[发明专利]一种高稳定大动态1毫米S参数测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种高稳定大动态1毫米S参数测试系统。

背景技术

由于毫米波系统具有体积小、波束窄、容量大、分辨率高、抗干扰能力强及保密性好等特点，在军事及民用上都具有重要的战略意义，随着毫米波和亚毫米波的发展，以及光电技术的广泛应用，电磁频谱迅速扩展起来，电磁频谱已经从极低频发展1毫米频段。1mm信号的频率范围为140GHz至325GHz，位于毫米波信号的高端和太赫兹信号的低端，包含多个大气窗口，在雷达、通信、成像等领域有着广泛的应用前景，成为国内外众多科研机构竞相开发利用的频谱资源。传输参数测试是1毫米系统开发的基本保障条件，如何实现大动态和高稳定的1毫米传输参数测试系统，是1毫米频谱资源利用的关键。

1毫米S参数测试系统在实现上常采用的方案，是以微波测试仪器为基础，外加1毫米S参数扩频装置的方案。整个系统的技术指标主要取决于扩频装置的性能指标。1毫米S参数扩频模块在具体的实现方案上，依据测试通道和参考通道混频器的不同，可分为低次谐波混频和高次谐波混频两种方案。其中，低次谐波混频方案由于混频器的变频损耗较小，使得S参数扩频装置接收机具有较高灵敏度，致使整个矢量网络分析系统具有较大的动态范围。但低次谐波混频方案对本振要求较高。由于缺乏毫米波功率放大器，目前，毫米波本振信号的产生，经常采用低端大功率信号直接驱动倍频器的方式实现，同时为提高倍频器的压缩点，国内外在倍频器的设计上，是通过串联多级管芯的方式实现，保证各个管芯承受合理的功率难度较大，降低了倍频器的稳定性。基于高次谐波混频的方案对本振要求较低，实现起来较为容易，同时需要的部件比较少，使得扩频装置的稳定性有了很大的提高。但是其谐波次数较高，导致变频信号较大，从而降低了接收机的灵敏度，使得整个测试装置和以这些测试装置为基础研发的矢量网络分析仪，RCS测试系统，天线测试系统，都具有较小的动态范围，难以满足大动态系统的需求。

因此如何保持扩频装置的高稳定性同时提高动态范围，是目前的1毫米S参数测试系统所要解决的首要问题。

发明内容

本发明提出一种高稳定大动态1毫米S参数测试系统，解决了目前1毫米S参数测试系统所要解决的如何保持扩频装置的高稳定性同时提高动态范围的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种高稳定大动态1毫米S参数测试系统，采用分体式结构，包括：矢量网络分析仪主机(1)、矢量网络分析仪扩频控制机(2)和140GHz～325GHz S参数扩频模块(3)；S参数扩频模块包括140GHz-220GHz及220GHz-325GHz信号发生单元、信号接收单元和信号分离单元；

140GHz-220GHz信号发生单元包括8mm倍频放大器(108)，接收扩频控制机(2)输入的11.66GHz-18.33GHz频段的射频信号，二次倍频放大后产生23.33GHz-36.67GHz频段的信号，驱动3mm多层倍频器(104)产生70GHz-110GHz频段的信号，经3mm波导放大器(107)放大，直接驱动末级140GHz-220GHz二倍频器(105)，产生140GHz-220GHz的信号，该信号经隔离器(102)和双定向耦合器(101)实现信号的分离，一路作为参考信号耦合至第一参考通道，一路作为第一测试通道测试的激励信号，双定向耦合器(101)还耦和到140GHz-220GHz测试信号；第一参考通道通过L形隔离器(109)接收双定向耦合器(101)耦合的参考信号，第一测试通道接收双定向耦合器(101)耦合的140GHz-220GHz测试信号，第一参考通道和第一测试通道分别经二次谐波混频器(103)进行下混频产生中频信号，其中二次谐波混频器(103)的本振链路包含8mm波导放大器(106)，对扩频控制机(2)输入的本振信号二次倍频放大产生23.33GHz-36.67GHz频段的信号，驱动3mm多层倍频器(104)产生70GHz-110GHz频段的大功率信号到二次谐波混频器(103)进行下混频；