CN104122442A - 毫米波自由振荡源自动测试***及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种毫米波自由振荡源自动测试***及测试方法，其中，所述毫米波自由振荡源自动测试***至少包括：待测毫米波自由振荡源；直流电压源，连接于所述待测毫米波自由振荡源；定向耦合器，其输入端口连接于所述待测毫米波自由振荡源；衰减器，连接于所述定向耦合器的耦合输出端口；混频器，连接于所述衰减器；频谱分析仪，连接于所述混频器；功率传感器，连接于所述定向耦合器的直通输出端口；功率计，连接于所述功率传感器。本发明能够通过单次连接就可以实现毫米波自由振荡源多个性能参数同步测试，并能同步保存测试数据以便后续处理，可实现毫米波全频段内毫米波自由振荡源输出频率、输出功率、直流功耗的自动化测试。

Description

毫米波自由振荡源自动测试***及测试方法

技术领域

本发明涉及毫米波测试技术领域，特别是涉及一种毫米波自由振荡源自动测试***及测试方法。

背景技术

毫米波具有良好的大气穿透特性以及丰富的频谱资源，在通信、制导、雷达、临床医学等领域具有重大意义和应用前景。毫米波自由振荡源是毫米波通信***核心，它的输出频率、相位噪声、线性度以及调谐特性的优劣关乎整个通信***的性能。

目前国内毫米波自动测试手段缺乏：一方面毫米波段测试仪器成本高，有些毫米波频段缺少现成的测试与测量仪器；另一方面目前的测试通常是手工测试，对毫米波自由振荡源的测试需要多次连接分步测试，都是通过操作面板按键进行操作并且需要人工记录数据，测试非常繁琐且精度不高，后续的数据处理也很麻烦。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种毫米波自由振荡源自动测试***及测试方法，通过单次连接就可以实现毫米波自由振荡源多个性能参数同步测试，并能同步保存测试数据以便后续处理，用于解决现有技术中对毫米波自由振荡源的测试手段和测试设备缺乏的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种毫米波自由振荡源自动测试***，其中，所述毫米波自由振荡源自动测试***至少包括：

待测毫米波自由振荡源，用于产生待测毫米波信号；

直流电压源，连接于所述待测毫米波自由振荡源，用于向所述待测毫米波自由振荡源输入供其稳定工作的供电电压和控制其产生不同频率及功率的待测毫米波信号的调谐电压；

定向耦合器，其输入端口连接于所述待测毫米波自由振荡源，用于将所述待测毫米波信号分流为两路待测毫米波信号；其中，第一路待测毫米波信号由所述定向耦合器的耦合输出端口输出，第二路待测毫米波信号由所述定向耦合器的直通输出端口输出；

衰减器，连接于所述定向耦合器的耦合输出端口，用于将由所述定向耦合器的耦合输出端口输出的第一路待测毫米波信号进行功率衰减后输出；

混频器，连接于所述衰减器，用于将功率衰减后的第一路待测毫米波信号混频输出；

频谱分析仪，连接于所述混频器，用于对混频后的第一路待测毫米波信号进行频谱分析，捕获所述第一路待测毫米波信号的频率，以完成对所述待测毫米波自由振荡源的输出频率测试；

功率传感器，连接于所述定向耦合器的直通输出端口，用于将由所述定向耦合器的直通输出端口输出的第二路待测毫米波信号的功率转换为直流信号输出；

功率计，连接于所述功率传感器，用于检测所述直流信号，以完成对所述待测毫米波自由振荡源的输出功率测试。

优选地，所述毫米波自由振荡源自动测试***还包括：

GPIB总线，用于连接所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计；

GPIB-USB控制卡，连接于所述GPIB总线，用于通过所述GPIB总线将已设置的相应参数分别置入所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计中，并通过所述GPIB总线从所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计中分别获取所述待测毫米波自由振荡源的工作电压和电流测试数据、所述待测毫米波自由振荡源的输出频率和输出功率测试数据；

