适用于高稳射频信号功率稳定度的测试系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于高稳射频信号功率稳定度的测试系统及方法，所述系统包括定向耦合器、衰减器组、微波功率计、上位机、高精度数字万用表和二极管检波器，所述定向耦合器与衰减器组、微波功率计依次串行连接，上位机通过程控总线分别对微波功率计和高精度数字万用表进行系统应用测控，所述定向耦合器的耦合端与二极管检波器连接，二极管检波器与高精度数字万用表连接，所述二极管检波器为砷化镓二极管检波器。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术实现通过检波电压稳定度的测试不失真地同步获得射频信号功率稳定度的测试评定目标，恒温腔及砷化镓器件的设计使得在输入射频信号功率不变的情况下，将检波电压受温度变化等影响降低至最低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波测试
，尤其是一种适用于高稳射频信号功率稳定度的测试系统及方法。
技术介绍
功率是高频和微波领域的基本参数之一，表征高频和微波信源的传输特性，主要包含功率准确度和功率稳定度等指标特性。在一些需要射频信号输出功率(幅度)高稳定性的实际应用场合，特别是功率(幅度)稳定度达到0.1％甚至更高量级的情况，如何对该稳定度特性进行有效测试与溯源已经成为迫切需要解决的技术难题。目前对于射频信号的功率准确度和功率稳定度测试通常采用微波功率计进行，将射频信号通过必要的通道(视信号功率大小增加相应的衰减器或定向耦合器、负载等)接入微波功率计，通过功率计所配置的功率传感器、数模转换电路、数据处理等将当前相关信号功率特性信息转换获得测量的数据结果信息。而为获得功率稳定性特性，上位机控制功率计进行长时间、大数据量的连续多次测量，以获得测试评估功率稳定性的基础数据信息。现有射频信号的功率稳定度通常是基于功率测量模式而采用微波功率计进行测试与运算获得，由上述可以看出，当测试数据量足够大时，对功率稳定度结果影响最大的就是功率测量数据结果，而功率测量数据结果受限于功率计测量精度及稳定性等指标特性。当射频信号的功率(幅度)稳定度达到0.1％甚至更高量级时，按照计量校准通常模式，要实现有效的测试评定，功率测量精度及稳定性等指标特性应至少达到0.03％～0.01％或者更高量级，而目前传统微波功率计最高0.2％的精度指标以及未明确给出的稳定性特性无法满足高稳射频信号功率稳定度的测试要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种适用于高稳射频信号功率稳定度的测试系统及方法。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：适用于高稳射频信号功率稳定度的测试系统，包括定向耦合器、衰减器组、微波功率计、上位机、高精度数字万用表和二极管检波器，所述定向耦合器与衰减器组、微波功率计依次串行连接，上位机通过程控总线分别对微波功率计和高精度数字万用表进行系统应用测控，所述定向耦合器的耦合端与二极管检波器连接，二极管检波器与高精度数字万用表连接，所述二极管检波器为砷化镓二极管检波器。优选的，所述二极管检波器设置于恒温腔中。进一步优选的，所述砷化镓二极管检波器利用平方律特性进行检波。优选的，所述定向耦合器与衰减器组通过射频电缆和转接器依次串行连接。优选的，所述衰减器组包括至少一个衰减器，若衰减器组包括至少两个衰减器，则多个衰减器依次串联连接。衰减器的数量以及指标特性选择由待测射频信号功率和微波功率计输入射频信号功率共同决定。具体的，待测射频信号经过衰减器组衰减后，信号功率应符合微波功率计对于输入射频信号功率范围的要求。基于上述适用于高稳射频信号功率稳定度的测试方法包括以下步骤：步骤一：射频信号发生器产生并输出高稳待测射频信号，待测射频信号传输经过定向耦合器分为两路信号，其中一路通过定向耦合器主路传输至微波功率计，微波功率计进行功率检测，另一路待测射频信号经定向耦合器的耦合端传输至二极管检波器；步骤二：二极管检波器将接收到的待测射频信号转换为检波电压信号，并对检波电压信号的稳定性进行测试。优选的，所述步骤二中，所述二极管检波器将待测射频信号转换为检波电压信号，其中，转换公式为式中，R表示系统特性阻抗，V表示二极管检波器的检波电压信号，P表示二极管检波器输入射频信号的绝对功率，k表示比例系数，PdBm(dBm)表示定向耦合器的耦合端端的信号功率。优选的，所述步骤二还包括通道系统误差补偿修正。本专利技术的有益效果是：1.