一种集成微波测量装置的制作方法

本发明属于高功率微波测量领域，涉及一种集成微波测量装置。

背景技术：

在高功率微波(HPM)技术研究工作中，HPM源的功率是HPM源性能的主要评价指标之一。由于高功率微波源(HPM)的脉冲具有峰值功率高(GW量级)、持续时间短(一般几十ns)等特点，一直存在着测量不确定度大的问题。目前高功率微波测量手段是，采用衰减环节把功率从GW降低到mW量级后，利用常规微波功率测量手段，得到高功率微波源功率。测量环节衰减上百dB，且环节多，因此存在测量不确定度大的问题。提高高功率微波测量的准确性，对于判断微波源状态，以及微波源参数的调节，具有重要意义。

微波电缆在实际应用中，有三个方面因素会带来测量不确定度，一是在微波电缆的标定环节，主要由矢量网络分析仪测量不确定度造成的；二是微波电缆使用环境温度的变化也会带来不确定度，如10m长微波电缆白天和晚上的衰减变化为0.15dB/10°；三是在使用过程中微波电缆由于移动造成电缆接头连接状态发生变化，带来的不确定度。

高功率微波源是产生高功率微波的主要装置，是一种强电磁辐射源，其在运行过程中会产生功率极高的高速电磁脉冲信号。在以往的高功率微波测量系统中，主要由定向耦合器11、波同转换12、同轴衰减器13、检波器14、屏蔽盒15、视频电缆16、示波器17、微波电缆18组成，如附图1所示。在测量系统中，由于检波器功率容量小(小于200mW)，检波输出幅值小(小于1V)，因此易受电磁场的干扰。在实际测量中，普遍使用着微波电缆，其作用是连接波同转换与同轴衰减器、检波器，将微波信号传输到电磁干扰较弱的地方，检波器才能测得纯净的微波波形，达到准确测量微波信号的目的。同时须采用屏蔽盒，把同轴衰减器、检波器屏蔽起来，系统的集成化程度不高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种集成微波测量装置，能降低微波测量的不确定度，同时能够提升测量系统的集成度。

本发明的技术解决方案是提供一种集成微波测量装置，包括示波器、视屏电缆，其特殊之处在于：还包括屏蔽筒、依次位于屏蔽筒内的波同转换、同轴衰减器2、检波器3、转接头4；

上述波同转换的接口端与屏蔽筒的一端固连，上述波同转换的输出端与同轴衰减器2的输入端直接连接，上述同轴衰减器2的输出端与检波器3的输入端直接连接，上述检波器3的输出端与转接头4一端固连，上述转接头4的另一端伸出屏蔽筒的另一端连接视屏电缆，将信号输送至示波器。

通过将波同转换、同轴衰减器2、检波器3置于屏蔽筒内实现对电磁干扰的无缝屏蔽。

优选的，为了防止视频电缆在移动过程中，造成测量器件状态变化，本发明还包括屏蔽筒支撑部件，上述屏蔽筒支撑部件与屏蔽筒的另一端固连，用于固定视频电缆。

上述屏蔽筒与屏蔽筒支撑部件通过法兰连接。

上述波同转换为端接波同转换或正交波同转换。

上述屏蔽筒与端接波同转换或正交波同转换的接口端通过法兰连接；针对端接波同转换或正交波同转换，对波同转换进行良好屏蔽。

优选的，上述转接头与检波器同轴。

优选的，上述屏蔽筒包括多个屏蔽筒单元，各屏蔽筒单元之间通过法兰相互连接，根据同轴衰减器、检波器长度的变化，采取将屏蔽筒单元串接方式连接。

优选的，上述屏蔽筒为矩形或圆形。

优选的，上述屏蔽筒的材料为铝、铜等电良导体。

本发明的有益效果是：

1、集成微波测量装置，采用屏蔽筒将波同转换、同轴衰减器、检波器封装在屏蔽筒内，实现对测量部件的良好屏蔽。因此检波器可以放置在强电磁环境中，同时去掉了微波电缆，使系统的集成度提高，提高系统的抗电磁干扰能力，保证测量结果的可靠性。

