一种功率校准测试系统及校准测量方法技术方案

本发明专利技术提供一种功率校准测试系统，包括设定目标功率与目标频段的系统设置装置、连接于所述系统设置装置与功率传感器测量输出功率的功率计、连接于所述功率计产生微波信号的微波矢量网络分析仪、连接于所述微波矢量网络分析仪的倍频器、连接于所述倍频器的三端口定向耦合器、连接于所述微波矢量网络分析仪及所述三端口定向耦合器的谐波混频器。本发明专利技术通过实施闭环反馈回路，实现了对待测件输入端口参考面输入功率的实时闭环的监控和调整，可实现任何频段内的功率实时闭环功率校准和电路、器件的精确测量，大大提高了系统的通用型、有效性、一致性及精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种功率校准测试系统及校准测量方法
本专利技术涉及测量
，特别是涉及一种功率校准测试系统及校准测量方法。
技术介绍
毫米波是指波长为1～10mm的电磁波，其频率为30GHZ～300GHZ，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点。毫米波在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学、临床医学和波谱学方面都有重大的意义。毫米波的短波长、大带宽特性使它特别适应于导弹、雷达、卫星等系统。较短的波长可获得窄的波束宽度，这就为目标跟踪和识别提供了较高的分辨力和精度。在远程导弹或航天器重返大气层时，需采用能顺利穿透等离子体的毫米波实现通信和制导。高分辨率的毫米波辐射计适用于气象参数的遥感。用毫米波和亚毫米波的射电天文望远镜探测宇宙空间的辐射波谱可以推断星际物质的成分。在进行待测件毫米波频段功率测量时，实现待测件功率输入参考面的输出功率稳定与精确是实现待测件精确测试的关键。因此在实施测量之前需要对待测件功率输入参考面输出功率进行校准测试，以确保后续测量的精确性。传统的毫米波频段功率校准主要有两种系统模式，一种是开环系统模式，另一种是半开环系统模式。如图1所示，传统的开环系统模式的功率校准系统由信号源8、毫米波功率传感器71、功率计2搭建而成，校准程序通过系统设置装置1输入，所述功率计2与所述毫米波功率传感器71完成对信号源8输出端口功率的校准，是一种开环系统模式。但是该系统的缺陷在于，首先，由于真实待测件输入端口的阻抗特性与校准状态下标定端口参考面的阻抗几乎不可能做到完美匹配，特别是在大信号测试环境下，即由于端口参考面阻抗失配必然导致在级联待测件后校准数据的失效；其次，信号源输出端口参考面的输出功率会随着温度、湿度、时间、频率等因素的变化，系统的随机误差与漂移误差等存在时变性，因此无法保证校准结果的有效性、一致性与准确性。如图2所示，传统的半开环系统模式的功率校准系统由信号源8、毫米波功率传感器71、功率计2、毫米波三端口定向耦合器51，以及毫米波检波器9搭建，毫米波三端口定向耦合器51实现信号源8输出信号的分离，而功率计2与毫米波功率传感器71完成对毫米波检波器9输出信号的定标，最终毫米波检波器9输出的直流信号反馈至信号源8的ALC端口，实现对信号源8输出端口功率的校准，是一种半开环系统模式。但是该系统的缺陷在于，首先，毫米波检波器9输出的直流信号抗干扰能力极差，易受到测试环境中其它因素的直接影响，同时，信号源的ALC端口内置数模(DA)转换电路检波精度有限，一般在1dB，即这都将导致信号源输出端口参考面输出功率精度存在很高的不确定度；其次，由于所述毫米波检波器9动态范围有限，一般为20dB，即导致对于信号源输出端口参考面输出功率范围较低，因此在实现功率线性度等为代表的高输出动态范围测试时该测试方法将存在很高的局限性；最后，通常情况下每一个信号源厂商的ALC端口功能存在不一致性，因此该方法的通用型也存在很多的局限性。