本發(fā)明屬于測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種頂?shù)坠β士删苷{(diào)節(jié)的非歸零脈沖信號(hào)產(chǎn)生方法。

背景技術(shù)：

微放電效應(yīng)又稱二次電子倍增效應(yīng)，是指在真空條件下，自由電子在外加射頻場(chǎng)的加速下，在兩個(gè)金屬表面間或單個(gè)介質(zhì)表面上激發(fā)的二次電子發(fā)射與倍增效應(yīng)，是一種真空諧振放電現(xiàn)象，是影響空間電子設(shè)備可靠性的一個(gè)十分重要的因素。

微放電效應(yīng)主要發(fā)生在航天器的射頻、微波、毫米波系統(tǒng)內(nèi)。處于空間軌道中正常工作的航天器會(huì)受外部高能等離子體、高真空環(huán)境、自身結(jié)構(gòu)尺寸、傳輸信號(hào)頻率及功率等因素的影響，產(chǎn)生二次電子倍增效應(yīng)，出現(xiàn)使微波系統(tǒng)增益下降、傳輸性能惡化、信號(hào)噪聲增大等現(xiàn)象，使微波系統(tǒng)不能正常工作，甚至發(fā)生徹底失效的災(zāi)難性故障。

某種情況下,微放電現(xiàn)象會(huì)造成微波器部件的介質(zhì)材料、粘接劑等出氣,形成局部低真空條件，這時(shí)微波電場(chǎng)可能使低真空環(huán)境的氣體分子電離，產(chǎn)生功率擊穿、電弧放電等低氣壓放電現(xiàn)象，產(chǎn)生的高溫強(qiáng)電離效應(yīng)會(huì)燒壞微波系統(tǒng)，工作壽命提前結(jié)束，使航天器出現(xiàn)徹底失效的災(zāi)難性故障。因此開展微放電效應(yīng)檢測(cè)試驗(yàn)對(duì)保障航天器在軌正常運(yùn)行十分重要。

航天器大功率射頻、微波、毫米波器部件載荷的微放電效應(yīng)檢測(cè)需要為被測(cè)件輸入頂?shù)坠β士删苷{(diào)節(jié)的非歸零脈沖調(diào)制激勵(lì)信號(hào)。現(xiàn)階段頂?shù)坠β士烧{(diào)脈沖信號(hào)的產(chǎn)生是依靠耦合調(diào)制放大濾波組件及線性調(diào)制器控制驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)階段頂?shù)坠β士烧{(diào)的脈沖調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)原理如圖1所示，耦合調(diào)制放大濾波組件主要實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的輸入/輸出耦合、脈沖調(diào)制、低噪聲放大、濾波等功能，其核心部件為電控衰減器。電控衰減器通過不斷改變衰減量來實(shí)現(xiàn)所通過射頻信號(hào)的調(diào)制，產(chǎn)生一個(gè)頂功率、底功率或頂?shù)坠β时戎悼烧{(diào)的脈沖信號(hào)。比如要產(chǎn)生一個(gè)頂功率、底功率比值為6db的脈沖信號(hào)，脈沖調(diào)制器輸入一路功率為0dbm的連續(xù)波，在脈沖基帶信號(hào)高電平來臨時(shí)，控制衰減器衰減量為0db，脈沖信號(hào)低電平時(shí)，將衰減器衰減量置為6db，電控衰減器在周期性脈沖信號(hào)的控制下，衰減量重復(fù)變化，以此來實(shí)現(xiàn)頂?shù)坠β时戎禐?db的脈沖調(diào)制信號(hào)。

由此可見，現(xiàn)階段頂?shù)坠β士烧{(diào)的脈沖調(diào)制信號(hào)的實(shí)現(xiàn)存在如下缺點(diǎn)：

1.成本高：現(xiàn)階段需要研制專用的脈沖調(diào)制器，增加了微放電效應(yīng)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建成本；

2.可靠性低：依據(jù)整機(jī)或系統(tǒng)可靠性的計(jì)算方式，其可靠性預(yù)計(jì)值取決于構(gòu)成整機(jī)或系統(tǒng)的每個(gè)部件或功能單元的可靠性，部件數(shù)量越多，整機(jī)或系統(tǒng)可靠性越低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種頂?shù)坠β士删苷{(diào)節(jié)的非歸零脈沖信號(hào)產(chǎn)生方法，以滿足航天器大功率射頻、微波、毫米波器部件載荷開展微放電效應(yīng)檢測(cè)試驗(yàn)的需求。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種頂?shù)坠β士删苷{(diào)節(jié)的非歸零脈沖信號(hào)產(chǎn)生方法，采用iq矢量調(diào)制的方式實(shí)現(xiàn)，所述方法包括如下步驟：

a射頻連續(xù)波信號(hào)先通過3db正交混合耦合器或功分加90°移相器產(chǎn)生兩路正交射頻信號(hào)，分別加載至兩路混頻器的本振端口；

b控制iq基帶信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生調(diào)制所需的正交iq基帶信號(hào)，分別輸入至兩路混頻器的射頻端口，對(duì)本振信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，通過不斷變化iq基帶信號(hào)標(biāo)量幅度值，產(chǎn)生微放電效應(yīng)檢測(cè)所需的頂?shù)坠β士删苷{(diào)節(jié)的非歸零脈沖調(diào)制激勵(lì)信號(hào)。

