[发明专利]微波测量线多频率信号的测量方法

说明书

技术领域

本发明属于测试测量领域，具体涉及一种微波测量线多频率信号的测量方法。

背景技术

微波技术是无线电技术的一个分支。它主要包括三部分内容：电磁场理论、微波电路及元件、微波测量。其中，微波测量是测量微波电路、元件及组件的参量。微波测量对微波技术的发展和应用起着重要的位置。为了达到工程中对于微波元器件、组件的高精度要求，需要用准确的测量结果来保证。

测量线是微波系统的一种常用仪器，由三部分组成：开槽线、探头系统和传动系统。测量线结构简单，用途广泛，是微波测量中最基本的仪器之一。

在传统的测量线微波测量中，只能进行单频点测量，也有支持扫频测量的测量线，但结构复杂，成本高。但随着微波技术的发展，多频率测量的需求越来越多，比如测量微波信号源时需要测量信号源的各个频率成分，或者是测试空气中无线信号频率等等。为了节约测试成本，需要一种测试方法，在使用传统测量线的基础上测量不同频率的信号。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波测量线多频率信号的测量方法。

本发明提出的微波测量线多频率信号的测量方法，具体步骤如下：

（1）：在测量线末端加负载或在测量线两端输入频率相同的信号（如可用两个天线接收无线信号的方式等），在测量线中形成两路频率相同且传输方向相反的信号；

在传输线内（波导、同轴、微带等任意形式），当两路频率相同且传输方向相反的信号互相叠加，将形成驻波，对于任意一驻波场，可用下式表示：

上式中为测量线中的场强分布函数，、为入射波和反射波场强幅值,、为入射波和反射波的相位,为入射波和反射波的相移常数，，,为波导波长。

设两路信号幅度差为,=常数A。

则             

假设信号发生器发射第一个、第二个……第n个频率信号，分别为，……，测量线中场强分布函数为：

其中

其中：A₁、A₂ ……A_n表示第一个、第二个……第n个常数， 

，，……，表示第一个、第二个……第n个入射波相位，

，，……，表示第一个、第二个……第n个发射波相位，

，，……，表示第一个、第二个……第n个入射波和反射波的相移常数。

（2）：用探针检测等间隔（）各点电场强度，数学表示为用抽样函数对进行连续采样，抽样N点，总长度为。

（3）：对测量到的电场强度数据作离散傅里叶变换（DFT），得到频谱图，由于，可知测量线中各频率波的波导波长。

根据离散傅里叶变换的线性性质，则

推导的离散傅里叶变换，可分两步推导，第一步得到的离散时间傅里叶变换（DTFT），得到连续周期结果，然后对DTFT截取一个周期并作采样后即可得到的DFT结果。

a)         对作傅里叶变换（FT），结果为：，其中。

b)         对作FT,结果为，

，，

则            

c)         通过对和卷积，得到的DTFT结果

d)         对DTFT结果取一个周期（k=0），

e)         对做 为周期的采样，数学表示为

f)          对作DFT的结果为，

最后对作DFT的结果为：

（4）：通过波导波长，计算信号的各个频率。

在测量线中，波导速率，其中，，和分别为自由空间的光速和波长，为电导率，其中空气电导率为1， 为测量线截止波长，均为已知参数，则为已知参数。

第n个频率信号的相移常数，可从谱分布图中得到，计算出。

由频率、波长和速度公式，计算得到微波谐振器输出各个频率分量。

本发明采用传统测量线，使用数字信号处理方法，对检波器采集到的信号进行分析，通过测量得到测量线中多频率信号波导波长，分析微波谐振器输出频率，结构简单，成本低。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

图2为实施例1仿真全图。

图3为实施例1仿真结果局部放大图。

图4为实施例1仿真结果局部放大图。

具体实施方式