一種利用互調(diào)分量檢測(cè)微波部件微放電的方法
【專(zhuān)利摘要】一種利用互調(diào)分量檢測(cè)微波部件微放電的方法，這一方法的核心是利用多個(gè)信號(hào)輸入被測(cè)系統(tǒng)或部件，由于微放電的非線(xiàn)性特性，使得輸出產(chǎn)生輸入的多個(gè)信號(hào)之間的互調(diào)信號(hào)，利用微放電發(fā)生前后互調(diào)信號(hào)幅度的變化來(lái)檢測(cè)微放電現(xiàn)象。該方法主要包括以下幾個(gè)步驟：對(duì)于單載波和脈沖工作條件下選擇符合規(guī)則的連續(xù)波作為測(cè)試的輔助載波，對(duì)于多載波情況下不需要增加輔助載波；按照測(cè)試原理框圖連接微放電檢測(cè)系統(tǒng)；通過(guò)觀測(cè)多個(gè)信號(hào)之間互調(diào)分量幅度變化來(lái)檢測(cè)微放電現(xiàn)象。該方法與現(xiàn)有的微放電檢測(cè)方法相比，都能靈敏可靠地檢測(cè)微放電現(xiàn)象，但該方法檢測(cè)設(shè)備更加簡(jiǎn)單，同時(shí)檢測(cè)微放電的思想新穎。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種利用互調(diào)分量檢測(cè)微波部件微放電的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明專(zhuān)利涉及一種利用互調(diào)分量檢測(cè)微波部件微放電的方法，適用于微放電檢 測(cè)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái),隨著空間技術(shù)的發(fā)展，微波部件工作的功率越來(lái)越大，使得空間微波部件 發(fā)生微放電的可能性大大增加。航天器有效載荷中的大功率微波部件如輸出多工器、濾波 器、開(kāi)關(guān)矩陣、天線(xiàn)饋源等，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致微放電閾值相對(duì)較低，因此很容易產(chǎn)生微 放電效應(yīng)。微放電效應(yīng)一旦發(fā)生將造成嚴(yán)重后果：系統(tǒng)噪聲電平抬高，輸出功率下降；微 波傳輸系統(tǒng)駐波比增大，反射功率增加，導(dǎo)致信道阻塞；微波部件表面損壞導(dǎo)致不能正常工 作。一方面，微放電發(fā)生會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而且微放電產(chǎn)生機(jī)理復(fù)雜，其機(jī)理至今還沒(méi)有被 完全掌握；另一方面，實(shí)際中制作工藝與工藝缺陷，以及存放過(guò)程中可能帶來(lái)的污染等方面 原因，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際的微放電閾值比設(shè)計(jì)的低。因此，一般對(duì)制造好的器件以及待使用的器件 或系統(tǒng)需要進(jìn)行微放電測(cè)試，以證明其在實(shí)際工作情況下的可用性。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)微放電的測(cè)試已經(jīng)研究出了一些檢測(cè)方法，如近載波噪聲檢測(cè)法， 相位噪聲檢測(cè)法等，但這些方法主要適用于一般采用功率相對(duì)低的微波器件的衛(wèi)星通信系 統(tǒng)，這種情況下可使用連續(xù)波進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于大功率微波部件的微放電測(cè)試，有時(shí)需要加載 幾千瓦，甚至上萬(wàn)瓦的功率，使用連續(xù)波測(cè)試已變得非常困難，這時(shí)最好采用脈沖測(cè)。隨著 大功率器件使用功率的不斷提高，對(duì)于使用脈沖檢測(cè)微放電方法的研究就顯得更加緊迫。 盡管已有的檢測(cè)方法，如諧波檢測(cè)法、前后向功率檢測(cè)法和調(diào)零檢測(cè)法也可用于脈沖工作 模式下檢測(cè)微放電，但是諧波法隨著使用頻段的提高給檢測(cè)設(shè)備提出了更高的要求，前后 向功率檢測(cè)法對(duì)于被測(cè)件要求是高品質(zhì)因數(shù)器件檢測(cè)方法才相對(duì)靈敏，調(diào)零檢測(cè)法會(huì)由于 污染雜質(zhì)等原因使得檢測(cè)出現(xiàn)誤判。