[发明专利]应用于微放电效应检测的相位差值计算调零装置及方法

说明书

本发明公开了一种应用于微放电效应检测的相位差值计算调零装置及方法。其中，本发明装置依据微放电效应检测技术要求，结合被测件自身技术特性，采用衰减器、移相器和同相合路器以高效、高精密、高可靠及低成本的方式实现双路微波信号的全自动调零。本发明方法结合微放电效应检测前向/后向功率调零技术原理及同相合路器理论分析，采用合路信号相位差值计算算法，直接计算出两路信号的相位差值，有效提高了自动调零效率，能够确保将调零信号幅度调至‑80dBm以下，提高了系统检测灵敏度及试验测试效率。

技术领域

本发明涉及一种应用于微放电效应检测的相位差值计算调零装置及方法。

背景技术

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，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。

微放电效应的检测需要根据被测件自身的特性选择合适的测试方案，其中，前向/后向功率检测及前向/后向功率调零检测是通过监测被测件输入端口反射信号幅度和相位的变化情况实现微放电效应检测的。前向/后向功率检测及前向/后向功率调零检测技术原理如图1所示，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。

现有调零单元原理如图2所示，其大致过程为：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。

由此可见，现有技术中微放电效应的检测存在如下缺点：

1.现阶段系统软件采用二分法实现自动调零，首先根据输入功率监测值，调节衰减器将两路信号幅度调成一致，幅度差值控制在0.5dB以内，之后在0°～360°范围内调节移相器，在外部频谱仪的辅助下，采用二分法逐渐将同相合路输出信号幅度调至最小(-70dBm以下)，使两路信号相位差值保持在180°左右，采用二分法自动调零速度较慢，一般实现一次调零约需40s左右，而且调零效果不佳，很难将调零信号幅度调至-80dBm以下；

2.将两路微波信号调成等幅反相在实际测试中根本无法实现，为了提高微放电效应检测的灵敏度，只能寄希望于将调零电平尽可能的调至最小，但现阶段自动调零效果不太理想，无法将调零信号幅度调至-80dBm以下，降低了微放电效应的检测灵敏度。

发明内容

本发明的目的在于提出一种应用于微放电效应检测的相位差值计算调零装置，以解决目前航天器大功率微波器部件载荷在高温真空环境中的微放电效应检测问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种应用于微放电效应检测的相位差值计算调零装置，包括两路调幅、调相通道，在每路调幅、调相通道上分别设有衰减器和移相器；