2、在微波测量中，微波电缆需要随测量通道经常移动，容易造成微波电缆损坏，本发明舍弃微波电缆，降低实验成本。

3、本发明针对可用于微波测量系统中使用的端接波同转换和正交波同转换。

4、本发明集成微波测量装置工作在Ku波段时，高功率微波实验结果表明，在相同的条件下，与采用微波电缆的传统测量方法比，降低了使用微波电缆本身带来的不确定度以及测量环节多带来的不确定度。该集成微波测量装置能够推广到各波段高功率微波测量系统中。

附图说明

图1为现有微波测量系统，图中：11-耦合器，12-波同转换，13-同轴衰减器，14-检波器，15-屏蔽盒，16-视屏电缆，17-示波器，18-微波电缆。

图2为采用本发明集成微波测量装置的微波测量系统，图中：21-耦合器，22-波同转换，23-同轴衰减器，24-检波器，25-屏蔽筒，26-视屏电缆，27-示波器；

图3为一体式端接波同转换时的装置结构示意图；

图4为分体式端接波同转换时的装置结构示意图；

图5为一体式正交波同转换时的装置结构示意图；

图6为分体式正交波同转换时的装置结构示意图。

图3、图4、图5、图6中附图标记为：31-端接波同转换，51-正交波同转换，2-同轴衰减器，3-检波器，4-转接头，5-视屏电缆，6-屏蔽筒转接法兰，7-屏蔽筒连接直段，8-屏蔽筒支撑部件，9-连接件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的描述。

本发明集成微波测量装置，包括不同的波同转换(端接波同转换31、正交波同转换51)、同轴衰减器2、检波器3、转接头4、视频电缆5、屏蔽筒等部件，屏蔽筒可以分为屏蔽筒转接法兰6、屏蔽筒连接直段7，(为正交波同转换时，还包括连接件9，连接件9将屏蔽筒转接法兰6和正交波同转换连接，实现波同转换进行良好屏蔽)实现对电磁干扰的无缝屏蔽。屏蔽筒转接法兰其作用是，针对端接波同转换或正交波同转换，通过法兰与波同转换连接，对波同转换进行良好屏蔽；屏蔽筒连接直段的作用是与屏蔽筒转接法兰连接，实现对同轴衰减器、检波器进行封闭；同时，如图4及图6所示，其长度可以根据同轴衰减器、检波器的长度变化，具体通过采取屏蔽筒连接直段串接方式连接。

本发明还可以包括屏蔽筒支撑部件8，屏蔽筒支撑部件与屏蔽筒连接直段法兰连接，其作用是固定视频电缆，防止视频电缆在移动过程中，造成测量器件状态变化。

装配时，先用力矩扳手依次连接波同转换、同轴衰减器、检波器，屏蔽筒通过法兰与波同转换相连，最后通过同轴转接头与检波器相连，用力矩扳手拧紧。视频电缆通过矩形屏蔽筒部件固定，同轴转接头连接视频电缆后，信号输入到示波器。

本发明原理：

经过对测量系统的分析，将测量部件安装在屏蔽筒内，可以有效屏蔽强电磁干扰，使测量器件不易损坏，能够降低测量不确定度。

如图2所示，测量系统由定向耦合器21、波同转换22、同轴衰减器23、检波器24、屏蔽筒25、视频电缆26、示波器27组成。与图1系统比较可以看出，图2系统一方面实现测量部件良好屏蔽，减少测量环节多带来的不确定度。为了对测量部件进行良好屏蔽，屏蔽筒分为三个屏蔽筒转接法兰6、屏蔽筒连接直段7、屏蔽筒支撑部件8部分组成，如图3所示。针对端接波同转换或正交波同转换，屏蔽筒转接法兰能将波同转换良好屏蔽。屏蔽筒连接直段与屏蔽筒转接法兰通过法兰连接。在实际使用中，可根据同轴衰减器、检波器长度，采用长度不同的屏蔽筒连接直段进行串接，通过法兰保证连接良好。屏蔽筒支撑部件与屏蔽筒连接直段通过法兰连接，主要起到对其后的视频电缆的支撑作用。测量部件之间全部使用力矩扳手连接好后，可以保证在实际测量工作中，移动视频电缆不会对测量部件产生作用。