主控计算机，连接于所述GPIB-USB控制卡，用于分别设置所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计的参数，触发所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计，读取并显示各测试数据，以及对各测试数据进行管理、保存和处理。

优选地，所述直流电压源的参数至少包括：所述调谐电压的起始电压、终止电压和步长；所述频谱分析仪的参数至少包括：中心频率、频率步进、带宽、分辨率带宽和视频带宽；所述功率计的参数至少包括：与所选择的适合所述待测毫米波信号频段的功率传感器对应的校准表。

优选地，所述待测毫米波自由振荡源为压控振荡器，或者由压控振荡器和与所述压控振荡器连接的控制环路构成的倍频器。

本发明还提供一种采用如上所述的毫米波自由振荡源自动测试***的毫米波自由振荡源测试方法，其中，所述毫米波自由振荡源测试方法至少包括：

步骤S1，由所述直流电压源向待测毫米波自由振荡源输入供其稳定工作的供电电压和控制其产生不同频率和功率的待测毫米波信号的调谐电压，由所述待测毫米波自由振荡源产生受所述调谐电压的当前电压控制的待测毫米波信号；

步骤S2，由定向耦合器将所述待测毫米波信号分流为两路待测毫米波信号；其中，第一路待测毫米波信号由所述定向耦合器的耦合输出端口输出，第二路待测毫米波信号由所述定向耦合器的直通输出端口输出；

步骤S3，由衰减器将由所述定向耦合器的耦合输出端口输出的第一路待测毫米波信号进行功率衰减后输出，由混频器将功率衰减后的第一路待测毫米波信号混频输出，由频谱分析仪对混频后的第一路待测毫米波信号进行频谱分析，捕获所述第一路待测毫米波信号的频率，以完成对所述待测毫米波自由振荡源的输出频率测试；

步骤S4，由功率传感器将由所述定向耦合器的直通输出端口输出的第二路待测毫米波信号的功率转换为直流信号输出，由所述功率计检测所述直流信号，以完成对所述待测毫米波自由振荡源的输出功率测试。

优选地，在所述步骤S1之前，所述毫米波自由振荡源测试方法还包括：

步骤S0，由主控计算机分别设置直流电压源、频谱分析仪和功率计的参数，由GPIB-USB控制卡通过GPIB总线将已设置的相应参数分别置入所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计中，然后由主控计算机触发所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计。

优选地，所述步骤S0至少包括如下步骤：

步骤S01，由所述主控计算机根据测试频段需求设置所述直流电压源的调谐电压的起始电压、终止电压和步长，由GPIB-USB控制卡通过GPIB总线将所述直流电压源的相应参数置入所述直流电压源中；其中，所述调谐电压适于根据其步长从起始电压逐步增加到终止电压，以控制所述待测毫米波自由振荡源产生不同频率和功率的待测毫米波信号，从而使所述待测毫米波自由振荡源具有与所述调谐电压的电压变化范围相应的输出频率和输出功率范围；

步骤S02，初始所述化频谱分析仪，由所述主控计算机设置所述频谱分析仪的中心频率、频率步进、带宽、分辨率带宽和视频带宽，由GPIB-USB控制卡通过GPIB总线将所述频谱分析仪的相应参数置入所述频谱分析仪中；

步骤S03，根据所述待测毫米波信号频段选择适合的功率传感器，由主控计算机设置所述功率计的与所选择的功率传感器对应的校准表，由GPIB-USB控制卡通过GPIB总线将所述功率计的相应参数置入所述功率计中；

步骤S04，由主控计算机触发所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计。

优选地，所述步骤S3至少包括如下步骤：

步骤S31，由衰减器将由所述定向耦合器的耦合输出端口输出的第一路待测毫米波信号进行功率衰减后输出；

步骤S32，由混频器将功率衰减后的第一路待测毫米波信号混频输出；

步骤S33，由频谱分析仪对混频后的第一路待测毫米波信号进行第一次频谱分析，并第一次捕获所述第一路待测毫米波信号的频率；

步骤S34，在其他参数设置不变的情况下，由主控计算机根据第一次捕获到的所述第一路待测毫米波信号的频率再次设置所述频谱分析仪的中心频率、带宽、分辨率带宽和视频带宽，由所述频谱分析仪对混频后的第一路待测毫米波信号进行第二次频谱分析，并第二次捕获所述第一路待测毫米波信号的频率，以完成对所述待测毫米波自由振荡源的输出频率测试；

