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壓縮特性自動測量方法。

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。當輸入功率增加到使行波管的增益降低且引起輸出功率呈非線性增大時，便發(fā)生增益壓縮。最常用的行波管增益壓縮特性參數(shù)是-m(dB)壓縮點，他定義為行波管增益由小信號增益降低m(dB)時對應(yīng)的工作點。

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)并非常數(shù)，有不可忽略的波動；而行波管功率增益壓縮特性參數(shù)測量，又首先需要由測試人員確定特定頻率下待測行波管的小信號增益工作點，再向后尋找增益下降m(dB)的工作點作為-m(dB)壓縮點；這種方法雖然測量流程簡單，但存在如下缺陷：1、需要測量人員憑借個人經(jīng)驗確定行波管小信號工作點，直接造成以此為基準的-m(dB)壓縮點測量存在不可避免的測量誤差；2、可能存在行波管輸入功率分辨率無法滿足測量精度的要求的情況，無法準確找到-m(dB)壓縮點位置。

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壓縮特性自動測量方法，以解決現(xiàn)有測量方法中測量誤差大、甚至無法準確找到-m(dB)壓縮點的問題。為實現(xiàn)該目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種行波管增益壓縮特性自動測量方法，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起始功率和終止功率、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)，計算每個功率點對應(yīng)的增益，得到輸入功率及增益數(shù)據(jù)；

步驟3.將待測行波管的輸入功率及增益數(shù)據(jù)進行高階多項式曲線擬合，得到多項式擬合曲線g(x)；

步驟4.采用數(shù)值方法求解擬合曲線g(x)在給定輸入范圍內(nèi)滿足導(dǎo)數(shù)g′(x)＝0且g″(x)＞0的若干點集合：x₀,x₁,...,x_l；其中，x_l為最大值，g(x_l)為求得的小信號增益；

求解多項式方程：即得到該測量頻率點下-m(dB)增益壓縮點；

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壓縮特性。

進一步的，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起始功率均設(shè)定在小信號區(qū)內(nèi)、而終止功率均需設(shè)置在飽和區(qū)內(nèi)。

進一步的，進一步的，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壓縮特性自動測量方法，該方法采用上位機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行功率掃描并計算增益，然后采用高階多項式曲線擬合將待測行波管的輸入功率與增益數(shù)據(jù)進行擬合并根據(jù)擬合曲線計算增益壓縮特性，最后進行掃頻完成各測量頻率點(即整個頻帶)的增益壓縮特征測量；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；同時，本發(fā)明對輸入-增益關(guān)系數(shù)據(jù)進行曲線擬合，依據(jù)擬合曲線的變化趨勢自動判斷線性工作點，有效避免在測量數(shù)據(jù)抖動較大情況下線性工作點的錯誤判斷，導(dǎo)致無法準確尋找-m(dB)壓縮點；并且，通過擬合將離散測量數(shù)據(jù)連續(xù)化，大大減小測量誤差、提高測量精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明自動測量方法的流程示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例對某行波管18GHz頻率下增益壓縮特性實際測量結(jié)果。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明；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、大功率負載6、功率計7、功率計8、上位機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9。

如圖2所示為本實施例行波管增益壓縮特性自動測量方法的流程圖，具體實施步驟如下：

步驟S100、上位機初始化測量參數(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；每個頻率點的起始測量功率需設(shè)定在小信號區(qū)內(nèi)而終止測量功率均需設(shè)置在飽和區(qū)內(nèi)；上位機通過數(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)，計算每個功率點對應(yīng)的增益；

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，對各個測量頻率點進行功率掃描；每完成一個頻點上的功率測量，計算每個輸入功率對應(yīng)的增益，得到該頻點下的輸入-增益關(guān)系；

步驟S300、對待測行波管各頻點輸入-增益關(guān)系數(shù)據(jù)功率多項式擬合，得到個頻點輸入-增益關(guān)系擬合曲線；

其中，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)值遠遠偏離期望的目標；

步驟S400、數(shù)值求解擬合曲線，確定該頻點行波管小信號工作點，據(jù)此求解該頻率下的-m(dB)壓縮點；

其中，對步驟S300得到的擬合多項式進行數(shù)值求解，將最大的一個極大值點確定為小信號工作點，再在此極大值點和截止輸入?yún)^(qū)間范圍內(nèi)求解-m(dB)壓縮點。

如圖3所示，為某行波管18GHz頻率下增益壓縮特性的實際測量結(jié)果；對上述各步驟中的設(shè)定具體參數(shù)為：起始輸入功率為-20dBm，截止輸入功率為5dBm，測量功率步長0.5dB，多項式擬合階數(shù)為6。如圖3中標注所示，測得小信號增益為28.6dB，對應(yīng)輸入功率為-0.62dBm。測量行波管在18GHz頻率下-1dB壓縮點對應(yīng)輸入功率為1.07dBm，-3dB壓縮點對應(yīng)的輸入功率為2.23dBm。

綜上，本發(fā)明提供一種行波管增益壓縮特性的自動測量方法，可以自動測試行波管在設(shè)定頻帶中各個頻點上的增益壓縮特性參數(shù)，只需設(shè)置初始化測量參數(shù)，全程無需人工干預(yù)；與現(xiàn)有測量方法相比，克服了無法準確定位小信號工作點以及待測行波管驅(qū)動源分辨率不足造成的測量誤差，縮短了測試時間，明顯提高測量效率；本發(fā)明適合于行波管增益壓縮特性的自動化測試。

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。