[发明专利]基于比较法的高功率微波辐射场测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及高功率微波功率测量方法和测量装置。

背景技术

高功率微波是指频率范围从300MHz到300GHz、峰值功率大于100MW或平均功率大于1MW的强电磁辐射。高功率微波在雷达、通信、核聚变加热、材料处理及定向能等领域都有重要的应用。

辐射场测量是获取高功率微波系统技术指标的主要手段，但由于高功率微波辐射场具有峰值功率高、脉冲时间短、测量环境复杂等特点，准确测量辐射场功率一直是一个技术难题。目前的高功率微波辐射场测量的基本思路是将天线接收的大功率微波衰减至低功率进行检波，根据示波器记录的波形和检波器灵敏度曲线确定检波器输入功率，再结合测量系统衰减环节的衰减量计算得到测量系统接收的微波功率。检波器是高功率微波辐射场测量系统的核心器件，其主体是微波二极管，目前使用较多的是面接触型肖特基势垒二极管。作为一种半导体器件，检波器性能易受环境温度的影响。通常检波器的灵敏度标定是在室内进行的，当将其用于环境温度变化较大的外场时，检波器性能会发生改变，仍使用室内标定的灵敏度曲线计算功率值会引入较大的误差。

改善检波器温度特性的方法通常有：(1)在不同温度下对检波器灵敏度进行标定，得到一系列标定曲线，然后根据检波器实际使用温度选择相应的灵敏度曲线；(2)使用恒温设备使检波器工作一个恒定温度。这两种方法都有一些不足之处，如数据补偿法需要事先累积大量标定数据，恒温设备引入会增加测量系统复杂程度。

发明内容

本发明目的是提供一种基于比较法的高功率微波辐射场测量方法及装置，其主要解决在复杂测量环境下因检波器性能改变影响高功率微波辐射场测量结果的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种基于比较法的高功率微波辐射场测量方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1】待测脉冲微波信号经过检波器检波；

2】示波器显示该待测脉冲微波检波波形；

3】示波器在记录待测脉冲微波检波波形后触发脉冲微波信号源产生一个基准脉冲微波信号；

4】基准脉冲微波信号经过检波器检波；

5】示波器同屏显示基准脉冲微波信号；

6】根据待测脉冲微波信号检波幅值V_x和基准脉冲微波信号检波幅值V_s,结合基准脉冲微波信号功率P_s，按公式P_x＝P_s*V_x/V_s计算出待测脉冲微波信号功率。

上述待测脉冲微波信号和基准脉冲微波信号分别经合成器进入同一个检波器；所述合成器包括第一输入端口1、第二输入端口2以及输出端口3，其中第一输入端口1、第二输入端口2相互隔离；所述第一输入端口1和第二输入端口2分别与输出端口3相通；所述待测脉冲微波信号和基准脉冲微波信号分别经合成器第一输入端口1和第二输入端口2进入合成器。

上述基准脉冲微波信号相对待测脉冲微波信号的时间延迟在数十纳秒级。

一种基于比较法的高功率微波辐射场测量装置，包括接收天线、衰减环节、检波器和示波器；所述接收天线的输出端接衰减环节的输入端，所述检波器的输出端接示波器的输入端；所述接收天线用于接收待测脉冲微波信号；其特殊之处在于：

还包括合成器和带外部触发功能的脉冲微波信号源；

所述示波器能够产生触发信号；

所述合成器包括第一输入端口1、第二输入端口2以及输出端口3，其中第一输入端口1、第二输入端口2相互隔离；所述第一输入端口1和第二输入端口2分别与输出端口3相通；

所述衰减环节的输出端接合成器的第一输入端口1，所述合成器的输出端3接检波器的输入端；

所述示波器在记录待测脉冲微波信号同步产生触发信号，并将触发信号送入脉冲微波信号源的触发端；

所述脉冲微波信号源的输出端接合成器的第二输入端。

本发明的优点：

1、本发明无须检波器灵敏度系数即可获得待测脉冲微波功率值。

2、本发明测量装置可以有效改善因检波器性能改变对功率测量结果的影响，适用于环境温度变化较大情况下的外场高功率微波精确测量。

附图说明

图1为常用的高功率微波辐射场测量装置组成框图，该装置主要由接收天线、衰减环节、检波器、示波器等组成。

图2为本发明基于比较法的高功率微波辐射场测量装置组成框图，该装置主要由接收天线、衰减环节、合成器、检波器、示波器和脉冲微波信号源等组成。