[發明專利]基于比較法的高功率微波輻射場測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201410202282.3
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN104049151B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 田彥民;張強;熊正鋒;景洪
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63655部隊
• 主分類號: G01R29/00
• 分類號: G01R29/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 王少文

技術領域

本發明涉及高功率微波功率測量方法和測量裝置。

背景技術

高功率微波是指頻率范圍從300MHz到300GHz、峰值功率大于100MW或平均功率大于1MW的強電磁輻射。高功率微波在雷達、通信、核聚變加熱、材料處理及定向能等領域都有重要的應用。

輻射場測量是獲取高功率微波系統技術指標的主要手段，但由于高功率微波輻射場具有峰值功率高、脈沖時間短、測量環境復雜等特點，準確測量輻射場功率一直是一個技術難題。目前的高功率微波輻射場測量的基本思路是將天線接收的大功率微波衰減至低功率進行檢波，根據示波器記錄的波形和檢波器靈敏度曲線確定檢波器輸入功率，再結合測量系統衰減環節的衰減量計算得到測量系統接收的微波功率。檢波器是高功率微波輻射場測量系統的核心器件，其主體是微波二極管，目前使用較多的是面接觸型肖特基勢壘二極管。作為一種半導體器件，檢波器性能易受環境溫度的影響。通常檢波器的靈敏度標定是在室內進行的，當將其用于環境溫度變化較大的外場時，檢波器性能會發生改變，仍使用室內標定的靈敏度曲線計算功率值會引入較大的誤差。

改善檢波器溫度特性的方法通常有：(1)在不同溫度下對檢波器靈敏度進行標定，得到一系列標定曲線，然后根據檢波器實際使用溫度選擇相應的靈敏度曲線；(2)使用恒溫設備使檢波器工作一個恒定溫度。這兩種方法都有一些不足之處，如數據補償法需要事先累積大量標定數據，恒溫設備引入會增加測量系統復雜程度。

發明內容

本發明目的是提供一種基于比較法的高功率微波輻射場測量方法及裝置，其主要解決在復雜測量環境下因檢波器性能改變影響高功率微波輻射場測量結果的問題。

本發明的技術解決方案是：

一種基于比較法的高功率微波輻射場測量方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：

1】待測脈沖微波信號經過檢波器檢波；

2】示波器顯示該待測脈沖微波檢波波形；

3】示波器在記錄待測脈沖微波檢波波形后觸發脈沖微波信號源產生一個基準脈沖微波信號；

4】基準脈沖微波信號經過檢波器檢波；

5】示波器同屏顯示基準脈沖微波信號；

6】根據待測脈沖微波信號檢波幅值V_x和基準脈沖微波信號檢波幅值V_s,結合基準脈沖微波信號功率P_s，按公式P_x＝P_s*V_x/V_s計算出待測脈沖微波信號功率。

上述待測脈沖微波信號和基準脈沖微波信號分別經合成器進入同一個檢波器；所述合成器包括第一輸入端口1、第二輸入端口2以及輸出端口3，其中第一輸入端口1、第二輸入端口2相互隔離；所述第一輸入端口1和第二輸入端口2分別與輸出端口3相通；所述待測脈沖微波信號和基準脈沖微波信號分別經合成器第一輸入端口1和第二輸入端口2進入合成器。

上述基準脈沖微波信號相對待測脈沖微波信號的時間延遲在數十納秒級。

一種基于比較法的高功率微波輻射場測量裝置，包括接收天線、衰減環節、檢波器和示波器；所述接收天線的輸出端接衰減環節的輸入端，所述檢波器的輸出端接示波器的輸入端；所述接收天線用于接收待測脈沖微波信號；其特殊之處在于：

還包括合成器和帶外部觸發功能的脈沖微波信號源；

所述示波器能夠產生觸發信號；

所述合成器包括第一輸入端口1、第二輸入端口2以及輸出端口3，其中第一輸入端口1、第二輸入端口2相互隔離；所述第一輸入端口1和第二輸入端口2分別與輸出端口3相通；

所述衰減環節的輸出端接合成器的第一輸入端口1，所述合成器的輸出端3接檢波器的輸入端；

所述示波器在記錄待測脈沖微波信號同步產生觸發信號，并將觸發信號送入脈沖微波信號源的觸發端；

所述脈沖微波信號源的輸出端接合成器的第二輸入端。

本發明的優點：

1、本發明無須檢波器靈敏度系數即可獲得待測脈沖微波功率值。

2、本發明測量裝置可以有效改善因檢波器性能改變對功率測量結果的影響，適用于環境溫度變化較大情況下的外場高功率微波精確測量。

附圖說明

圖1為常用的高功率微波輻射場測量裝置組成框圖，該裝置主要由接收天線、衰減環節、檢波器、示波器等組成。

圖2為本發明基于比較法的高功率微波輻射場測量裝置組成框圖，該裝置主要由接收天線、衰減環節、合成器、檢波器、示波器和脈沖微波信號源等組成。