CN107543963A - 一种行波管谐波输出比自动测试*** - Google Patents

Abstract

本发明属于自动测试技术领域，具体涉及一种行波管谐波输出比自动测试***。本发明通过避开手动测试方法中的无效信息频带，考虑相位噪声的影响，只测试以基波频率和各谐波频率为中心频率的一段很窄的频带，既提高了测试精度，还大大减少了测试时间；通过将基波频率和各谐波频率设置为中心频率，并且将测量点数设置为奇数，保证基波频率和各谐波频率一定能够扫描到，减少了测试误差；当待测频率点很多时，通过软件判断并自动设置信号源参数和频谱仪参数进行下一个频率点的测试，且能自动保存测试数据，使所有需要测试的频率点一次性测完，减少了手动设置参数和记录数据的时间，提高了测试效率。

Description

一种行波管谐波输出比自动测试***

技术领域

本发明属于自动测试技术领域，具体涉及一种行波管谐波输出比自动测试***。

背景技术

行波管是一类在现代军事、通信领域内广泛使用的微波真空电子器件，具有十分重要的作用。对于宽带行波管，特别是带宽超过一个倍频程的行波管，当管子在工作频带的低端工作时其二次谐波频率正好处于行波管的工作频带内，会出现谐波输出功率与基波输出功率相当甚至大于基波输出功率的情况。对于窄带的螺旋线行波管，谐波频率通常处于工作带宽之外，但是谐波的存在消耗了电子注的能量，降低了基波的电子效率，也是不容忽视的问题。因此对行波管输出谐波含量的测试显得尤为重要。谐波输出比是行波管输出谐波含量的一种表达，定义为行波管输出功率中的谐波分量对基波分量的比值，单位dB。

在传统的行波管谐波输出比手动测试方法中，使用最为普遍的为频谱分析仪法。频谱分析仪法是利用频谱分析仪能够将信号中的所有频率成分一一展现出来，并对他们的频率和幅度进行测量，这种能力使它能够根据定义直观地进行谐波输出比的测量。测试人员在测试行波管谐波输出比的时候，每测试一个频点都需要测试人员改变信号源的输出信号频率和频谱分析仪的起始频率和截止频率，这种方法虽然测量流程简单，但存在如下缺陷：

1、由于行波管谐波输出比测试的是行波管输出功率中基波频率处功率和各谐波频率处功率的比值，如果传统手动测试方法分别测试基波功率和各谐波功率，将需要每次去设置频谱参数，这样将大大降低测试效率，因此传统手动测试方法是利用频谱仪从基波频率连续扫描至最高次谐波频率，然后记录基波功率和各谐波功率。这样就导致在手动测试方法中，基波频率和各谐波频率之间存在很宽的无效信息频带，这样在测试时将会增加测试时间，降低测试效率；

2、当行波管输入信号频率精度很高达兆赫兹级别时，由于传统的手动测试方法需要测试的频带非常宽，传统的手动测试方法想要精确测试此类输入信号的谐波输出比，必须将测量点数设置得非常大，才能使每点之间的频率带宽达输入信号频率精度，这样将增加测试时间，降低测试效率，因此传统手动测试方法测试精度很低；

3、在行波管谐波输出比传统的手动测试方法中，当设置的测量点数不合理时，可能会出现基波频率点和各谐波频率点扫描不到的情况，这样将导致测试结果不准确，增大测试结果的误差；

4、在行波管谐波输出比传统的手动测试方法中，当需要测试的输入信号频率点很多时，每次去设置信号源参数和频谱仪参数同时还要记录测试数据将花费很长的时间，降低测试效率。

发明内容

针对上述已有技术存在的不足，为解决传统手动测试方法测试效率低、测试精度低、误差大的问题，本发明提供了一种行波管谐波输出比自动测试***。

该行波管谐波输出比自动测试***，包括信号源、环形器、定向耦合器、大功率负载、频谱仪、数据总线和上位机。

信号源的作用是产生需要测试的输入信号，输出接环形器，并与上位机通过数据总线进行通信。

环形器的作用是避免输入信号与测量线路不匹配而产生的反射信号损坏信号源，输入接信号源的输出，输出接待测行波管。

定向耦合器的作用是将待测行波管的输出信号进行分离，分别输出到频谱仪和大功率负载。

大功率负载的作用是吸收定向耦合器的输出信号，输入接定向耦合器。

频谱仪的作用是对定向耦合器的输出信号进行采样并分析，分别与定向耦合器和上位机连接。

上位机通过数据总线将测试命令发送给信号源和频谱仪，同时接收通过数据总线传输回来的测试数据以及错误信息，设定需要测试的谐波次数；错误信息包括设置错误和操作超时；测试命令包括设置信号源输出信号的功率、输出信号起始频率、终止频率和频率步长，频谱仪频率扫描步进、分辨率带宽、驱动频谱仪进行测试、获取频谱仪测试数据、搜索频谱仪峰值点和扫描点数。