其中，由主控计算机再次设置的所述频谱分析仪的带宽小于由主控计算机首次设置的所述频谱分析仪的带宽，第二次捕获到的所述第一路待测毫米波信号的频率为所述待测毫米波自由振荡源的输出频率测试数据。

优选地，在所述步骤S4之后，所述毫米波自由振荡源测试方法还包括：

步骤S5，由GPIB-USB控制卡通过GPIB总线从所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计中分别获取所述待测毫米波自由振荡源的工作电压和电流测试数据、所述第一路待测毫米波信号的频率测试数据和所述第二路待测毫米波信号的功率测试数据，由主控计算机读取并显示各测试数据，以及对各测试数据进行管理、保存和处理，从而能测得与所述调谐电压的电压变化范围对应的所述待测毫米波自由振荡源的输出频率范围和输出功率范围。

优选地，在所述步骤S5之后，所述毫米波自由振荡源测试方法还包括：

步骤S6，由主控计算机根据所述待测毫米波自由振荡源的工作电压和电流测试数据，计算所述待测毫米波自由振荡源的直流功耗；其中，所述待测毫米波自由振荡源的直流功耗为所述待测毫米波自由振荡源的工作电压和电流测试数据之乘积。

优选地，所述待测毫米波自由振荡源为压控振荡器，或者由压控振荡器和与所述压控振荡器连接的控制环路构成的倍频器。

如上所述，本发明的毫米波自由振荡源自动测试***及测试方法，具有以下有益效果：本发明设计了毫米波自由振荡源自动测试设备和测试方法，能够通过单次连接就可以实现毫米波自由振荡源多个性能参数同步测试，并能同步保存测试数据以便后续处理，实现了对毫米波自由振荡源的自动测试，克服了传统手工测试效率低、精度差、不同步的缺点，可实现毫米波全频段内毫米波自由振荡源输出频率、输出功率、直流功耗的自动化测试。

附图说明

图1显示为本发明第一实施方式的毫米波自由振荡源自动测试***的结构示意图。

图2显示为本发明第二实施方式的毫米波自由振荡源测试方法的流程示意图。

元件标号说明

1                      待测毫米波自由振荡源

2                      直流电压源

3                       定向耦合器

4                       衰减器

5                       混频器

6                       频谱分析仪

7                       功率传感器

8                       功率计

9                       GPIB总线

10                      GPIB-USB控制卡

11                      主控计算机

S0～S6                  步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1，本发明第一实施方式涉及一种毫米波自由振荡源自动测试***。需要说明的是，本实施方式中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实施方式的毫米波自由振荡源自动测试***至少包括：

待测毫米波自由振荡源1，用于产生待测毫米波信号。

直流电压源2，连接于待测毫米波自由振荡源1，用于向待测毫米波自由振荡源1输入供其稳定工作的供电电压和控制其产生不同频率及功率的待测毫米波信号的调谐电压。供电电压能够实现对待测毫米波自由振荡源1直流偏置的稳定供给。待测毫米波自由振荡源1受到调谐电压的当前电压的控制能够产生与调谐电压的当前电压相应的待测毫米波信号。

定向耦合器3，其输入端口连接于待测毫米波自由振荡源1，用于将待测毫米波信号分流为两路待测毫米波信号；其中，第一路待测毫米波信号由定向耦合器3的耦合输出端口输出，第二路待测毫米波信号由定向耦合器3的直通输出端口输出。待测毫米波信号被定向耦合器3“分流”，其中，第一路待测毫米波信号(定向耦合器3的耦合输出端口输出信号)将对待测毫米波信号进行“取样”(定向耦合器3的耦合度为10dB左右，可以忽略信号的损耗)，该“取样”信号将作为衰减器4的输入信号；而第二路待测毫米波信号(定向耦合器3的直通输出端口输出信号)在理想情况下将实现对待测毫米波信号的无损输出，即作为功率传感器7的输入信号。

