《一種微波放大器熱態反射函式測試裝置及方法》是中國電子科技集團公司第四十一研究所於2016年7月5日申請的發明專利，該專利申請號為2016105244923，公布號為CN106130669A，專利公布日為2016年11月16日，發明人是楊保國、年夫順、王尊峰、李樹彪、梁勝利、黎明敏、曹志英、李卓明、張慶龍、趙立軍。
《一種微波放大器熱態反射函式測試裝置及方法》公開了一種微波放大器熱態反射函式測試裝置及方法，屬於測試領域，包括頻率參考模組、第一信號源、第二信號源、本振源、接收機、耦合器、環形器以及負載。該發明的反向輸入源和正向輸入源頻率相同，比頻偏法熱態參數測試更準確；不需要兩個源鎖定相位並進行相位旋轉控制，不需要複雜的校準工作，硬體條件要求低，快速測試微波放大器熱態反射函式以及放大器增益、輸入匹配、反向隔離、冷態反射函式等參數，測試過程更方便快捷。
2020年7月17日，《一種微波放大器熱態反射函式測試裝置及方法》獲得安徽省第七屆專利獎銀獎。
（概述圖為《一種微波放大器熱態反射函式測試裝置及方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種微波放大器熱態反射函式測試裝置及方法
- 公布號：CN106130669A
- 公布日：2016年11月16日
- 申請號：2016105244923
- 申請日：2016年7月5日
- 申請人：中國電子科技集團公司第四十一研究所
- 地址：山東省青島市經濟技術開發區香江路98號
- 發明人：楊保國、年夫順、王尊峰、李樹彪、梁勝利、黎明敏、曹志英、李卓明、張慶龍、趙立軍
- 代理機構：濟南舜源專利事務所有限公司
- 代理人：王連君
- Int.Cl.：H04B17/29(2015.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
微波器部件熱態反射函式又稱熱態S22，衡量放大器等微波器部件在工作狀態下輸出匹配，是今年來放大器套用及測試的難點和熱點之一。常規的方法有頻偏法和相位旋轉法。頻偏法要求測試頻率和放大器輸出頻率具有一定的頻差，並且不能過小，要大於10倍中頻頻寬，因此其測試具有一定誤差，不是真實的；相位旋轉法的問題是需要網路分析儀兩個源的相對相位可控，旋轉反向輸入源的相位進行擬合求解，因此對硬體要求標準高，且測試過程複雜繁瑣。
發明內容
專利目的
針對2016年之前的技術中存在的上述技術問題，《一種微波放大器熱態反射函式測試裝置及方法》提出了一種微波放大器熱態反射函式測試裝置及方法，設計合理，克服了已有技術的不足，反向輸入源頻率無偏差，對硬體要求低，測試過程更簡單。
技術方案
《一種微波放大器熱態反射函式測試裝置及方法》包括頻率參考模組、第一信號源、第二信號源、本振源、接收機、耦合器、環形器以及負載；所述頻率參考模組，被配置為用於為第一信號源、第二信號源和本振源提供參考頻率信號；所述第一信號源，被配置為用於為被測放大器提供激勵信號；所述第二信號源，被配置為用於為被測放大器提供反向激勵信號；所述本振源，被配置為用於為接收機提供本振信號；所述接收機，包括用於測試第一信號源的輸出信號的R1接收機、用於測試被測放大器的正向反射信號的A接收機、用於測試第二信號源的輸出信號的R2接收機以及用於測試被測放大器的輸出信號以及反向反射信號的B接收機；所述接收機主要由混頻模組、A/D採樣模組以及中頻處理模組組成；所述混頻模組，被配置為用於將進入接收機的信號與本振源產生的本振信號進行混頻輸出中頻信號；
所述A/D採樣模組，被配置為用於將中頻信號進行採樣轉換成數位訊號；
所述中頻處理模組，被配置為用於處理數位訊號，計算接收信號的幅度和相位；
所述耦合器，包括第一耦合器、第二耦合器和第三耦合器；
