底部為一 水平直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元，在水平直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元上面安置有夾持平臺(tái)托架，夾 持平臺(tái)托架上面裝夾不同的行波管夾具，行波管夾具用以裝夾不同型號(hào) 的螺旋線(xiàn)行波管，垂直直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元與夾持平臺(tái)托架滑動(dòng)連接；水平直 線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元平行于XY平面，垂直直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元垂直于XY平面，夾持平 臺(tái)托架、行波管夾具和螺旋線(xiàn)行波管也平行于XY平面；在水平直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 單元和垂直直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元的配合下，螺旋線(xiàn)行波管在Y、Z兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)， 并且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中螺旋線(xiàn)行波管的中心軸線(xiàn)始終平行于X軸。
10、如權(quán)利要求8或9所述的螺旋線(xiàn)行波管高頻特性測(cè)量裝置，其 特征在于其中探針的中心軸線(xiàn)與螺旋線(xiàn)行波管的中心軸線(xiàn)重合是在YZ 方向做調(diào)整，用于色散特性測(cè)量位置校準(zhǔn)，在校準(zhǔn)完成后，探針在x方 向上做運(yùn)動(dòng)，以測(cè)量出螺旋線(xiàn)行波管中心軸線(xiàn)不同位置Su參數(shù)的相位。
全文摘要
本發(fā)明一種螺旋線(xiàn)行波管高頻特性測(cè)量裝置，由運(yùn)動(dòng)單元、數(shù)據(jù)采集單元、中心控制單元構(gòu)成；中心控制單元安裝了控制部，實(shí)現(xiàn)了中心控制單元、運(yùn)動(dòng)單元、數(shù)據(jù)采集單元之間的通訊。運(yùn)動(dòng)單元在中心控制單元的控制下實(shí)現(xiàn)了測(cè)量中的位置校準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)，避免了人為手動(dòng)校準(zhǔn)的誤差，提高了測(cè)量的精度；數(shù)據(jù)采集單元在中心控制單元的控制下完成參數(shù)的設(shè)置和數(shù)據(jù)的傳輸，無(wú)需人為操作矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，大大提高了測(cè)量的效率；中心控制單元可對(duì)采集的數(shù)據(jù)直接進(jìn)行處理，而無(wú)需將其導(dǎo)入其他軟件處理。本發(fā)明的測(cè)量裝置提高了螺旋線(xiàn)行波管高頻特性測(cè)量的精度和效率，解決了以往此類(lèi)測(cè)量裝置精度不高、效率低下的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01M11/00GK101344453SQ20081011897
公開(kāi)日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月27日
發(fā)明者劉濮鯤, 劍 葉, 勇 姜, 李國(guó)超, 斌 沈, 劉 肖, 郝保良 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所