衰减器4，连接于定向耦合器3的耦合输出端口，用于将由定向耦合器3的耦合输出端口输出的第一路待测毫米波信号进行功率衰减后输出。本实施方式中的衰减器4是一种精密可变衰减器4，能够实现对定向耦合器3的耦合输出端口输出的第一路待测毫米波信号进行适当的功率衰减，功率衰减后的第一路待测毫米波信号作为混频器5的输入信号。衰减器4能够防止混频器5的输入功率超过混频器5可承受输入功率的绝对最大值，例如，衰减器4的衰减量为-20dB，而混频器5最大可承受输入功率为-10dBm。

混频器5，连接于衰减器4，用于将功率衰减后的第一路待测毫米波信号混频输出。实际上，功率衰减后的第一路待测毫米波信号为混频器5的一个输入频率，而混频器5与频谱分析仪6相连，能够直接接收频谱分析仪6的本振频率，将其作为混频器5的另一个输入频率。混频器5将这两个输入频率倍增并通过线性组合后再输入到频谱分析仪6中，就能实现对待测毫米波信号的频谱分析。本实施方式中，混频器5采用谐波混频器5，只需要频谱分析仪6提供较低的本振频率即可实现足够频谱分析的混频输出信号。

频谱分析仪6，连接于混频器5，用于对混频后的第一路待测毫米波信号进行频谱分析，捕获第一路待测毫米波信号的频率，以完成对待测毫米波自由振荡源1的输出频率测试。频谱分析仪6的本振频率随时间变化而变化，当本振频率随时间进行扫描时，频谱分析仪6的屏幕上就显示出了混频后的第一路待测毫米波信号的频谱。从显示的频谱中能够捕获第一路待测毫米波信号的频率，该频率即是待测毫米波自由振荡源1的输出频率测试数据。

功率传感器7，连接于定向耦合器3的直通输出端口，用于将由定向耦合器3的直通输出端口输出的第二路待测毫米波信号的功率转换为直流信号输出。

功率计8，连接于功率传感器7，用于检测直流信号，以完成对待测毫米波自由振荡源1的输出功率测试。功率计8与功率传感器7是专门描述毫米波信号大小与毫米波信号通过电子***或是传输线时能量传输特性的量的计量工具。功率传感器7可以作为功率计8的探头，能够将由定向耦合器3的直通输出端口在理想情况下无损输出的待测毫米波信号的功率，转换为能够供功率计8直接进行检测的直流信号，该检测结果即为待测毫米波自由振荡源1的输出功率测试数据。

在本实施方式中，毫米波自由振荡源自动测试***还包括：

GPIB总线9，用于连接直流电压源2、频谱分析仪6和功率计8。

GPIB-USB控制卡10，连接于GPIB总线9，用于通过GPIB总线9将已设置的相应参数分别置入直流电压源2、频谱分析仪6和功率计8中，并通过GPIB总线9从直流电压源2、频谱分析仪6和功率计8中分别获取待测毫米波自由振荡源1的工作电压和电流测试数据、待测毫米波自由振荡源1的输出频率和输出功率测试数据。

主控计算机11，连接于GPIB-USB控制卡10，用于分别设置直流电压源2、频谱分析仪6和功率计8的参数，触发直流电压源2、频谱分析仪6和功率计8，读取并显示各测试数据，以及对各测试数据进行管理、保存和处理。

GPIB-USB控制卡10能够将任何带USB端口的主控计算机11作为即插即用的GPIB总线9控制器使用，并且最多可控制14台可编程GPIB仪器。主控计算机11作为人机交互终端，通过执行测试程序能够实现对待测毫米波自由振荡源1进行自动测试、故障诊断、测试数据处理、存储、分析、传输，并以适当方式显示或输出测试数据。