所述第一耦合器，被配置為用於從第一信號源的激勵信號耦合部分信號送入R1接收機，以及從被測放大器的正向反射信號耦合部分信號送入A接收機；所述第二耦合器，被配置為用於從第二信號源的反向激勵信號耦合部分信號送入R2接收機；所述第三耦合器，被配置為用於從被測放大器的輸出信號以及反向反射信號耦合部分信號送入B接收機；所述環形器，被配置為用於將被測放大器的輸出信號以及反向反射信號載入至負載，並將第二信號源輸出的反向激勵信號載入至被測放大器的輸出端；
所述負載，被配置為用於吸收被測放大器的輸出信號和反向反射信號；頻率參考模組為第一信號源、第二信號源和本振源提供參考頻率信號；第一信號源輸出激勵信號，其中一小部分激勵信號經過第一耦合器的耦合進入R1接收機，大部分激勵信號經過被測放大器的輸入端進入被測放大器，其中產生的正向反射信號經過被測放大器的輸入端輸出，經過第一耦合器的耦合進入A接收機，產生的輸出信號經過被測放大器的輸出端輸出，其中一小部分輸出信號經過第三耦合器的耦合進入B接收機，大部分輸出信號經過環形器載入至負載被負載吸收；
第二信號源輸出反向激勵信號，其中一小部分反向激勵信號經過第二耦合器的耦合進入R2接收機，大部分反向激勵信號經過環形器、第三耦合器、被測放大器的輸出端進入被測放大器，產生的反向反射信號和輸出信號經過被測放大器的輸出端輸出，其中一小部分反向反射信號及輸出信號經過第三耦合器的耦合進入B接收機，大部分反向反射信號及輸出信號經過環形器載入至負載被負載吸收；
進入R1接收機、R2接收機、A接收機和B接收機中的信號分別與本振源產生的本振信號經過混頻模組的混頻輸出中頻信號至A/D採樣模組，A/D採樣模組將中頻信號進行採樣轉換成數位訊號輸出至中頻處理模組；中頻處理模組對數位訊號進行處理，計算處接收信號的幅度和相位。
此外，該發明還提到一種微波放大器熱態反射函式測試方法，該方法採用如上所述的一種微波放大器熱態反射函式測試裝置，按照如下步驟進行：
步驟1：校準R1接收機、R2接收機、A接收機和B接收機；
步驟2：打開第一信號源、關閉第二信號源；通過第一信號源激勵被測放大器的傳輸特性，此時記R1接收機和B接收機讀數分別為R1′和B′，設被測放大器的輸出回響向量為X′，此時B′＝X′；
步驟3：保持第一信號源工作，打開第二信號源，此時記R1接收機、R2接收機和B接收機的讀數分別為R1、R2和B，設此時放大器的輸出回響矢量為X，那么有：
X+HotS22*R2＝B(1)；
其中，HotS22為熱態反射函式，HotS22*R2為反向反射信號值；
步驟4：對公式(1)進行變換，得
因為X/R1＝X′/R1′，則熱態反射函式HotS22為：
此外，該發明還提到一種微波放大器增益、輸入匹配及冷態反射函式的測試方法，該方法採用如上所述的一種微波放大器熱態反射函式測試裝置，包括如下步驟：
步驟1：校準R1接收機、R2接收機、A接收機和B接收機；
步驟2：打開第一信號源、關閉第二信號源；通過第一信號源激勵被測放大器的增益和輸入匹配特性，此時記R1接收機、B接收機和A接收機的讀數分別為R1′、B′和A'，則被測放大器的增益為
；被測放大器的輸入匹配為
；
步驟3：關閉第一信號源，打開第二信號源；通過第二信號源激勵被測放大器的冷態反射函式特性，此時記R2接收機和B接收機讀數分別為R2”和B”，被測放大器的冷態反射函式為
改善效果
《一種微波放大器熱態反射函式測試裝置及方法》與2016年7月之前的技術相比，該發明的反向輸入源(第二信號源)和正向輸入源(第一信號源)的頻率相同，比頻偏法熱態參數測試更準確；不需要第一信號源和第二信號源兩個源鎖定相位並進行相位旋轉，因此硬體要求低，測試過程更簡單。
附圖說明
圖1為《一種微波放大器熱態反射函式測試裝置及方法》一種微波放大器熱態反射函式測試裝置的硬體原理圖。
圖1
技術領域
《一種微波放大器熱態反射函式測試裝置及方法》屬於測試領域，具體涉及一種微波放大器熱態反射函式測試裝置及方法。
