一种脉冲功率标准的校准系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线电领域，特别涉及一种脉冲功率测试的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 脉冲功率是脉冲信号的基本计量参数，脉冲功率计是测试脉冲功率的仪表。为了 对脉冲功率计进行校准，需要使用脉冲功率标准。脉冲功率标准由微波信号源、脉冲产生 器、射频发射装置等组成，用于产生射频信号，包括射频脉冲信号和连续波。
[0003] 对脉冲功率计进行校准就是要确定被校准的脉冲功率计的"校准因子"。容易理 解，如果将标准的射频信号分别输入到标准功率计和被校准的脉冲功率计，通过比较标准 功率计和被校准的脉冲功率计所得指示值的差异，就可以确定校准因子。
[0004] 但是，由于射频脉冲条件下，信号频谱范围宽，电磁场分布、频率响应和射频电路 及器件的非线性效应等使所述校准因子随射频频率、射频脉冲功率及波形不同而呈现变 化，要完备地测试所述校准因子，测试量大;尤其在测试时，脉冲功率计与射频源之间在宽 频带范围内易存在失配现象，所造成的信号反射会影响输入到被校准的脉冲功率计中的功 率值;另外，由于瞬态效应导致的接收脉冲波形失真，会使测量中得到的脉冲功率峰值和标 准脉冲功率峰值有差异，脉冲波形失真。因此精确测试所述校准因子的难度较大。同时，脉 冲功率标准的测试过程比较繁琐、测试时间较长，测试步骤较多，测试结果数据量极大，数 据的分析和处理也比较复杂，需要计算机自动化来减少工作量。
【发明内容】
[0005] 本发明提出一种脉冲功率标准的校准系统和方法，克服对脉冲功率计的校准因子 进行测试时存在的脉冲波形失真、射频源和功率计之间的失配等问题，减小校准因子测量 的不确定性;通过自动采集数据、并对所采集数据进行分析和判断，提高测试效率和数据精 度，进一步解决测试量大、精确测试难度大的问题。
[0006] 本发明提出的脉冲功率标准的校准系统，包含:脉冲功率标准1、数据存储模块3、 波形分析模块4、反射分析模块5、控制和数据处理模块6。
[0007] 所述脉冲功率标准1用于产生射频信号；所述射频信号包括射频脉冲信号和连续 波;所述脉冲功率标准进一步包含标准功率计10、脉冲产生器11、微波信号源12,射频发射 单元13、示波器16;所述标准功率计10测量所述射频信号的功率并输出指示值;所述脉冲产 生器11用于确定脉冲宽度;所述微波信号源12用于确定射频频率;所述射频发射单元13在 脉冲模式下用于输出射频脉冲信号、在连续波模式下用于输出连续波;所述示波器16用于 显示所述射频信号的包络。
[0008] 所述脉冲功率标准1还包含网络分析接口 101、空气线接口 102、功率计接口 103。所 述网络分析接口 1 〇 1用于接入矢量网络分析仪7、输出反射信号;所述空气线接口 102用于在 所述标准功率计10和射频发射单元13之间接入空气线8;所述功率计接口 103用于接入被校 准的脉冲功率计2。
[0009] 所述数据存储模块3,通过数据总线分别与所述波形分析模块4、反射分析模块5、 控制和数据处理模块6相连接，用于存储测试条件值、测试值、计算值。所述测试条件值，包 含脉冲宽度、脉冲幅度、射频频率;所述测试值，包含反射系数(所述反射系数包含源端反射 系数、标准功率计反射系数、脉冲功率计反射系数）、标准功率计指示值、脉冲功率计峰值功 率指示值;所述计算值，包含波形修正参数、失配因子、校准因子。
[0010] 所述波形分析模块4用于接收所述射频脉冲信号显示在示波器16上的脉冲包络数 据及来自脉冲产生器11的脉冲宽度数据(Bo);计算波形修正系数(Ko)。
[0011] 所述反射分析模块5用于采集所述标准功率计指示值和/或所述脉冲功率计峰值 功率指示值;采集所述矢量分析仪测试的S参数值;计算所述反射系数。
[0012] 所述控制和数据处理模块6,通过一控制总线100控制所述脉冲产生器11、微波信 号源12、射频发射单元13,输出所述射频信号;通过功率计控制接口 200,控制所述脉冲功率 计2、标准功率计10进行功率测试;通过分析仪控制接口 700,控制所述矢量网络分析仪7进 行S参数测试；启动所述波形分析模块和反射分析模块工作;接收所述波形修正参数、反射 系数、标准功率计指示值、脉冲功率计峰值功率指示值;计算校准因子。