所述测试命令设置通过Labwindows/CVI平台下的软件编程来实现。

该行波管谐波输出比自动测试***的工作流程，具体如下：

步骤S1：测试人员根据测试要求在上位机上设置需测试的谐波数M，信号源起始频率f0、截止频率fm、频率步进Δf和功率P，频谱仪扫描点数points、扫描步进incr和分辨率带宽Res；上位机计算需测试的输入信号个数N，初始化当前输入信号序号i＝0和当前测试的谐波序号j＝1；

步骤S2：上位机设置信号源输出信号功率为P、频率为f0+i*Δf；

步骤S3：上位机设置频谱仪中心频率为(f0+i*Δf)*j、扫描带宽points*incr和分辨率带宽Res；

步骤S4：上位机驱动频谱仪对待测行波管输出信号功率谱进行扫描，并获取功率谱数据、将同一输入信号的基波功率谱和各谐波功率绘制在同一绘图控件、搜索峰值点并记录表格；

步骤S5：j自增1，判断j是否大于谐波次数M。若是，转S6；否则，转S3；

步骤S6：i自增1，j设置为1，判断输入信号频率f0+i*Δf是否大于截止频率fm，若是，则测试结束，否则，转S2。

与传统的手动测试方法相比，本发明的有益效果体现在：

1、由于行波管谐波输出比传统的手动测试方法中存在很宽的无效信息频带，本发明通过避开这些无效信息频带，考虑相位噪声的影响，只测试以基波频率和各谐波频率为中心频率的一段很窄的频带，这样将减少很宽的频带不需要扫描，大大减少了测试时间，提高了测试效率；

2、由于本发明只测试以基波频率和各谐波频率为中心频率的一段很窄的频带，因此当行波管输入信号频率精度很高时，本发明只需要将测量点数设置为频谱仪要求的最少点数，同时还可以设置每点之间频率带宽已达到输入信号频率精度，这样既提高了测试精度，又减少了测试时间，提高了测试效率；

3、本发明通过将基波频率和各谐波频率设置为中心频率，并且将测量点数设置为奇数，这样基波频率和各谐波频率将一定落在中间对称点上，保证基波频率和各谐波频率一定能够扫描到，减少了测试误差。

4、当行波管谐波输出比需要测试的输入信号频率点很多时，本发明通过软件判断一个输入信号测试完成后，自动设置信号源参数和频谱仪参数进行下一个输入信号的测试，并且能够自动保存测试数据，使所有需要测试的输入信号一次性测完，减少了手动设置参数和记录数据的时间，提高了测试效率。

附图说明

图1为本发明测试***的结构框图；

图2为本发明的工作流程图；

图3为实施例1对行波管6GHz频率下，三次谐波输出比的实际测量结果；

图4为实施例1对行波管7GHz频率下，三次谐波输出比的实际测量结果；

图5为实施例1对行波管8GHz频率下，三次谐波输出比的实际测量结果；

图6为实施例2对行波管6.223GHz频率下，三次谐波输出比的实际测量结果。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。

实例1：

首先由测试人员根据测试要求在上位机的软件面板上设置起始频率为6GHz，截止频率为8GHz，频率步进为1GHz、信号功率为1dBm和需测试的谐波数为三次谐波，频谱仪测量点数设置为允许的最小值101，根据测试输入信号频率精度扫描步进设置为5MHz，分辨率带宽设置为50KHz。

然后上位机开始将信号源输出信号频率设置为6GHz，信号功率设置为1dBm。频谱仪中心频率设置为6GHz，扫描带宽设置为(101-1)*5MHz＝500MHz，分辨率带宽设置为50KHz。接着上位机驱动频谱仪对行波管输出信号功率谱进行测试，获取峰值点，判断峰值点的频率是否为6GHz，若是则保存在变量中，否则提示频偏，然后获取测试数据保存在数组变量中。

接着又将谱仪中心频率设置为12GHz，扫描带宽设置为(101-1)*5MHz＝500MHz，分辨率带宽设置为50KHz，上位机驱动频谱仪对行波管输出信号功率谱进行测试，获取峰值点，判断峰值点的频率是否为12GHz，若是则保存在变量中，否则提示频偏，获取测试数据保存在数组变量中；同理测试18GHz出附近功率谱。