其中，直流电压源2的参数至少包括：调谐电压的起始电压、终止电压和步长；频谱分析仪6的参数至少包括：中心频率、频率步进、带宽、分辨率带宽和视频带宽；功率计8的参数至少包括：与所选择的适合待测毫米波信号频段的功率传感器对应的校准表。不同待测毫米波信号的频段采用不同的功率传感器进行功率检测，而不同的功率传感器对应不同的校准表，例如，校准表包括W8486A、V8486A、8487A等。功率计中存储有对应多个功率传感器的多个校准表，可以采用主控计算机设置功率计的当前校准表，该当前校准表与所选择的适合待测毫米波信号频段的功率传感器对应，然后采用GPIB-USB控制卡10通过GPIB总线9将功率计8的相应参数置入功率计8中，功率计8工作时就应用与所选择的功率传感器7对应的校准表。

对于待测毫米波自由振荡源1来说，只需要对上述各参数进行适当配置，就可以适用于各频段的毫米波自由振荡源的测试需求，从而实现了毫米波全频段内的毫米波自由振荡源输出频率、输出功率、直流功耗的自动化测试。

待测毫米波自由振荡源1为压控振荡器，或者由压控振荡器和与压控振荡器连接的控制环路构成的倍频器。例如，待测毫米波自由振荡源1为由压控振荡器和与压控振荡器连接的控制环路构成的W波段倍频器，在接收到直流电压源2输入的调谐电压后，W波段倍频器受到调谐电压的控制产生W波段待测毫米波信号，其输出频率f0为输入频率f1的4倍。

本发明的第二实施方式涉及一种毫米波自由振荡源测试方法，采用第一实施方式的毫米波自由振荡源自动测试***进行测试。具体流程如图2所示，毫米波自由振荡源测试方法至少包括：

步骤S1，由直流电压源2向待测毫米波自由振荡源1输入供其稳定工作的供电电压和控制其产生不同频率和功率的待测毫米波信号的调谐电压，由待测毫米波自由振荡源1产生受调谐电压的当前电压控制的待测毫米波信号。

步骤S2，由定向耦合器3将待测毫米波信号分流为两路待测毫米波信号；其中，第一路待测毫米波信号由定向耦合器3的耦合输出端口输出，第二路待测毫米波信号由定向耦合器3的直通输出端口输出。

步骤S3，由衰减器4将由定向耦合器3的耦合输出端口输出的第一路待测毫米波信号进行功率衰减后输出，由混频器5将功率衰减后的第一路待测毫米波信号混频输出，由频谱分析仪6对混频后的第一路待测毫米波信号进行频谱分析，捕获第一路待测毫米波信号的频率，以完成对待测毫米波自由振荡源1的输出频率测试。

步骤S4，由功率传感器7将由定向耦合器3的直通输出端口输出的第二路待测毫米波信号的功率转换为直流信号输出，由功率计8检测直流信号，以完成对待测毫米波自由振荡源1的输出功率测试。

在本实施方式中，在步骤S1之前，毫米波自由振荡源测试方法还包括：

步骤S0，由主控计算机11分别设置直流电压源2、频谱分析仪6和功率计8的参数，由GPIB-USB控制卡10通过GPIB总线9将已设置的相应参数分别置入直流电压源2、频谱分析仪6和功率计8中，然后由主控计算机11触发直流电压源2、频谱分析仪6和功率计8。

优选地，步骤S0至少包括如下步骤：

步骤S01，由主控计算机11根据测试频段需求设置直流电压源2的调谐电压的起始电压、终止电压和步长，由GPIB-USB控制卡10通过GPIB总线9将直流电压源2的相应参数置入直流电压源2中；其中，调谐电压适于根据其步长从起始电压逐步增加到终止电压，以控制待测毫米波自由振荡源1产生不同频率和功率的待测毫米波信号，从而使待测毫米波自由振荡源1具有与调谐电压的电压变化范围相应的输出频率和输出功率范围。