[0013] 进一步地，本发明的脉冲功率标准的校准系统，还包含一矢量网络分析仪7、一个 或多个空气线8。
[0014] 作为本发明的脉冲功率标准的校准系统进一步优化的实施例，所述控制和数据处 理模块6对所述测试条件值和对应的校准因子进行分析，确定所述校准因子的精度。
[0015] 作为本发明的脉冲功率标准的校准系统进一步优化的实施例，所述控制和数据处 理模块6还包含人机交互界面，用于对脉冲宽度、脉冲幅度、射频频率进行设置、对测试的步 骤和次数进行设置、启动测试、输出测试结果。
[0016] 本发明提出的脉冲功率标准的校准方法，用于所述脉冲功率标准的校准系统，包 含以下步骤：
[0017] 控制脉冲功率标准输出射频脉冲信号的脉冲宽度、脉冲幅度、射频频率；
[0018] 根据射频脉冲信号的脉冲包络数据和脉冲宽度数据计算波形修正系数；
[0019] 将空气线接入所述空气线接口 102,测试标准功率计和空气线形成功率座的S参 数，根据脉冲幅值、标准功率计指示值、S参数值计算源端反射系数；
[0020] 将所述脉冲功率标准1的空气线接口 102连通，控制射频发射单元13输出连续波； 采集标准功率计指示值;通过矢量分析仪测试标准功率计反射系数；
[0021 ]将脉冲功率计2接入功率计接口 103 ;控制射频发射单元输出射频脉冲信号;采集 脉冲功率计峰值功率指示值;通过矢量分析仪测试脉冲功率计反射系数；
[0022] 根据所述源端反射系数、标准功率计反射系数、脉冲功率计反射系数、波形修正系 数、标准功率计指示值、脉冲功率计峰值指示值的数据，计算出校准因子。
[0023] 作为本发明方法进一步优化的实施例，循环上述步骤，进行多次测试。循环的条件 是改变脉冲宽度、脉冲幅度、射频频率中的一种或多种参数，或者在相同的脉冲宽度、脉冲 幅度、射频频率条件下进行多次重复测试。
[0024] 作为本发明方法进一步优化的实施例，对所述测试条件、测试值、计算值的数据进 行分析，用极限点法确定所述校准因子的精度。
[0025] 作为本发明方法进一步优化的实施例，对多次重复测试所得到的校准因子进行统 计，得出最佳的校准因子。
[0026] 作为本发明方法进一步优化的实施例，接入空气线接口的空气线为多个，通过对 不同长度的空气线进行测试得出多个反射系数值，利用最小二乘法计算出最佳的源端反射 系数。
[0027] 作为本发明方法进一步优化的实施例，在典型测试条件下自测设备参数并储存； 所述设备参数包含源端反射系数、标准功率计反射系数、标准功率计指示值、波形修正系 数；当需要测试一特定的脉冲功率计校准因子时，实时测试所述典型测试条件下脉冲功率 计反射系数和脉冲功率计峰值功率指示值;调取储存的所述设备参数用于计算校准因子。 [0028]本发明有益效果如下：
[0029] 本发明的实施例提供一种脉冲功率标准的校准装置和方法，通过自动化的方式测 试波形修正系数、失配因子，以解决脉冲波形失真、射频源和功率计之间的失配等对测试结 果存在影响的问题，通过本发明实施例披露的测量控制和数据处理方案，提高了测试结果 的精确度。本发明采用反射分析模块解决了失配影响的问题;采用波形分析模块解决波形 修正系数测量不准的问题;脉冲功率采集模块采用极限点法提高数据采集的精度。本发明 能够实现参数设置、测试过程自动化控制、测试数据实时采集、存储、分析、修正等，降低了 测量不确定性;在简化测试过程、提高测试的效率和精度方面取得了进步。
【附图说明】
[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简要介绍，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 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其 他的附图。
[0031 ]图1是传统的脉冲功率标准进行脉冲功率计校准的方法；
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