一种微放电效应检测顶底功率可调的脉冲调制信号产生装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种微放电效应检测顶底功率可调的脉冲调制信号产生装置，还涉及一种微放电效应检测顶底功率可调的脉冲调制信号产生方法。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]微放电效应主要发生在航天器以及航空临近空间的微波系统内。当前航天器大功率微波设备的峰值功率量级已经达到了 kW级以上，伴随着功率量级的不断提高，首当其冲要解决的一个重要问题就是大功率微波器部件在真空环境下固有的微放电效应。若大功率微波器部件的微放电阈值未满足要求，其在自身结构尺寸、微波频率、电磁场强度、材料表面二次电子发射系数等参数满足一定条件时，产生的微放电现象会造成微波系统增益下降、传输性能变坏、信号噪声增大，使微波系统不能正常工作。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。因此航天大功率微波器部件载荷在研制、生产到使用每个环节都要做真空微放电的试验测试，以验证微放电阈值是否满足实际工作要求，保证系统在轨运行的正常性。
[0004]航天器大功率微波器部件载荷的微放电效应检测需要为被测件输入顶底功率可调的脉冲激励信号。传统上脉冲调制信号的产生是依靠一选二电子开关实现，具体原理如图1所示，输入为连续波信号，电子开关在脉冲基带信号的控制下反复切换通道实现调制输出，脉冲基带信号为TTL或CMOS高低电平信号。
[0005]现阶段微放电效应检测中顶底功率可调的脉冲调制信号的实现原理如图2所示，是在传统脉冲调制的基础改造实现的，在两个电子开关之间的两个通道上串接可调衰减器，使用时根据试验要求，单独调节两个衰减器的衰减量，将两者之间的衰减量差值调节为固定值(一般为3dB、6dB或1dB)。衰减器衰减量设置完成后，脉冲发生器输出TTL或CMOS脉冲信号控制两个电子开关同步切换，以此完成对输入射频信号的调制，产生试验所需的顶底功率可控的脉冲调制激励信号。
[0006]现有技术的主要缺点为:
[0007](I)成本高:如图2所示，脉冲调制部分主要由2个电子开关、2个可调衰减器构成；
[0008](2)可靠性低:依据整机或系统可靠性的计算方式，其可靠性预计值取决于构成整机或系统的每个部件或功能单元的可靠性，同一种应用采用可靠性相近的部件，部件数量越多，整机或系统的可靠性也就越低；
[0009](3)应用控制较为繁琐:现有技术要实现顶底功率可控的脉冲调制信号的产生，首先要调节好两个衰减器的衰减量差值，之后再发送开关脉冲，操作上需要分步骤、排次序;
[0010](4)很难实现衰减量差值的精密控制:现技术中应用的可调衰减器最小衰减量为ldB，再加上衰减器之间固有直通插损的一致性、衰减精度、衰减重复性等因素，很难实现衰减器间衰减量差值的精密控制。
【发明内容】
[0011]为解决现有技术中的缺陷和不足，本发明提出了一种脉冲调制信号产生装置及方法，目的是为航天器大功率微波器部件载荷开展微放电效应检测试验提供顶底功率可控的脉冲激励信号。
[0012]本发明的技术方案是这样实现的:
[0013]一种微放电效应检测顶底功率可调的脉冲调制信号产生装置，包括:耦合调制放大滤波电路和线性调制信号发生电路；
[0014]所述耦合调制放大滤波电路包括电控衰减器，所述电控衰减器采用一级衰减量为31.5dB的6位数控衰减器和一级最大32dB衰减量的压控衰减器级联的方式实现；
[0015]所述线性调制信号发生电路包括普通脉冲信号发生器和调制编码发生器模块；所述普通窄脉冲信号发生器包括脉冲周期计数器、脉宽计数器及脉宽细调模块，主控制器从人机交互界面获取脉冲参数后，控制所述普通脉冲信号发生器产生相应的普通窄脉冲基带信号，输入至调制编码发生器模块中，控制调制编码的转换输出；
[0016]所述调制编码发生器模块包括两组子调制编码发生器，一组控制数控衰减器，一组控制压控衰减器；压控衰减器的控制编码产生后输入至D/A转换器中，将控制编码转换为模拟量，再经过衰减量线性控制驱动电路进行驱动补偿和整形后送到压控衰减器；数控衰减器的控制编码产生后，再经过衰减量线性控制驱动电路进行电平转换后送到数控衰减器。
[0017]可选地，构成所述电控衰减器的基本单元为GaAs MMIC衰减器芯片。
[0018]可选地，所述线性调制信号发生电路通过FPGA实现。
[0019]可选地，所述每组子调制编码发生器包括两个编码发生器，一个控制脉内衰减量，上升沿触发，另一个控制脉外衰减量，下降沿触发。
[0020]本发明还提供了一种微放电效应检测顶底功率可调的脉冲调制信号产生方法，通过耦合调制放大滤波电路实现射频信号的输入/输出耦合、脉冲调制、低噪声放大、滤波，通过线性调制信号发生电路产生顶电平及底电平可变的脉冲基带信号；
[0021]所述耦合调制放大滤波电路包括电控衰减器，通过不断改变衰减量来实现所通过射频信号的调制，产生一个顶功率、底功率或顶底功率比值可调的脉冲信号，所述电控衰减器采用一级衰减量为31.5dB的6位数控衰减器和一级最大32dB衰减量的压控衰减器级联的方式实现。
[0022]可选地，所述线性调制信号发生电路采用普通脉冲信号发生器加调制编码发生器的组合方式实现。
[0023]可选地，所述普通窄脉冲信号发生器包括脉冲周期计数器、脉宽计数器及脉宽细调模块，主控制器从人机交互界面获取脉冲参数后，控制普通窄脉冲信号发生器产生相应的普通窄脉冲基带信号，输入至调制编码发生器模块中，控制调制编码的转换输出；
[0024]所述压控衰减器的控制编码产生后输入至D/A转换器中，将控制编码转换为模拟量，再经过衰减量线性控制驱动电路进行驱动补偿和整形后送到压控衰减器；所述数控衰减器的控制编码产生后，再经过衰减量线性控制驱动电路进行电平转换后送到数控衰减器。
[0025]可选地，所述调制编码发生器模块包括两组子调制编码发生器，一组控制数控衰减器，一组控制压控衰减器；每组子调制编码发生器中包括两个编码发生器，一个控制脉内衰减量，上升沿触发，另一个控制脉外衰减量，下降沿触发。
[0026]本发明的有益效果是:
[0027](I)仅需要单个电控衰减器即可产生所需的脉冲调制信号，具有结构简单实用的特点；
[0028](2)减少了微波部件的种类及数量，所使用的电控衰减器的可靠性比机械式继电器可调衰减器的可靠性更高；
[0029](3)可实现衰减量的精密控制，电控衰减器的分辨率高达0.03dB，可有效控制顶底功率比值误差，防止因后端经固态功放放大后产生更大的误差；
[0030](4)应用方便、操作简单，仅需根据输入连续波功率值及所要求的输出功率值，设定好脉冲信号顶部功率、顶底功率比值，即可实现所需脉冲调制信号的输出。
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为传统的脉冲调制原理控制框图；
[0033]图2为现有的顶底功率可调的脉冲调制信号实现原理控制框图；
[0034]图3为本发明的微放电效应检测顶底功率可调的脉冲调制信号产生装置控制框图；
[0035]图4为本发明的电控衰减器的电路图。
【具体实施方式】
[0036]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其