步骤S02，初始化频谱分析仪6，由主控计算机11设置频谱分析仪6的中心频率、频率步进、带宽、分辨率带宽和视频带宽，由GPIB-USB控制卡10通过GPIB总线9将频谱分析仪6的相应参数置入频谱分析仪6中。

步骤S03，根据待测毫米波信号频段选择适合的功率传感器7，由主控计算机11设置功率计8的与所选择的功率传感器7对应的校准表，由GPIB-USB控制卡通过GPIB总线将功率计的相应参数置入功率计中。

步骤S04，由主控计算机11触发直流电压源2、频谱分析仪6和功率计8。

优选地，步骤S3至少包括如下步骤：

步骤S31，由衰减器4将由定向耦合器3的耦合输出端口输出的第一路待测毫米波信号进行功率衰减后输出。

步骤S32，由混频器5将功率衰减后的第一路待测毫米波信号混频输出。

步骤S33，由频谱分析仪6对混频后的第一路待测毫米波信号进行第一次频谱分析，并第一次捕获第一路待测毫米波信号的频率。

步骤S34，在其他参数设置不变的情况下，由主控计算机11根据第一次捕获到的第一路待测毫米波信号的频率再次设置频谱分析仪6的中心频率、带宽、分辨率带宽和视频带宽，由频谱分析仪6对混频后的第一路待测毫米波信号进行第二次频谱分析，并第二次捕获第一路待测毫米波信号的频率，以完成对待测毫米波自由振荡源1的输出频率测试。

其中，由主控计算机11再次设置的频谱分析仪6的带宽小于由主控计算机11首次设置的频谱分析仪6的带宽，第二次捕获到的第一路待测毫米波信号的频率为待测毫米波自由振荡源1的输出频率测试数据。

在本实施方式中，在步骤S4之后，毫米波自由振荡源测试方法还包括：

步骤S5，由GPIB-USB控制卡10通过GPIB总线9从直流电压源2、频谱分析仪6和功率计8中分别获取待测毫米波自由振荡源1的工作电压和电流测试数据、第一路待测毫米波信号的频率测试数据和第二路待测毫米波信号的功率测试数据，由主控计算机11读取并显示各测试数据，以及对各测试数据进行管理、保存和处理，从而能测得与调谐电压的电压变化范围对应的待测毫米波自由振荡源1的输出频率范围和输出功率范围。

在本实施方式中，在步骤S5之后，毫米波自由振荡源测试方法还包括：

步骤S6，由主控计算机11根据待测毫米波自由振荡源1的工作电压和电流测试数据，计算待测毫米波自由振荡源1的直流功耗；其中，待测毫米波自由振荡源1的直流功耗为待测毫米波自由振荡源1的工作电压和电流测试数据之乘积。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

优选地，待测毫米波自由振荡源1为压控振荡器，或者由压控振荡器和与压控振荡器连接的控制环路构成的倍频器。

本实施方式的测试方法通过单次连接就可以实现毫米波自由振荡源多个性能参数，如输出频率、输出功率和直流功耗的同步测试，并能同步保存测试数据以便后续处理，实现了对毫米波自由振荡源的自动测试，克服了传统手工测试效率低、精度差、不同步的缺点，还可实现毫米波全频段内毫米波自由振荡源多个性能参数的自动化测试。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

综上所述，本发明的毫米波自由振荡源自动测试***及测试方法，提供了毫米波自由振荡源自动测试设备和测试方法，能够通过单次连接就可以实现毫米波自由振荡源多个性能参数同步测试，并能同步保存测试数据以便后续处理，实现了对毫米波自由振荡源的自动测试，克服了传统手工测试效率低、精度差、不同步的缺点，可实现毫米波全频段内毫米波自由振荡源输出频率、输出功率、直流功耗的自动化测试。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施方式进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种毫米波自由振荡源自动测试***，其特征在于，所述毫米波自由振荡源自动测试***至少包括：