综上所述，传统的毫米波频段功率校准测试系统在完成实际的待测件功率测试过程中存在较多的局限性，即无法确保毫米波频段功率校准测试系统的通用型、有效性、一致性、精确性，而且要实现对毫米波频段待测件功率的精确测量就必须实时地对参考面的输出功率进行监控和调节，这样在搭建功率校准测试系统时就必须实现输出信号功率的取样和反馈，以使得在待测件功率输入参考面的功率稳定且精确，因此如何研制一种新型的毫米波实时闭环功率校准测试系统，以实现毫米波频段待测件功率输入参考面功率的精确校准，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种功率校准测试系统及校准测量方法，用于解决现有技术中毫米波频段功率校准测试系统的通用型、有效性、一致性、精确性差等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种功率校准测试系统，所述功率校准测试系统至少包括：系统设置装置、功率计、微波矢量网络分析仪、倍频器、三端口定向耦合器、谐波混频器及功率传感器；所述系统设置装置连接于所述功率计，用于设定目标功率与目标频段；所述功率计连接于所述系统设置装置及所述功率传感器，用于测量功率值；所述微波矢量网络分析仪连接于所述功率计，用于产生微波连续波信号，分别作为所述倍频器的射频激励及所述谐波混频器的本振激励，所述微波矢量网络分析仪还接收所述谐波混频器的反馈信号，并根据所述反馈信号实时调节所述倍频器的射频激励及所述谐波混频器的本振激励，进而调整所述三端口定向耦合器直通端口输出信号；所述倍频器连接于所述微波矢量网络分析仪，用于将所述微波矢量网络分析仪输出信号的频率转换至系统工作频段；所述三端口定向耦合器连接于所述倍频器，用于实现信号的分离，分别输出耦合信号和原始信号，所述原始信号为所述倍频器的输出信号；所述谐波混频器连接于所述微波矢量网络分析仪及所述三端口定向耦合器，用于对所述微波矢量网络分析仪及所述三端口定向耦合器输出的所述本振激励及所述耦合信号进行混频，并将混频后的信号反馈至所述微波矢量网络分析仪；所述功率传感器连接于所述三端口定向耦合器，用于检测所述三端口定向耦合器输出的原始信号，所述原始信号为所述倍频器的输出信号。优选地，所述系统工作频段设定为毫米波频段。更优选地，所述倍频器为毫米波倍频器、所述三端口定向耦合器为毫米波三端口定向耦合器、所述谐波混频器为毫米波谐波混频器、所述功率传感器为毫米波功率传感器。优选地，所述微波矢量网络分析仪与所述功率计通过通用接口总线实现级联。优选地，所述三端口定向耦合器的直通端口输出面被视为待测件输入端口参考面。更优选地，所述待测件输入端口参考面的输出功率可通过功率传感器、功率计或频谱分析仪读出。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种功率校准测量方法，所述功率校准测量方法至少包括：基于所述系统设置装置，设定目标功率与目标频段；检测所述待测件输入端口参考面输出功率，若所述待测件输入端口参考面输出功率与所述目标功率的误差超出误差允许范围，则基于所述微波矢量网络分析仪产生相应的射频激励及本振激励，基于所述倍频器将所述射频激励转换频率至系统工作频段，并基于所述三端口定向耦合器将所述倍频器的输出信号进行耦合，所述耦合信号基于所述谐波混频器产生所述微波矢量网络分析仪的调整信号，用于调整所述微波矢量网络分析仪的输出信号，进而调整所述待测件输入端口参考面输出功率；若所述待测件输入端口参考面输出功率与所述目标功率的误差在允许范围内则完成校准；将待测件接入所述三端口定向耦合器及所述功率传感器之间，通过反馈系统微调待测件输入端口参考面输出功率，待所述待测件输入端口参考面输出功率稳定后做精确测量。优选地，所述系统设置装置内设置有实时闭环校准测试程序集，通过所述实时闭环校准测试程序集实现目标功率与目标频段的设置。优选地，所述待测件输入端口参考面输出功率与所述目标功率的误差允许范围设定在±0.15dB。