優(yōu)選地，所述步驟b中頂?shù)坠β士删苷{(diào)節(jié)的非歸零脈沖調(diào)制激勵(lì)信號(hào)的產(chǎn)生過程為：

頂?shù)坠β士删苷{(diào)節(jié)的非歸零脈沖調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生數(shù)學(xué)模型如下所示：

射頻連續(xù)波信號(hào)可表示為：sinput＝uasin(ωt)；

其中，sinput表示輸入射頻連續(xù)波信號(hào)，ua表示輸入射頻連續(xù)波信號(hào)幅度，ω表示輸入射頻連續(xù)波信號(hào)角頻率；

連續(xù)波信號(hào)經(jīng)3db正交混合耦合器或功分加90°移相器后的輸出如下：

同相信號(hào)i支路：正交信號(hào)q支路：

假設(shè)i、q支路基帶信號(hào)為：

同相支路基帶：li＝i'，正交支路基帶：lq＝q'；

則混頻后i、q支路信號(hào)分別表示為：

同相支路混頻信號(hào)：

正交支路混頻信號(hào)：

經(jīng)同相合路輸出后，信號(hào)采用下面表達(dá)式描述：

在對(duì)輸入連續(xù)波信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)節(jié)時(shí)，i'、q'基帶信號(hào)分別按照xcosθ和xsinθ的規(guī)律輸出直流驅(qū)動(dòng)電壓，其中，x表示基帶信號(hào)幅度；

在調(diào)制過程中θ角度值保持不變，即可保證角度值不發(fā)生變化，值在(0～1]的區(qū)間內(nèi)按照微放電效應(yīng)檢測(cè)要求周期性變化，x值在的區(qū)間內(nèi)變化。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明依據(jù)航天器大功率射頻、微波、毫米波器部件載荷的微放電效應(yīng)檢測(cè)要求，結(jié)合被測(cè)件自身技術(shù)特性，采用寬帶iq矢量調(diào)制器結(jié)合iq基帶信號(hào)發(fā)生，以高精密、高可靠、低成本的方式實(shí)現(xiàn)頂?shù)坠β士删苷{(diào)節(jié)非歸零脈沖調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生，保證了試驗(yàn)所需大功率激勵(lì)信號(hào)功率的準(zhǔn)確度，同時(shí)可降低微放電效應(yīng)檢測(cè)成本、提高系統(tǒng)可靠性。另外，由于本發(fā)明僅需利用通用信號(hào)發(fā)生器自身的硬件資源，設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件程序，即可實(shí)現(xiàn)頂?shù)坠β士烧{(diào)脈沖信號(hào)的產(chǎn)生，成本上與現(xiàn)有技術(shù)相比至少降低一倍。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中頂?shù)坠β士烧{(diào)的脈沖調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)原理示圖；

圖2為本發(fā)明中一種頂?shù)坠β士删苷{(diào)節(jié)的非歸零脈沖信號(hào)產(chǎn)生方法的實(shí)現(xiàn)原理圖；

圖3為典型的iq調(diào)制器原理示圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的基本思想是：依據(jù)微放電效應(yīng)檢測(cè)要求，通過編輯產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膇q基帶調(diào)制連續(xù)波產(chǎn)生寬帶的頂?shù)坠β士烧{(diào)節(jié)的非歸零脈沖信號(hào)。

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明：

結(jié)合圖2所示，一種頂?shù)坠β士删苷{(diào)節(jié)的非歸零脈沖信號(hào)產(chǎn)生方法，包括如下步驟：

a射頻連續(xù)波信號(hào)先通過3db正交混合耦合器或功分加90°移相器產(chǎn)生兩路正交射頻信號(hào)，如圖3所示，并分別加載至兩路混頻器的本振端口；

iq調(diào)制器主要由90°混合耦合器、i/q支路混頻器以及同相合路器三部分組成；根據(jù)需要還可在i/q基帶通道及同相合路輸出通道加放大器，對(duì)相應(yīng)通道的信號(hào)進(jìn)行放大。

b控制iq基帶信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生調(diào)制所需的正交iq基帶信號(hào)，分別輸入至兩路混頻器的射頻端口，對(duì)本振信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，通過不斷變化iq基帶信號(hào)標(biāo)量幅度值，產(chǎn)生微放電效應(yīng)檢測(cè)所需的頂?shù)坠β士删苷{(diào)節(jié)的非歸零脈沖調(diào)制激勵(lì)信號(hào)。