因此，對(duì)于脈沖工作模式下，大功率微波部件的微放電 檢測(cè)方法有待于進(jìn)一步研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明技術(shù)解決的問(wèn)題是：在現(xiàn)有微放電檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，提出一種利用互調(diào) 分量檢測(cè)微波部件微放電的方法，這種檢測(cè)方法可以靈敏可靠地檢測(cè)微放電現(xiàn)象，并且利 用互調(diào)分量檢測(cè)微放電的思想可以用于單載波、多載波和脈沖三種模式下微放電檢測(cè)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種利用互調(diào)分量檢測(cè)微波部件微放電的方法，步驟 如下：
[0006] (1)確定被測(cè)微波部件輸入測(cè)試信號(hào)的類(lèi)型，若為多載波信號(hào)，則進(jìn)入步驟（2)， 若為單載波信號(hào)或者調(diào)制脈沖信號(hào)，則進(jìn)入步驟（3);
[0007] (2)計(jì)算多載波信號(hào)中所有載波兩兩之間的三階互調(diào)分量的頻率，選擇與多載波 信號(hào)頻率最接近的互調(diào)分量的頻率，并將選擇的頻點(diǎn)標(biāo)記在頻譜儀上，進(jìn)入步驟（4);
[0008] (3)若為單載波信號(hào)，則選擇一個(gè)單載波作為輔助載波，計(jì)算輔助載波信號(hào)與單載 波信號(hào)的三階、五階和七階互調(diào)分量的頻率，并將頻點(diǎn)標(biāo)記在頻譜儀上；若為單脈沖信號(hào)， 則選擇一個(gè)單載波作為輔助載波，計(jì)算輔助載波信號(hào)與脈沖信號(hào)之間的三階、五階和七階 互調(diào)分量的頻率，并將頻點(diǎn)標(biāo)記在頻譜儀上，進(jìn)入步驟（4);
[0009] (4)將頻譜儀的視頻帶寬調(diào)節(jié)到只顯示奇數(shù)階互調(diào)分量的頻段，觀測(cè)標(biāo)記在頻譜 儀上標(biāo)記頻點(diǎn)的互調(diào)分量幅度，若幅度變化，則說(shuō)明發(fā)生了微放電，若幅度不變化，則說(shuō)明 未發(fā)生微放電。
[0010] 若測(cè)試信號(hào)為調(diào)制脈沖信號(hào)，則選擇一個(gè)單載波作為輔助載波，具體為：在調(diào)制 脈沖工作條件下，選擇一個(gè)單載波作為輔助載波，輔助載波頻率選擇范圍在l〇〇f\與 2&_10〇1之間；其中&為被調(diào)制脈沖的調(diào)制信號(hào)頻率，τ為脈沖信號(hào)的脈寬且= 1/ τ，輔助載波功率低于脈沖功率至少l〇dB。 toon] 若為單載波信號(hào)，則選擇一個(gè)單載波作為輔助載波，具體為：在單載波條件下，輔 助載波頻率的選擇范圍為：f±l〇% W，其中，f為被測(cè)件測(cè)試中心頻率，W為被測(cè)件帶寬，輔 助載波功率低于測(cè)試載波功率至少10dB。
[0012] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于：
[0013] (1)本發(fā)明中，在多載波條件下利用載波之間的互調(diào)分量觀測(cè)，單載波和調(diào)制脈沖 條件下加入輔助載波，利用輔助載波與測(cè)試信號(hào)的互調(diào)分量觀測(cè)，由于互調(diào)分量在放電發(fā) 生前后出現(xiàn)從無(wú)到有的變化，利用互調(diào)分量的幅度變化檢測(cè)微放電現(xiàn)象，能靈敏的檢測(cè)出 微放電現(xiàn)象；
[0014] (2)本發(fā)明提出的利用互調(diào)分量變化來(lái)檢測(cè)微放電現(xiàn)象，由于沒(méi)有其他現(xiàn)象可以 導(dǎo)致系統(tǒng)非線(xiàn)性特性短時(shí)變化，從而引起互調(diào)分量幅度變化，因此本發(fā)明的互調(diào)檢測(cè)法檢 測(cè)結(jié)果可靠；
[0015] (3)本發(fā)明，僅在輸出端采用頻譜儀觀測(cè)被測(cè)件輸出信號(hào)中的互調(diào)分量，檢測(cè)設(shè)備 相對(duì)簡(jiǎn)單，操作方便；