如上所述，本专利技术的功率校准测试系统及校准测量方法，具有以下有益效果：本专利技术的功率校准测试系统及校准测量方法通过实施闭环反馈回路，实现了对待测件输入端口参考面输入功率的实时闭环的监控和调整，可实现任何频段内的功率实时闭环功率校准和电路、器件的精确测量，大大提高了系统的通用型、有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率校准测试系统，其特征在于，所述功率校准测试系统至少包括：系统设置装置、功率计、微波矢量网络分析仪、倍频器、三端口定向耦合器、谐波混频器及功率传感器；所述系统设置装置连接于所述功率计，用于设定目标功率与目标频段；所述功率计连接于所述系统设置装置及所述功率传感器，用于测量功率值；所述微波矢量网络分析仪连接于所述功率计，用于产生微波连续波信号，分别作为所述倍频器的射频激励及所述谐波混频器的本振激励，所述微波矢量网络分析仪还接收所述谐波混频器的反馈信号，并根据所述反馈信号实时调节所述倍频器的射频激励及所述谐波混频器的本振激励，进而调整所述三端口定向耦合器直通端口输出信号；所述倍频器连接于所述微波矢量网络分析仪，用于将所述微波矢量网络分析仪输出信号的频率转换至系统工作频段；所述三端口定向耦合器连接于所述倍频器，用于实现信号的分离，分别输出耦合信号和原始信号，所述原始信号为所述倍频器的输出信号；所述谐波混频器连接于所述微波矢量网络分析仪及所述三端口定向耦合器，用于对所述微波矢量网络分析仪及所述三端口定向耦合器输出的所述本振激励及所述耦合信号进行混频，并将混频后的信号反馈至所述微波矢量网络分析仪；所述功率传感器连接于所述三端口定向耦合器，用于检测所述三端口定向耦合器直通端口输出的原始信号，所述原始信号为所述倍频器的输出信号。...

【技术特征摘要】
1.一种功率校准测试系统，其特征在于，所述功率校准测试系统至少包括：系统设置装置、功率计、微波矢量网络分析仪、倍频器、三端口定向耦合器、谐波混频器及功率传感器；所述系统设置装置连接于所述功率计，用于设定目标功率与目标频段；所述功率计连接于所述系统设置装置及所述功率传感器，用于测量功率值；所述微波矢量网络分析仪连接于所述功率计，用于产生微波连续波信号，分别作为所述倍频器的射频激励及所述谐波混频器的本振激励，所述微波矢量网络分析仪还接收所述谐波混频器的反馈信号，并根据所述反馈信号实时调节所述倍频器的射频激励及所述谐波混频器的本振激励，进而调整所述三端口定向耦合器直通端口输出信号；所述倍频器连接于所述微波矢量网络分析仪，用于将所述微波矢量网络分析仪输出信号的频率转换至系统工作频段；所述三端口定向耦合器连接于所述倍频器，用于实现信号的分离，分别输出耦合信号和原始信号，所述原始信号为所述倍频器的输出信号；所述谐波混频器连接于所述微波矢量网络分析仪及所述三端口定向耦合器，用于对所述微波矢量网络分析仪及所述三端口定向耦合器输出的所述本振激励及所述耦合信号进行混频，并将混频后的信号反馈至所述微波矢量网络分析仪；所述功率传感器连接于所述三端口定向耦合器，用于检测所述三端口定向耦合器直通端口输出的原始信号，所述原始信号为所述倍频器的输出信号。2.根据权利要求1所述的功率校准测试系统，其特征在于：所述系统工作频段设定为毫米波频段。3.根据权利要求2所述的功率校准测试系统，其特征在于：所述倍频器为毫米波倍频器、所述三端口定向耦合器为毫米波三端口定向耦合器、所述谐波混频器为毫米波谐波混频器、所述功率传感器为毫米波功率传感器。4.根据权利要求1所述的功...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亮，孙朋飞，丁金义，孙晓玮，佟瑞，孙芸，钱蓉，李昭音，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31