置于恒温腔内的砷化镓二极管检波器具有量级为uW级的响应灵敏度，可实现高稳射频信号功率对应检波电压的正比转换输出，恒温腔及砷化镓器件的设计使得在输入射频信号功率不变的情况下，将检波电压信号受温度变化等影响降低至最低；2.本专利技术提出根据待测射频信号的频率及功率特性配置定向耦合器、衰减器组以使接入微波功率计的信号处于测量最优范围，同时将相应频率下定向耦合器的主路插损、必要的通道插损等作为系统误差进行提取并补偿修正至相应的功率监测结果中；3.本专利技术通过上位机控制测试系统，同步实时将功率稳定度的测试不失真地转换为检波电压稳定度的测试，进而实现对待测射频信号的功率稳定度实时测量，并将检波电压稳定度的测试结果和微波功率计的功率监测结果同时进行存储和显示，提高了测试的置信度和有效性。附图说明图1是本专利技术提供的适用于高稳射频信号功率稳定度的测试系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1所示，适用于高稳射频信号功率稳定度的测试系统，包括定向耦合器、衰减器组、微波功率计、上位机、高精度数字万用表和二极管检波器，所述定向耦合器与衰减器组、微波功率计依次串行连接，上位机通过程控总线分别对微波功率计和高精度数字万用表进行系统应用测控，所述定向耦合器的耦合端与二极管检波器连接，二极管检波器与高精度数字万用表连接，所述二极管检波器为砷化镓二极管检波器。所述二极管检波器设置于恒温腔中。所述砷化镓二极管检波器利用平方律特性进行检波。平方律特性的检波方式实现检波电压信号与输入射频信号功率之间的正比转换。所述定向耦合器与衰减器组通过射频电缆和转接器依次串行连接。所述衰减器组包括至少一个衰减器，若衰减器为多个，衰减器依次串联，且衰减器的数量以及指标特性选择由待测射频信号功率和微波功率计输入射频
信号功率的限制条件共同决定，即待测射频信号经过衰减器组衰减后，信号功率应符合微波功率计对于输入射频信号功率范围通常为-35dBm～+20dBm的要求。下面结合实施例对工作过程进行说明：由于所搭建测试系统是系统特性阻抗R为50Ω的系统，如待测射频信号的输出功率为P，单位为w，定向耦合器的耦合度为C，则经过定向耦合器的耦合端输出信号功率为PdBm，单位为dBm，表达式为根据射频信号的绝对功率P与电压电平U之间的函数关系，则定向耦合器的耦合端的输出信号的电压电平为根据二极管检波器的“平方律”特性，在二极管检波器的特性范围内，输出检波电压信号V与输入电压信号U的平方成正比关系，即V＝kU2，其中k表示比例系数，则可以得到二极管检波器的检波电压信号V与输入射频信号的绝对功率P之间的关系，具体表达为如t1时刻测试得到的检波输出电压为此时输入射频信号的绝对功率为t2时刻测试得到的检波输出电压为而此时输入射频信号的绝对功率为则从t1时刻到t2时刻的检波电压信号稳定度即为 V t 2 - V t 1 V t 1 = 50 kP t 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
适用于高稳射频信号功率稳定度的测试系统，其特征是，包括定向耦合器、衰减器组、微波功率计、上位机、高精度数字万用表和二极管检波器，所述定向耦合器与衰减器组、微波功率计依次串行连接，上位机通过程控总线分别对微波功率计和高精度数字万用表进行系统应用测控，所述定向耦合器的耦合端与二极管检波器连接，二极管检波器与高精度数字万用表连接，所述二极管检波器为砷化镓二极管检波器。

【技术特征摘要】
1.适用于高稳射频信号功率稳定度的测试系统，其特征是，包括定向耦合器、衰减器组、微波功率计、上位机、高精度数字万用表和二极管检波器，所述定向耦合器与衰减器组、微波功率计依次串行连接，上位机通过程控总线分别对微波功率计和高精度数字万用表进行系统应用测控，所述定向耦合器的耦合端与二极管检波器连接，二极管检波器与高精度数字万用表连接，所述二极管检波器为砷化镓二极管检波器。2.如权利要求1所述的适用于高稳射频信号功率稳定度的测试系统，其特征是，所述二极管检波器设置于恒温腔中。3.如权利要求2所述的适用于高稳射频信号功率稳定度的测试系统，其特征是，所述砷化镓二极管检波器利用平方律特性进行检波。4.如权利要求1所述的适用于高稳射频信号功率稳定度的测试系统，其特征是，所述定向耦合器与衰减器组通过射频电缆和转接器依次串行连接。5.如权利要求1所述的适用于高稳射频信号功率稳定度的测试系统，其特征是，所述衰减器组包括至少一个衰减器，若衰减器组包括至少两个衰减器，则多个衰减...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭敏，吴家亮，樊晓腾，刘盛，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37