權利要求
1.《一種微波放大器熱態反射函式測試裝置及方法》其特徵在於：包括頻率參考模組、第一信號源、第二信號源、本振源、接收機、耦合器、環形器以及負載；所述頻率參考模組，被配置為用於為第一信號源、第二信號源和本振源提供參考頻率信號；所述第一信號源，被配置為用於為被測放大器提供激勵信號；所述第二信號源，被配置為用於為被測放大器提供反向激勵信號；所述本振源，被配置為用於為接收機提供本振信號；所述接收機，包括用於測試第一信號源的輸出信號的R1接收機、用於測試被測放大器的正向反射信號的A接收機、用於測試第二信號源的輸出信號的R2接收機以及用於測試被測放大器的輸出信號以及反向反射信號的B接收機；
所述接收機主要由混頻模組、A/D採樣模組以及中頻處理模組組成；所述混頻模組，被配置為用於將進入接收機的信號與本振源產生的本振信號進行混頻輸出中頻信號；所述A/D採樣模組，被配置為用於將中頻信號進行採樣轉換成數位訊號；所述中頻處理模組，被配置為用於處理數位訊號，計算接收信號的幅度和相位；所述耦合器，包括第一耦合器、第二耦合器和第三耦合器；所述第一耦合器，被配置為用於從第一信號源的激勵信號耦合部分信號送入R1接收機，以及從被測放大器的正向反射信號耦合部分信號送入A接收機；
所述第二耦合器，被配置為用於從第二信號源的反向激勵信號耦合部分信號送入R2接收機；所述第三耦合器，被配置為用於從被測放大器的輸出信號以及反向反射信號耦合部分信號送入B接收機；所述環形器，被配置為用於將被測放大器的輸出信號以及反向反射信號載入至負載，並將第二信號源輸出的反向激勵信號載入至被測放大器的輸出端；所述負載，被配置為用於吸收被測放大器的輸出信號和反向反射信號；頻率參考模組為第一信號源、第二信號源和本振源提供參考頻率信號；第一信號源輸出激勵信號，其中一小部分激勵信號經過第一耦合器的耦合進入R1接收機，大部分激勵信號經過被測放大器的輸入端進入被測放大器，其中產生的正向反射信號經過被測放大器的輸入端輸出，經過第一耦合器的耦合進入A接收機，產生的輸出信號經過被測放大器的輸出端輸出，其中一小部分輸出信號經過第三耦合器的耦合進入B接收機，大部分輸出信號經過環形器載入至負載被負載吸收；
第二信號源輸出反向激勵信號，其中一小部分反向激勵信號經過第二耦合器的耦合進入R2接收機，大部分反向激勵信號經過環形器、第三耦合器、被測放大器的輸出端進入被測放大器，產生的反向反射信號和輸出信號經過被測放大器的輸出端輸出，其中一小部分反向反射信號及輸出信號經過第三耦合器的耦合進入B接收機，大部分反向反射信號及輸出信號經過環形器載入至負載被負載吸收；進入R1接收機、R2接收機、A接收機和B接收機中的信號分別與本振源產生的本振信號經過混頻模組的混頻輸出中頻信號至A/D採樣模組，A/D採樣模組將中頻信號進行採樣轉換成數位訊號輸出至中頻處理模組；中頻處理模組對數位訊號進行處理，計算處接收信號的幅度和相位。
2.一種微波放大器熱態反射函式測試方法，其特徵在於：採用如權利要求1所述的一種微波放大器熱態反射函式測試裝置，按照如下步驟進行：步驟1：校準R1接收機、R2接收機、A接收機和B接收機；步驟2：打開第一信號源、關閉第二信號源；通過第一信號源激勵被測放大器的傳輸特性，此時記R1接收機和B接收機讀數分別為R1′和B′，設被測放大器的輸出回響向量為X′，此時B′＝X′；步驟3：保持第一信號源工作，打開第二信號源，此時記R1接收機、R2接收機和B接收機的讀數分別為R1、R2和B，設此時放大器的輸出回響矢量為X，那么有：
X+HotS22*R2＝B (1)；
其中，HotS22為熱態反射函式，HotS22*R2為反向反射信號值；
步驟4：對公式(1)進行變換，得
因為X/R1＝X′/R1′，則熱態反射函式HotS22為：