最后将保存下来的测试数据绘制在同一绘图控件中，再利用峰值点功率计算出来的谐波输出比填写在表格中。同理测试7GHz和8GHz的谐波输出比。图3～图5为实施例对行波管6-8GHz、步进为1GHz频率下，三次谐波输出比的实际测量结果。

实例2：

首先由测试人员根据测试要求在上位机的软件面板上设置起始频率为6.223GHz，截止频率为6.223GHz，频率步进为0GHz、信号功率为1dBm和需测试的谐波数为三次谐波，频谱仪测量点数设置为允许的最小值101，根据测试输入信号频率精度扫描步进设置为1MHz，分辨率带宽设置为50KHz。

然后上位机开始将信号源输出信号频率设置为6.223GHz，信号功率设置为1dBm。频谱仪中心频率设置为6.223GHz，扫描带宽设置为(101-1)*1MHz＝100MHz，分辨率带宽设置为50KHz。接着上位机驱动频谱仪对行波管输出信号功率谱进行测试，获取峰值点，判断峰值点的频率是否为6.223GHz，若是则保存在变量中，否则提示频偏，然后获取测试数据保存在数组变量中。

接着又将谱仪中心频率设置为12.446GHz，扫描带宽设置为(101-1)*1MHz＝100MHz，分辨率带宽设置为50KHz，上位机驱动频谱仪对行波管输出信号功率谱进行测试，获取峰值点，判断峰值点的频率是否为12.446GHz，若是则保存在变量中，否则提示频偏，获取测试数据保存在数组变量中；同理测试18.669GHz出附近功率谱。

最后将保存下来的测试数据绘制在同一绘图控件中，再利用记录下来的峰值点功率计算出谐波输出比并填写在表格中。图6为采用本实施例对行波管6.223GHz频率下，三次谐波输出比的实际测量结果。

Claims (3)

1.一种行波管谐波输出比自动测试***，包括信号源、环形器、定向耦合器、大功率负载、频谱仪、数据总线和上位机，其特征在于：

信号源的作用是产生需要测试的输入信号，输出接环形器，并与上位机通过数据总线进行通信；

环形器的作用是避免输入信号与测量线路不匹配而产生的反射信号损坏信号源，输入接信号源的输出，输出接待测行波管；

定向耦合器的作用是将待测行波管的输出信号进行分离，分别输出到频谱仪和大功率负载；

大功率负载的作用是吸收定向耦合器的输出信号，输入接定向耦合器；

频谱仪的作用是对定向耦合器的输出信号进行采样并分析，分别与定向耦合器和上位机连接；

上位机通过数据总线将测试命令发送给信号源和频谱仪，同时接收通过数据总线传输回来的测试数据以及错误信息，设定需要测试的谐波次数；错误信息包括设置错误和操作超时；测试命令包括设置信号源输出信号的功率、输出信号起始频率、终止频率和频率步长，频谱仪频率扫描步进、分辨率带宽、驱动频谱仪进行测试、获取频谱仪测试数据、搜索频谱仪峰值点和扫描点数。

2.如权利要求1所述行波管谐波输出比自动测试***，其特征在于：上位机的测试命令设置通过Labwindows/CVI平台下的软件编程来实现。

3.如权利要求1所述行波管谐波输出比自动测试***的工作流程，具体如下：

步骤S1：测试人员根据测试要求在上位机上设置需测试的谐波数M，信号源起始频率f0、截止频率fm、频率步进Δf和功率P，频谱仪扫描点数points、扫描步进incr和分辨率带宽Res；上位机计算需测试的输入信号个数N，初始化当前输入信号序号i＝0和当前测试的谐波序号j＝1；

步骤S2：上位机设置信号源输出信号功率为P、频率为f0+i*Δf；

步骤S3：上位机设置频谱仪中心频率为(f0+i*Δf)*j、扫描带宽points*incr和分辨率带宽Res；

步骤S4：上位机驱动频谱仪对行波管输出信号功率谱进行扫描，并获取功率谱数据、将同一输入信号的基波功率谱和各谐波功率绘制在同一绘图控件、搜索峰值点并记录表格；

步骤S5：j自增1，判断j是否大于谐波次数M。若是，转S6；否则，转S3；

步骤S6：i自增1，j设置为1，判断输入信号频率f0+i*Δf是否大于截止频率fm，若是，则测试结束，否则，转S2。