待测毫米波自由振荡源，用于产生待测毫米波信号；

直流电压源，连接于所述待测毫米波自由振荡源，用于向所述待测毫米波自由振荡源输入供其稳定工作的供电电压和控制其产生不同频率及功率的待测毫米波信号的调谐电压；

定向耦合器，其输入端口连接于所述待测毫米波自由振荡源，用于将所述待测毫米波信号分流为两路待测毫米波信号；其中，第一路待测毫米波信号由所述定向耦合器的耦合输出端口输出，第二路待测毫米波信号由所述定向耦合器的直通输出端口输出；

衰减器，连接于所述定向耦合器的耦合输出端口，用于将由所述定向耦合器的耦合输出端口输出的第一路待测毫米波信号进行功率衰减后输出；

混频器，连接于所述衰减器，用于将功率衰减后的第一路待测毫米波信号混频输出；

频谱分析仪，连接于所述混频器，用于对混频后的第一路待测毫米波信号进行频谱分析，捕获所述第一路待测毫米波信号的频率，以完成对所述待测毫米波自由振荡源的输出频率测试；

功率传感器，连接于所述定向耦合器的直通输出端口，用于将由所述定向耦合器的直通输出端口输出的第二路待测毫米波信号的功率转换为直流信号输出；

功率计，连接于所述功率传感器，用于检测所述直流信号，以完成对所述待测毫米波自由振荡源的输出功率测试。

2.根据权利要求1所述的毫米波自由振荡源自动测试***，其特征在于，所述毫米波自由振荡源自动测试***还包括：

GPIB总线，用于连接所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计；

GPIB-USB控制卡，连接于所述GPIB总线，用于通过所述GPIB总线将已设置的相应参数分别置入所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计中，并通过所述GPIB总线从所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计中分别获取所述待测毫米波自由振荡源的工作电压和电流测试数据、所述待测毫米波自由振荡源的输出频率和输出功率测试数据；

主控计算机，连接于所述GPIB-USB控制卡，用于分别设置所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计的参数，触发所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计，读取并显示各测试数据，以及对各测试数据进行管理、保存和处理。

3.根据权利要求2所述的毫米波自由振荡源自动测试***，其特征在于，所述直流电压源的参数至少包括：所述调谐电压的起始电压、终止电压和步长；所述频谱分析仪的参数至少包括：中心频率、频率步进、带宽、分辨率带宽和视频带宽；所述功率计的参数至少包括：与所选择的适合所述待测毫米波信号频段的功率传感器对应的校准表。

4.根据权利要求1-3任一项所述的毫米波自由振荡源自动测试***，其特征在于，所述待测毫米波自由振荡源为压控振荡器，或者由压控振荡器和与所述压控振荡器连接的控制环路构成的倍频器。

5.一种采用如权利要求1所述的毫米波自由振荡源自动测试***的毫米波自由振荡源测试方法，其特征在于，所述毫米波自由振荡源测试方法至少包括：

步骤S1，由所述直流电压源向待测毫米波自由振荡源输入供其稳定工作的供电电压和控制其产生不同频率和功率的待测毫米波信号的调谐电压，由所述待测毫米波自由振荡源产生受所述调谐电压的当前电压控制的待测毫米波信号；

步骤S2，由定向耦合器将所述待测毫米波信号分流为两路待测毫米波信号；其中，第一路待测毫米波信号由所述定向耦合器的耦合输出端口输出，第二路待测毫米波信号由所述定向耦合器的直通输出端口输出；

步骤S3，由衰减器将由所述定向耦合器的耦合输出端口输出的第一路待测毫米波信号进行功率衰减后输出，由混频器将功率衰减后的第一路待测毫米波信号混频输出，由频谱分析仪对混频后的第一路待测毫米波信号进行频谱分析，捕获所述第一路待测毫米波信号的频率，以完成对所述待测毫米波自由振荡源的输出频率测试；

步骤S4，由功率传感器将由所述定向耦合器的直通输出端口输出的第二路待测毫米波信号的功率转换为直流信号输出，由所述功率计检测所述直流信号，以完成对所述待测毫米波自由振荡源的输出功率测试。