[0016] (4)在多載波工作條件下，輸出端頻譜儀還可以顯示微放電發(fā)生前系統(tǒng)的非線(xiàn)性 程度，從而可以區(qū)分系統(tǒng)本身的非線(xiàn)性產(chǎn)生的互調(diào)和交調(diào)分量，與微放電產(chǎn)生的互調(diào)信號(hào)， 系統(tǒng)本身非線(xiàn)性產(chǎn)生的互調(diào)和交調(diào)分量的幅度在微放電發(fā)生前不變，微放電發(fā)生后，互調(diào) 和交調(diào)分量的幅度會(huì)發(fā)生劇烈變化，因此可以通過(guò)互調(diào)分量點(diǎn)的檢測(cè)區(qū)分系統(tǒng)自身的非線(xiàn) 性特性與微放電現(xiàn)象；
[0017] (5)本發(fā)明僅通過(guò)觀測(cè)多載波各信號(hào)之間的互調(diào)分量幅度變化就可以檢測(cè)微放電 現(xiàn)象，很大程度上降低了檢測(cè)設(shè)備復(fù)雜度。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本發(fā)明方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)的闡述。
[0020] 如圖1所示為本發(fā)明方法的具體流程圖，由圖1可知，本發(fā)明提出的一種利用互調(diào) 分量檢測(cè)微波部件微放電的方法，其特征在于步驟如下：
[0021] (1)確定被測(cè)微波部件輸入測(cè)試信號(hào)的類(lèi)型，若為多載波信號(hào)，則進(jìn)入步驟（2)， 若為單載波信號(hào)或者調(diào)制脈沖信號(hào)，則進(jìn)入步驟（3);
[0022] (2)計(jì)算多載波信號(hào)中所有載波兩兩之間的三階互調(diào)分量的頻率，選擇與多載波 信號(hào)頻率最接近的互調(diào)分量的頻率，并將選擇的頻點(diǎn)標(biāo)記在頻譜儀上；進(jìn)入步驟（4);
[0023] (3)若為單載波信號(hào)，則選擇一個(gè)單載波作為輔助載波，若測(cè)試信號(hào)為調(diào)制脈沖信 號(hào)，則選擇一個(gè)單載波作為輔助載波，具體為：在調(diào)制脈沖工作條件下，選擇一個(gè)單載波作 為輔助載波，輔助載波頻率選擇范圍在f〇±l〇〇f\與2&_1001之間；其中&為被調(diào)制脈 沖的調(diào)制信號(hào)頻率，τ為脈沖信號(hào)的脈寬且=1/τ，輔助載波功率低于脈沖功率至少 10dB ；
[0024] 若為單載波信號(hào)，則選擇一個(gè)單載波作為輔助載波，具體為：在單載波條件下，輔 助載波頻率的選擇范圍為：f±l〇% W，其中，f為被測(cè)件測(cè)試中心頻率，W為被測(cè)件帶寬，輔 助載波功率低于測(cè)試載波功率至少l〇dB ;
[0025] 計(jì)算輔助載波信號(hào)與單載波信號(hào)的三階、五階和七階互調(diào)分量的頻率，并將頻點(diǎn) 標(biāo)記在頻譜儀上；若為單脈沖信號(hào)，則選擇一個(gè)單載波作為輔助載波，計(jì)算輔助載波信號(hào)與 脈沖信號(hào)之間的三階、五階和七階互調(diào)分量的頻率，并將頻點(diǎn)標(biāo)記在頻譜儀上；
[0026] (4)將頻譜儀的視頻帶寬調(diào)節(jié)到只顯示奇數(shù)階互調(diào)分量的頻段，觀測(cè)標(biāo)記在頻譜 儀上的步驟（2)和步驟（3)中標(biāo)記頻點(diǎn)的互調(diào)分量幅度，若幅度變化，則說(shuō)明發(fā)生了微放 電，若幅度不變化，則說(shuō)明未發(fā)生微放電。
[0027] 實(shí)施例
[0028] 利用互調(diào)分量檢測(cè)微放電的檢測(cè)系統(tǒng)，其性能滿(mǎn)足微放電測(cè)試要求。檢測(cè)結(jié)果靈 敏、可靠。
[0029] 目前工程中，多載波測(cè)試用二次諧波檢測(cè)法的諧波分量電平檢測(cè)微放電現(xiàn)象，調(diào) 制脈沖測(cè)試時(shí)用調(diào)零檢測(cè)法的調(diào)零電平和諧波檢測(cè)法的諧波分量電平檢測(cè)微放電現(xiàn)象。下 面給出調(diào)制脈沖模式和多載波模式下微放電檢測(cè)的實(shí)例。
