[发明专利]一种大功率微波脉冲信号的校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波脉冲信号的校准技术领域，特别涉及一种大功率微波脉冲信号的校准方法。

背景技术

随着微波脉冲技术的迅速发展，实际应用需要的微波脉冲信号的功率大幅度提高，例如，实际应用需要的微波脉冲信号的峰值功率高达GW量级，其平均功率高达kW量级。这就迫切需要专门用于大功率的微波脉冲信号的校准装置和校准方法，以校准大功率的微波脉冲信号的功率和波形。

现有技术中，用于微波脉冲信号的校准方法主要有采用量热式功率计的校准方法、采用功率探测器的校准方法、采用耦合探针的校准方法、采用耦合器的校准方法、以及级联耦合校准方法。采用量热式功率计的校准方法存在如下缺陷：一是该种校准方法仅适用于中小功率的微波脉冲信号的校准，不适用于大功率的微波脉冲信号的校准；二是该种校准方法无法实现实时测量；三是该种校准方法的测量周期较长；四是该种校准方法只能测量微波脉冲信号的平均功率，无法测量微波脉冲信号的峰值功率和波形。

采用功率探测器的校准方法适用于大功率的微波脉冲信号的校准，且可以对微波脉冲信号的波形进行实时测量，但该种校准方法存在如下缺点：一是在校准功率的微波脉冲信号之前，需要对功率探测器本身进行校准；二是该种校准方法只适用于模式单一的微波脉冲信号的测量，对于模式复杂的微波脉冲信号的功率和波形的测量，其测量精度较低。

采用耦合探针的校准方法的校准原理是：利用耦合探针将大功率的微波脉冲信号耦合为小功率的微波脉冲信号，然后通过测量小功率的微波脉冲信号实现对大功率的微波脉冲信号的功率的间接测量。采用耦合探针的校准方法适用于大功率的微波脉冲信号的校准，且具有实时性、可扩展性以及可以对多参数同时测量的优点。但是，该种校准方法只适用于模式单一的微波脉冲信号的测量，对于模式复杂的大功率微波脉冲信号的测量，其测量精度较低，且耦合探针容易击穿。

采用耦合器的校准方法与采用耦合探针的校准方法的校准原理相同。采用耦合探针的校准方法相比，采用耦合器的校准方法不仅具有采用耦合探针的校准方法的上述优点，而且采用耦合器的校准方法适用于模式复杂的大功率微波脉冲信号的测量，同时还可以克服耦合探针容易击穿的缺点。

级联耦合校准方法的校准原理与采用耦合器的校准方法相同，其区别是级联耦合校准方法采用耦合器和衰减器对大功率的微波脉冲信号进行两级衰减。级联耦合校准方法除了具有采用耦合器的校准方法的上述优点外，还具有可溯源性和宽带性的优点。

采用耦合器的校准方法和级联耦合校准方法的共同缺点是：当大功率（即平均功率大于1kW）的微波脉冲信号在耦合器和衰减器中传输时，大功率的微波脉冲信号的热效应将导致耦合器和衰减器的温度显著升高，温度升高进而会影响耦合器和衰减器的性能。在这种情况下，采用耦合器测量得到的耦合度以及采用衰减器测量得到的衰减量将不准确。特别是在毫米波及以上波段，级联耦合校准方法的测量不确定度将无法满足实际应用的要求。

现有技术中还没有考虑大功率的微波脉冲信号的热效应对耦合器和衰减器的性能影响的校准方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种大功率微波脉冲信号的校准方法。

本发明提供的大功率微波脉冲信号的校准方法包括如下步骤：

S1：利用测温仪分别实时测量耦合器和衰减器的温度，在耦合器的温度稳定之后获得耦合器的最高温度值并将其发送至计算机，在衰减器的温度稳定之后获得衰减器的最高温度值并将其发送至计算机；

S2：在常温下利用脉冲功率计测量待校准微波脉冲信号的功率，获得待校准微波脉冲信号的功率的实际测量值并将其发送至计算机；在常温下利用示波器测量待校准微波脉冲信号的波形，获得待校准微波脉冲信号的波形的实际测量值并将其发送至计算机；

S3：根据耦合器的最高温度值确定耦合度修正温度范围，且该耦合度修正温度范围内包含耦合器的最高温度值；根据衰减器的最高温度值确定衰减量修正温度范围，且该衰减量修正温度范围内包含衰减器的最高温度值；

S4：在耦合度修正温度范围内根据需要确定多个耦合度修正温度点；在衰减量修正温度范围内根据需要确定多个衰减量修正温度点；

S5：测量获得耦合器在耦合度修正温度范围内的每一个耦合度修正温度点的耦合度的修正值以及衰减器在衰减量修正温度范围内的每一个衰减量修正温度点的衰减量的修正值；