[发明专利]一种利用互调分量检测微波部件微放电的方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种利用互调分量检测微波部件微放电的方法，适用于微放电检测领域。

背景技术

近年来，随着空间技术的发展，微波部件工作的功率越来越大，使得空间微波部件发生微放电的可能性大大增加。航天器有效载荷中的大功率微波部件如输出多工器、滤波器、开关矩阵、天线馈源等，由于其结构复杂，导致微放电阈值相对较低，因此很容易产生微放电效应。微放电效应一旦发生将造成严重后果：系统噪声电平抬高，输出功率下降；微波传输系统驻波比增大，反射功率增加，导致信道阻塞；微波部件表面损坏导致不能正常工作。一方面，微放电发生会产生严重影响，而且微放电产生机理复杂，其机理至今还没有被完全掌握；另一方面，实际中制作工艺与工艺缺陷，以及存放过程中可能带来的污染等方面原因，会导致实际的微放电阈值比设计的低。因此，一般对制造好的器件以及待使用的器件或系统需要进行微放电测试，以证明其在实际工作情况下的可用性。

目前，国内外对微放电的测试已经研究出了一些检测方法，如近载波噪声检测法，相位噪声检测法等，但这些方法主要适用于一般采用功率相对低的微波器件的卫星通信系统，这种情况下可使用连续波进行测试。对于大功率微波部件的微放电测试，有时需要加载几千瓦，甚至上万瓦的功率，使用连续波测试已变得非常困难，这时最好采用脉冲测。随着大功率器件使用功率的不断提高，对于使用脉冲检测微放电方法的研究就显得更加紧迫。尽管已有的检测方法，如谐波检测法、前后向功率检测法和调零检测法也可用于脉冲工作模式下检测微放电，但是谐波法随着使用频段的提高给检测设备提出了更高的要求，前后向功率检测法对于被测件要求是高品质因数器件检测方法才相对灵敏，调零检测法会由于污染杂质等原因使得检测出现误判。因此，对于脉冲工作模式下，大功率微波部件的微放电检测方法有待于进一步研究。

发明内容

本发明技术解决的问题是：在现有微放电检测方法的基础上，提出一种利用互调分量检测微波部件微放电的方法，这种检测方法可以灵敏可靠地检测微放电现象，并且利用互调分量检测微放电的思想可以用于单载波、多载波和脉冲三种模式下微放电检测。

本发明的技术解决方案是：一种利用互调分量检测微波部件微放电的方法，步骤如下：

(1)确定被测微波部件输入测试信号的类型，若为多载波信号，则进入步骤(2)，若为单载波信号或者调制脉冲信号，则进入步骤(3)；

(2)计算多载波信号中所有载波两两之间的三阶互调分量的频率，选择与多载波信号频率最接近的互调分量的频率，并将选择的频点标记在频谱仪上，进入步骤(4)；

(3)若为单载波信号，则选择一个单载波作为辅助载波，计算辅助载波信号与单载波信号的三阶、五阶和七阶互调分量的频率，并将频点标记在频谱仪上；若为单脉冲信号，则选择一个单载波作为辅助载波，计算辅助载波信号与脉冲信号之间的三阶、五阶和七阶互调分量的频率，并将频点标记在频谱仪上，进入步骤(4)；

(4)将频谱仪的视频带宽调节到只显示奇数阶互调分量的频段，观测标记在频谱仪上标记频点的互调分量幅度，若幅度变化，则说明发生了微放电，若幅度不变化，则说明未发生微放电。

若测试信号为调制脉冲信号，则选择一个单载波作为辅助载波，具体为：在调制脉冲工作条件下，选择一个单载波作为辅助载波，辅助载波频率选择范围在f₀±100f_τ与2f₀-100f_τ之间；其中f₀为被调制脉冲的调制信号频率，τ为脉冲信号的脉宽且f_τ＝1/τ，辅助载波功率低于脉冲功率至少10dB。

若为单载波信号，则选择一个单载波作为辅助载波，具体为：在单载波条件下，辅助载波频率的选择范围为：f±10％W，其中，f为被测件测试中心频率，W为被测件带宽，辅助载波功率低于测试载波功率至少10dB。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

(1)本发明中，在多载波条件下利用载波之间的互调分量观测，单载波和调制脉冲条件下加入辅助载波，利用辅助载波与测试信号的互调分量观测，由于互调分量在放电发生前后出现从无到有的变化，利用互调分量的幅度变化检测微放电现象，能灵敏的检测出微放电现象；

(2)本发明提出的利用互调分量变化来检测微放电现象，由于没有其他现象可以导致系统非线性特性短时变化，从而引起互调分量幅度变化，因此本发明的互调检测法检测结果可靠；

(3)本发明，仅在输出端采用频谱仪观测被测件输出信号中的互调分量，检测设备相对简单，操作方便；