其中，步驟b中頂?shù)坠β士删苷{(diào)節(jié)的非歸零脈沖調(diào)制激勵(lì)信號(hào)的產(chǎn)生過程為：

頂?shù)坠β士删苷{(diào)節(jié)的非歸零脈沖調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生數(shù)學(xué)模型如下所示：

射頻連續(xù)波信號(hào)可表示為：sinput＝uasin(ωt)；

其中，sinput表示輸入射頻連續(xù)波信號(hào)，ua表示輸入射頻連續(xù)波信號(hào)幅度，ω表示輸入射頻連續(xù)波信號(hào)角頻率；

連續(xù)波信號(hào)經(jīng)3db正交混合耦合器或功分加90°移相器后的輸出如下：

同相信號(hào)i支路：正交信號(hào)q支路：

假設(shè)i、q支路基帶信號(hào)為：

同相支路基帶：li＝i'，正交支路基帶：lq＝q'；

則混頻后i、q支路信號(hào)分別表示為：

同相支路混頻信號(hào)：

正交支路混頻信號(hào)：

經(jīng)同相合路輸出后，信號(hào)采用下面表達(dá)式描述：

影響信號(hào)變化制式的兩部分別為和為保證基帶信號(hào)不受工頻紋波或射頻信號(hào)的干擾，產(chǎn)生滿足測(cè)試需求的脈沖信號(hào)，需要q基帶信號(hào)幅度保持一定范圍的偏置。

在對(duì)輸入連續(xù)波信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)節(jié)時(shí)，i'、q'基帶信號(hào)分別按照xcosθ和xsinθ的規(guī)律輸出直流驅(qū)動(dòng)電壓，其中，x表示基帶信號(hào)幅度；

在調(diào)制過程中θ角度值保持不變，即可保證角度值不發(fā)生變化，值在(0～1]的區(qū)間內(nèi)按照微放電效應(yīng)檢測(cè)要求周期性變化，x值在的區(qū)間內(nèi)變化。

比如需要產(chǎn)生頂?shù)坠β时戎禐?db的脈沖信號(hào)、脈沖100us、占空比1％(周期10ms)，則基帶信號(hào)幅度x值在與間按照10ms的時(shí)間間隔周期性變化，在值處持續(xù)100us。

將此數(shù)學(xué)模型編程并下載至通用矢量信號(hào)發(fā)生器存儲(chǔ)器內(nèi)。系統(tǒng)主控計(jì)算機(jī)根據(jù)微放電效應(yīng)檢測(cè)要求設(shè)置的脈沖周期、脈沖寬度及頂?shù)坠β时戎担綄⒏黜?xiàng)設(shè)置值下載至矢量信號(hào)發(fā)生器存儲(chǔ)器內(nèi)，以此產(chǎn)生測(cè)試所需的頂?shù)坠β士删苷{(diào)節(jié)的非歸零脈沖調(diào)制激勵(lì)信號(hào)。

通過以上方法，使得本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)勢(shì)：1.在現(xiàn)有通用矢量信號(hào)發(fā)生器硬件資源的基礎(chǔ)上開發(fā)合適的軟件，產(chǎn)生頂?shù)坠β士删苷{(diào)節(jié)的非歸零脈沖調(diào)制激勵(lì)信號(hào)；2.降低了成本、提高了微放電效應(yīng)檢測(cè)系統(tǒng)可靠性，無需研制專用的微波信號(hào)脈沖調(diào)制器；3.可實(shí)現(xiàn)頂?shù)坠β实木芸刂?，根?jù)目前iq基帶發(fā)生器內(nèi)部da的分辨率，可實(shí)現(xiàn)0.001db的幅度調(diào)節(jié)，可有效控制頂?shù)坠β时戎嫡`差，防止因后端經(jīng)固態(tài)功放放大后產(chǎn)生更大的誤差；4.應(yīng)用方便、操作簡(jiǎn)單，僅需根據(jù)輸入連續(xù)波功率值及所要求的輸出功率值，設(shè)定好脈沖信號(hào)頂部功率、頂?shù)坠β时戎?，即可?shí)現(xiàn)所需脈沖調(diào)制信號(hào)的輸出。

當(dāng)然，以上說明僅僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)說明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說明書的教導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本發(fā)明的保護(hù)。