一种采用矢量分析实现微放电效应检测的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种采用矢量分析实现微放电效应检测的装置和方法，包括本振模块和被测射频信号输入通道，本振模块与被测射频信号输入通道相连，被测射频信号输入通道连接有低通滤波器，低通滤波器连接有数模转换器，数模转换器连接有IQ矢量解调器，IQ矢量解调器连接有数字滤波器，数字滤波器连接有存储模块，存储模块连接有数据分析及显示模块。本发明专利技术通过检测被测件输入端口反射信号及被测件输出信号的幅度、相位变化情况，实现宽带、全波段载荷部件的微放电效应检测，可降低微放电效应检测成本、提高检测灵敏度、提高系统可靠性。

A device and method for detecting the effect of micro discharge by vector analysis

The present invention provides an analysis method and a device for detecting micro discharge effect using the vector, including local oscillator module and the measured radio frequency signal input channel, local oscillator module and the measured RF signal input channel connected to the measured radio frequency signal input channel is connected with a low pass filter, low pass filter is connected with a converter, the number of a converter is connected with IQ vector demodulator, IQ vector demodulator is connected with a digital filter, digital filter is connected with the storage module, the storage module is connected with data analysis and display module. The measured amplitude and phase change of the reflected signal and the input port of the measured output signal through the detection, detection of multipactor broadband, full band load components, can reduce the multipactor detection cost, improve detection sensitivity, improve system reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种采用矢量分析实现微放电效应检测的装置和方法
本专利技术涉及微放电效应检测领域，具体涉及一种采用矢量分析实现微放电效应检测的装置和方法。
技术介绍
微放电效应又称二次电子倍增效应，是指在真空条件下，自由电子在外加射频场的加速下，在两个金属表面间或单个介质表面上激发的二次电子发射与倍增效应，是一种真空谐振放电现象，是影响空间电子设备可靠性的一个十分重要的因素。微放电效应主要发生在航天器的射频、微波、毫米波系统内。处于空间轨道中正常工作的航天器会受外部高能等离子体、高真空环境、自身结构尺寸、传输信号频率及功率等因素的影响，产生二次电子倍增效应(微放电效应)，出现使微波系统增益下降、传输性能恶化、信号噪声增大等现象，使微波系统不能正常工作，甚至发生彻底失效的灾难性故障。某种情况下,微放电现象会造成微波器部件的介质材料、粘接剂等出气,形成局部低真空条件，这时微波电场可能使低真空环境的气体分子电离，产生功率击穿、电弧放电等低气压放电现象，产生的高温强电离效应会烧坏微波系统，工作寿命提前结束，使航天器出现彻底失效的灾难性故障。因此开展微放电效应检测试验对保障航天器在轨正常运行十分重要。目前随着Ku、Ka波段，甚至V波段、E波段等HT(高通量)通信、中继卫星技术的应用与发展，传统的测试技术已不适应于高频段毫米波载荷部件的微放电效应检测，急需突破传统，采用更为高效、可靠、灵敏度高的检测技术。现阶段主要采用前向/后向功率调零法，通过调幅、调相的方式将传输及反射信号调成等幅反相的调零信号，用频谱仪或其它同类设备间接监测反射信号幅度及相位是否发生变化。传输信号及反射信号经大功率双向定耦按比例耦合出一部分用于信号监测，正反向耦合信号在调零单元中分为两路：一路输出至功率计，分别监测正向平均功率、正向峰值功率、反向平均功率；另一路进入调零通道进行调零，用频谱仪监测调零信号频谱。现阶段调零原理如图1所示，正向耦合信号在调零单元中通过3dB电桥分为两路：一路经功分器再分为两路，然后输出至外部均值功率计和峰值功率计；另一路进入调零通道。反向耦合信号经3dB电桥分为两路：一路输出至外部均值功率计；另一路进入调零通道。将进入调零通道的两路信号通过调节衰减器、移相器调成等幅反相，合路输出后形成调零信号，用频谱仪监测调零频谱是否有异常跳动。现有的微放点效应检测存在的缺点是：1、毫米波段深度调零实现难度大，传统的前向/后向功率调零法是通过调零装置将传输/反射耦合输出信号调成等幅反相的调零信号，需要实现高精密的幅度、相位调节，目前20G以内相对较容易实现，但随着目前载荷部件频率越来越高，在20GHz以上要实现最小0.01dB的幅度调节、0.1度的相位调节，技术难度较大，导致调零信号幅度无法达到预期，降低了微放电效应检测的灵敏度。2、调零装置频率范围窄—跨波段宽带调零装置的实现，需要通过开关实现频段选择。3、幅相变化量检测不直观—调零法是通过调幅、调相的方式将传输及反射信号调成等幅反相的调零信号，用频谱仪或其它同类设备间接监测反射信号幅度及相位是否发生变化，无法直接检测出反射信号的幅相变化量。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供了一种采用矢量分析实现微放电效应检测的装置，通过检测被测件输入端口反射信号及被测件输出信号的幅度、相位变化情况，实现宽带、全波段载荷部件的微放电效应检测，可降低微放电效应检测成本、提高检测灵敏度、提高系统可靠性。本专利技术采用以下的技术方案：一种采用矢量分析实现微放电效应检测的装置，包括本振模块和被测射频信号输入通道，本振模块与被测射频信号输入通道相连，被测射频信号输入通道连接有低通滤波器，低通滤波器连接有数模转换器，数模转换器连接有IQ矢量解调器，IQ矢量解调器连接有数字滤波器，数字滤波器连接有存储模块，存储模块连接有数据分析及显示模块。优选地，被测射频信号输入通道中包括被测射频输入信号和混频器，被测射频输入信号与本振模块的本振源在混频器中进行下变频，混频器的输出端连接有带通滤波器。本专利技术的第二目的是提供了以上所述的一种采用矢量分析实现微放电效应检测的装置的检测方法。包括以下步骤：步骤1：被测射频输入信号经过混频器进行下变频，之后经过带通滤波器滤波后表示为中频信号S(t)，S(t)＝Asin(ωct+θ)；其中，A为中频幅度、ωc为中频频率、θ为初相；步骤2：中频信号S(t)通过数模转换器采样后，进入到IQ矢量解调器，在IQ矢量解调器中被分为两路数据序列SI(n)与SQ(n)，其中SI(n)为同相支路分量，SQ(n)为正交支路分量；步骤3：SI(n)与SQ(n)在IQ矢量解调器中经过数字下变频后分别得到I、Q变频分量，其中，数字变频I分量为：数字变频Q分量为：cos(ωct)和sin(ωct)均为正交数字本振；步骤4：IQ矢量解调器输出的I、Q变频分量进入数字滤波器中，在数字滤波器中I、Q变频分量经低通滤波后得到I、Q基带分量为：之后在数字滤波器中经降速、抽取滤波后，得到含有被测中频信号幅度及相位信息的I、Q基带分量；步骤5：数字滤波器输出的信号经存储模块后进入数据分析及显示模块进行处理，依据公式计算，获得被测中频信号的瞬时幅度值，加上射频通道的相关增益参数、变频参数，即可得出输入射频信号的瞬时幅度值；依据公式计算，即可获得被测中频信号的瞬时相位θ值。本专利技术具有的有益效果是：1、高频段微放电效应检测，随着目前数字信号处理技术的提高，结合现有的毫米波前端处理技术，能够较易实现高频段、宽带矢量信号分析，在微放电效应试验测试中引入新技术，提高毫米波频段的微放电检测能力。2、检测灵敏度高，采用矢量分析技术，可直接实现相应信号的幅相信息监测，随着目前AD技术的进步，也大大提高了信号幅度及相位的检测分辨率，进而提高了微放电效应的检测灵敏度。3、成本低，采用矢量分析技术，无需借助于调零装置，可直接实现相应信号的幅相信息监测，降低了系统构建成本。4、可靠性高，依据整机或系统可靠性的计算方式，其可靠性预计值取决于构成整机或系统的每个部件或功能单元的可靠性，同一种应用采用可靠性相近的设备，设备数量、种类越少，系统的可靠性也就越高。5、效率高，本专利技术在试验测试过程中，可节省掉传统的调零时间，提高了微放电效应检测效率。附图说明图1为现有的微放电效应检测中用到的调零单元原理示图。图2为采用矢量分析实现微放电效应检测的装置的结构示意图。图3为采用矢量分析实现微放电效应检测的装置的检测方法的原理示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步说明：实施例1结合图2和图3，一种采用矢量分析实现微放电效应检测的装置，包括本振模块和被测射频信号输入通道，本振模块与被测射频信号输入通道相连，被测射频信号输入通道连接有低通滤波器，低通滤波器连接有数模转换器，数模转换器连接有IQ矢量解调器，IQ矢量解调器连接有数字滤波器，数字滤波器连接有存储模块，存储模块连接有数据分析及显示模块。被测射频信号输入通道中包括被测射频输入信号和混频器，被测射频输入信号与本振模块的本振源在混频器中进行下变频，混频器的输出端连接有带通滤波器。其中，被测射频输入信号为被测件输入端口反射信号及被测件输出信号。实施例2上述实施例的一种采用矢量分析实现微放电效应检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用矢量分析实现微放电效应检测的装置，其特征在于，包括本振模块和被测射频信号输入通道，本振模块与被测射频信号输入通道相连，被测射频信号输入通道连接有低通滤波器，低通滤波器连接有数模转换器，数模转换器连接有IQ矢量解调器，IQ矢量解调器连接有数字滤波器，数字滤波器连接有存储模块，存储模块连接有数据分析及显示模块。