6.根据权利要求5所述的毫米波自由振荡源测试方法，其特征在于，在所述步骤S1之前，所述毫米波自由振荡源测试方法还包括：

步骤S0，由主控计算机分别设置直流电压源、频谱分析仪和功率计的参数，由GPIB-USB控制卡通过GPIB总线将已设置的相应参数分别置入所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计中，然后由主控计算机触发所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计。

7.根据权利要求6所述的毫米波自由振荡源测试方法，其特征在于，所述步骤S0至少包括如下步骤：

步骤S01，由所述主控计算机根据测试频段需求设置所述直流电压源的调谐电压的起始电压、终止电压和步长，由GPIB-USB控制卡通过GPIB总线将所述直流电压源的相应参数置入所述直流电压源中；其中，所述调谐电压适于根据其步长从起始电压逐步增加到终止电压，以控制所述待测毫米波自由振荡源产生不同频率和功率的待测毫米波信号，从而使所述待测毫米波自由振荡源具有与所述调谐电压的电压变化范围相应的输出频率和输出功率范围；

步骤S02，初始所述化频谱分析仪，由所述主控计算机设置所述频谱分析仪的中心频率、频率步进、带宽、分辨率带宽和视频带宽，由GPIB-USB控制卡通过GPIB总线将所述频谱分析仪的相应参数置入所述频谱分析仪中；

步骤S03，根据所述待测毫米波信号频段选择适合的功率传感器，由主控计算机设置所述功率计的与所选择的功率传感器对应的校准表，由GPIB-USB控制卡通过GPIB总线将所述功率计的相应参数置入所述功率计中；

步骤S04，由主控计算机触发所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计。

8.根据权利要求7所述的毫米波自由振荡源测试方法，其特征在于，所述步骤S3至少包括如下步骤：

步骤S31，由衰减器将由所述定向耦合器的耦合输出端口输出的第一路待测毫米波信号进行功率衰减后输出；

步骤S32，由混频器将功率衰减后的第一路待测毫米波信号混频输出；

步骤S33，由频谱分析仪对混频后的第一路待测毫米波信号进行第一次频谱分析，并第一次捕获所述第一路待测毫米波信号的频率；

步骤S34，在其他参数设置不变的情况下，由主控计算机根据第一次捕获到的所述第一路待测毫米波信号的频率再次设置所述频谱分析仪的中心频率、带宽、分辨率带宽和视频带宽，由所述频谱分析仪对混频后的第一路待测毫米波信号进行第二次频谱分析，并第二次捕获所述第一路待测毫米波信号的频率，以完成对所述待测毫米波自由振荡源的输出频率测试；

其中，由主控计算机再次设置的所述频谱分析仪的带宽小于由主控计算机首次设置的所述频谱分析仪的带宽，第二次捕获到的所述第一路待测毫米波信号的频率为所述待测毫米波自由振荡源的输出频率测试数据。

9.根据权利要求5-8任一项所述的毫米波自由振荡源测试方法，其特征在于，在所述步骤S4之后，所述毫米波自由振荡源测试方法还包括：

步骤S5，由GPIB-USB控制卡通过GPIB总线从所述直流电压源、所述频谱分析仪和所述功率计中分别获取所述待测毫米波自由振荡源的工作电压和电流测试数据、所述待测毫米波自由振荡源的输出频率和输出功率测试数据，由主控计算机读取并显示各测试数据，以及对各测试数据进行管理、保存和处理。

10.根据权利要求9所述的毫米波自由振荡源测试方法，其特征在于，在所述步骤S5之后，所述毫米波自由振荡源测试方法还包括：

步骤S6，由主控计算机根据所述待测毫米波自由振荡源的工作电压和电流测试数据，计算所述待测毫米波自由振荡源的直流功耗；其中，所述待测毫米波自由振荡源的直流功耗为所述待测毫米波自由振荡源的工作电压和电流测试数据之乘积。

11.根据权利要求5-8任一项所述的毫米波自由振荡源测试方法，其特征在于，所述待测毫米波自由振荡源为压控振荡器，或者由压控振荡器和与所述压控振荡器连接的控制环路构成的倍频器。