[0030] 按照此方法的步驟進(jìn)行檢測(cè)，在調(diào)制脈沖模式下對(duì)被測(cè)件進(jìn)行微放電測(cè)試，選擇 二次諧波檢測(cè)法、調(diào)零檢測(cè)法和互調(diào)分量檢測(cè)發(fā)同時(shí)檢測(cè)微放電現(xiàn)象。被測(cè)件為同軸變換 器，其測(cè)試頻率，即調(diào)制頻率為& = 290MHZ，閾值功率約為180W，選擇矩形脈沖，脈寬為τ =100μ s，占空比為1%;輔助載波頻率選擇為= fQ+100f\ = 291MHz，功率為10W;計(jì)算 三階互調(diào)分量頻率為289MHz和292MHz，五階互調(diào)分量頻率為288MHz和293MHz，七階互調(diào) 分量頻率為287MHz和294MHz ;頻譜儀視頻帶寬調(diào)整為286MHz?296MHz，在頻譜儀上標(biāo)記 293MHz和294MHz。在185W時(shí)發(fā)生微放電現(xiàn)象，互調(diào)分量與調(diào)零電平及二次諧波分量都同 時(shí)發(fā)生了變化。發(fā)生微放電前后，調(diào)零檢測(cè)法的調(diào)零電平、諧波檢測(cè)法的二次諧波電平和互 調(diào)分量檢測(cè)法標(biāo)記的互調(diào)分量電平，如表1所示。
[0031] 表 1
[0032]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用互調(diào)分量檢測(cè)微波部件微放電的方法，其特征在于步驟如下： (1) 確定被測(cè)微波部件輸入測(cè)試信號(hào)的類(lèi)型，若為多載波信號(hào)，則進(jìn)入步驟（2)，若為 單載波信號(hào)或者調(diào)制脈沖信號(hào)，則進(jìn)入步驟（3); (2) 計(jì)算多載波信號(hào)中所有載波兩兩之間的三階互調(diào)分量的頻率，選擇與多載波信號(hào) 頻率最接近的互調(diào)分量的頻率，并將選擇的頻點(diǎn)標(biāo)記在頻譜儀上，進(jìn)入步驟（4); (3) 若為單載波信號(hào)，則選擇一個(gè)單載波作為輔助載波，計(jì)算輔助載波信號(hào)與單載波信 號(hào)的三階、五階和七階互調(diào)分量的頻率，并將頻點(diǎn)標(biāo)記在頻譜儀上；若為單脈沖信號(hào)，則選 擇一個(gè)單載波作為輔助載波，計(jì)算輔助載波信號(hào)與脈沖信號(hào)之間的三階、五階和七階互調(diào) 分量的頻率，并將頻點(diǎn)標(biāo)記在頻譜儀上，進(jìn)入步驟（4); (4) 將頻譜儀的視頻帶寬調(diào)節(jié)到只顯示奇數(shù)階互調(diào)分量的頻段，觀測(cè)標(biāo)記在頻譜儀上 標(biāo)記頻點(diǎn)的互調(diào)分量幅度，若幅度變化，則說(shuō)明發(fā)生了微放電，若幅度不變化，則說(shuō)明未發(fā) 生微放電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用互調(diào)分量檢測(cè)微波部件微放電的方法，其特征 在于：若測(cè)試信號(hào)為調(diào)制脈沖信號(hào)，則選擇一個(gè)單載波作為輔助載波，具體為：在調(diào)制脈 沖工作條件下，選擇一個(gè)單載波作為輔助載波，輔助載波頻率選擇范圍在f〇±l〇〇f\與 2&_10〇1之間；其中&為被調(diào)制脈沖的調(diào)制信號(hào)頻率，τ為脈沖信號(hào)的脈寬且= 1/ τ，輔助載波功率低于脈沖功率至少l〇dB。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用互調(diào)分量檢測(cè)微波部件微放電的方法，其特征在 于：若為單載波信號(hào)，則選擇一個(gè)單載波作為輔助載波，具體為：在單載波條件下，輔助載 波頻率的選擇范圍為：f±l〇% W，其中，f為被測(cè)件測(cè)試中心頻率，W為被測(cè)件帶寬，輔助載 波功率低于測(cè)試載波功率至少l〇dB。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK104062565SQ201410288806
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】魏煥, 馬伊民, 崔萬(wàn)照 申請(qǐng)人:西安空間無(wú)線(xiàn)電技術(shù)研究所