【技术特征摘要】
1.一种采用矢量分析实现微放电效应检测的装置，其特征在于，包括本振模块和被测射频信号输入通道，本振模块与被测射频信号输入通道相连，被测射频信号输入通道连接有低通滤波器，低通滤波器连接有数模转换器，数模转换器连接有IQ矢量解调器，IQ矢量解调器连接有数字滤波器，数字滤波器连接有存储模块，存储模块连接有数据分析及显示模块。2.根据权利要求1所述的一种采用矢量分析实现微放电效应检测的装置，其特征在于，被测射频信号输入通道中包括被测射频输入信号和混频器，被测射频输入信号与本振模块的本振源在混频器中进行下变频，混频器的输出端连接有带通滤波器。3.根据权利要求2所述的一种采用矢量分析实现微放电效应检测的装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：被测射频输入信号经过混频器进行下变频，之后经过带通滤波器滤波后表示为中频信号S(t)，S(t)＝Asin(ωct+θ)；其中，A为中频幅度、ωc为中频频率、θ为初相；步骤2：中频信号S(t)通过数模转换器采样后，进入到IQ矢量解调器，在IQ矢量解调器中被分为两路数据序列SI(n)与SQ(n)，其中SI(n)为同相支路分量，SQ(n)为正交支路分量；步骤3：SI(n)与SQ(n)在IQ矢量解调器中经过数字下变频后分别得到I、Q变频分量，其中，数字变频I分量为：

【专利技术属性】
技术研发人员：郭荣斌，雷卫平，李鹏，张国锋，
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