[发明专利]一种脉冲峰值功率计的校准装置

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲功率校准。更具体地，涉及一种脉冲峰值功率计的校准装置。

背景技术

脉冲功率校准装置是进行脉冲功率测量的标准装置，在功率计量领域内，脉冲功率作为微波功率的一种调制方式通常进行单独检定校准。目前，国内只有一套脉冲功率标准装置，频段覆盖50MHz～18GHz，采用取样比较法设计而成。其基本原理框图如图1所示，图1中，外围空心箭头表示控制总线，实心箭头表示信号走向。

取样比较法测量脉冲峰值功率的基本原理是：将脉冲调制的微波信号与一个辅助的幅度可调的连续波信号，通过高速射频开关分别取样和检波，通过幅度比较完成的。连续波功率用标准小功率计精确测出，两个通路的路径衰减可以用连续波定标。

取样比较法的测量过程是：

第一、程控射频开关接到图1中所示的1端口，这时脉冲调制信号经定向耦合器1通过程控开关馈入二极管高速射频开关，二极管开关受与调制脉冲同步的开关脉冲控制而开启。在开关脉冲的持续时间内，脉冲调制信号接到3端口，并由连续波功率计测出平均功率。同时，在二极管高速射频开关的其它时间，在4端口出现取样后的信号，该信号经检波后，由示波器显示，用于监视信号波形。

第二、程控射频开关接到2端口，这时连续波信号经定向耦合器2通过程控射频开关馈入二极管高速射频开关，同样在开关脉冲的持续时间内，连续波信号接到3端口，并由连续波功率计测出平均功率，在二极管高速射频开关的其它时间，在4端口出现取样后的信号，该信号经检波后，示波器显示取样后的波形。调节连续波信号的幅度，使其在连续波功率计的指示功率幅值与脉冲调制信号相等。这时读出连续波功率在标准小功率计的指示值P，即可得到被校脉冲功率值。

此装置由于信号通过程控射频开关和高速射频开关时存在路径衰减，且目前无法精确测量，故连续波功率计的指示值无法代替标准小功率计的指示值，而只能作为监视参考。

目前，这套50MHz～18GHz的脉冲功率校准装置已经用于日常的检定及校准，但采用取样比较法设计的脉冲功率校准存在几个局限：1、当脉冲产生器产生的脉冲信号占空比减小时，连续波功率计的测量不确定度将会显著增大；2、当脉冲产生器产生的脉冲信号周期减小时，高速射频开关的反应时间将使脉冲功率的测量误差变大；3、由于缺少稳幅环路对信号的稳幅作用，因此，信号源的输出幅度需要不断手动调节；4、由于检波器输出的包络电平较低，而示波器的幅度测量范围较大，因此，使用示波器读取的电压幅值精度不高。

因此，需要提供一种脉冲峰值功率计的校准装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脉冲峰值功率计的校准装置，该装置突破了原有脉冲峰值功率校准装置测量频段范围不高且不适用于窄脉冲、小占空比的条件，解决高频段、窄脉冲条件下脉冲峰值功率的检定校准，且该装置采用脉冲稳幅环路技术，不仅适用于各种脉冲宽度及周期下的脉冲信号稳幅，还能解决由于检波器输出的包络电平较低而使示波器读取的电压幅值精度不高的问题，保证了小占空比条件下功率测量不确定度数值不变。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种脉冲峰值功率计的校准装置，该装置包括：

信号产生单元，用于输出连续波信号或脉冲调制信号；

脉冲功率射频单元，用于将连续波信号或脉冲调制信号进行放大、耦合为两路，第一路信号发送至标准连续波功率计或被校脉冲峰值功率计，第二路信号进行峰值检波，生成信号包络波形；

脉冲功率稳幅单元，用于对脉冲功率射频单元输出的信号包络波形进行取样、保存及比较，并利用比较后的差值电压用来控制连续波信号或脉冲调制信号的幅度；

标准连续波功率计，用于测量第一路连续波信号的功率值；

被校脉冲峰值功率计，用于测量第一路脉冲调制信号的功率值；

监控单元，用于控制信号产生单元、脉冲功率稳幅单元，利用在连续波信号和脉冲调制信号的幅度相同时标准连续波功率计和被校脉冲峰值功率计分别测量的功率值计算脉冲功率校准因子，并根据脉冲功率校准因子对被校脉冲峰值功率计进行校准。

优选地，脉冲功率射频单元包括：

功率放大器、定向耦合器、功分器、峰值检波器，

定向耦合器和功分器，组合用于将经功率放大器方大后的连续波信号或脉冲调制信号分为两路，第一路信号作为测试信号发送至标准连续波功率计或被校脉冲峰值功率计，用于校准被校脉冲功率计；第二路信号通过峰值检波器进入脉冲功率稳幅单元，用于稳定连续波信号或脉冲调制信号的幅度。

峰值检波器，用于线性还原续波信号或脉冲调制信号的包络波形。