此外，該發明還提到一種微波放大器增益、輸入匹配及冷態反射函式的測試方法，該方法採用如上所述的一種微波放大器熱態反射函式測試裝置，包括如下步驟：
步驟1：校準R1接收機、R2接收機、A接收機和B接收機；
步驟2：打開第一信號源、關閉第二信號源；通過第一信號源激勵被測放大器的增益和輸入匹配特性，此時記R1接收機、B接收機和A接收機的讀數分別為R1′、B′和A'，則被測放大器的增益為；被測放大器的輸入匹配為；
步驟3：關閉第一信號源，打開第二信號源；通過第二信號源激勵被測放大器的冷態反射函式特性，此時記R2接收機和B接收機讀數分別為R2”和B”，被測放大器的冷態反射函式為
實施方式
- 實施例1
《一種微波放大器熱態反射函式測試裝置及方法》包括頻率參考模組、第一信號源、第二信號源、本振源、接收機、耦合器、環形器以及負載；
所述頻率參考模組，被配置為用於為第一信號源、第二信號源和本振源提供參考頻率信號；
所述第一信號源，被配置為用於為被測放大器提供激勵信號；
所述第二信號源，被配置為用於為被測放大器提供反向激勵信號；
所述本振源，被配置為用於為接收機提供本振信號；
所述接收機，包括用於測試第一信號源的輸出信號的R1接收機、用於測試被測放大器的正向反射信號的A接收機、用於測試第二信號源的輸出信號的R2接收機以及用於測試被測放大器的輸出信號以及反向反射信號的B接收機；
所述接收機主要由混頻模組、A/D採樣模組以及中頻處理模組組成；
所述混頻模組，被配置為用於將進入接收機的信號與本振源產生的本振信號進行混頻輸出中頻信號；
所述A/D採樣模組，被配置為用於將中頻信號進行採樣轉換成數位訊號；
所述中頻處理模組，被配置為用於處理數位訊號，計算接收信號的幅度和相位；
所述耦合器，包括第一耦合器、第二耦合器和第三耦合器；
所述第一耦合器，被配置為用於從第一信號源的激勵信號耦合部分信號送入R1接收機，以及從被測放大器的正向反射信號耦合部分信號送入A接收機；
所述第二耦合器，被配置為用於從第二信號源的反向激勵信號耦合部分信號送入R2接收機；
所述第三耦合器，被配置為用於從被測放大器的輸出信號以及反向反射信號耦合部分信號送入B接收機；
所述環形器，被配置為用於將被測放大器的輸出信號以及反向反射信號載入至負載，並將第二信號源輸出的反向激勵信號載入至被測放大器的輸出端；
所述負載，被配置為用於吸收被測放大器的輸出信號和反向反射信號；
頻率參考模組為第一信號源、第二信號源和本振源提供參考頻率信號；
第一信號源輸出激勵信號，其中一小部分激勵信號經過第一耦合器的耦合進入R1接收機，大部分激勵信號經過被測放大器的輸入端進入被測放大器，其中產生的正向反射信號經過被測放大器的輸入端輸出，經過第一耦合器的耦合進入A接收機，產生的輸出信號經過被測放大器的輸出端輸出，其中一小部分輸出信號經過第三耦合器的耦合進入B接收機，大部分輸出信號經過環形器載入至負載被負載吸收；
第二信號源輸出反向激勵信號，其中一小部分反向激勵信號經過第二耦合器的耦合進入R2接收機，大部分反向激勵信號經過環形器、第三耦合器、被測放大器的輸出端進入被測放大器，產生的反向反射信號和輸出信號經過被測放大器的輸出端輸出，其中一小部分反向反射信號及輸出信號經過第三耦合器的耦合進入B接收機，大部分反向反射信號及輸出信號經過環形器載入至負載被負載吸收；
進入R1接收機、R2接收機、A接收機和B接收機中的信號分別與本振源產生的本振信號經過混頻模組的混頻輸出中頻信號至A/D採樣模組，A/D採樣模組將中頻信號進行採樣轉換成數位訊號輸出至中頻處理模組；中頻處理模組對數位訊號進行處理，計算處接收信號的幅度和相位。
- 實施例2
在上述實施例的基礎上，該發明還提到一種微波放大器熱態反射函式測試方法，用於進行微波器部件熱態反射函式快速測試，按照如下步驟進行：
步驟1：校準R1接收機、R2接收機、A接收機和B接收機；
步驟2：打開第一信號源、關閉第二信號源；通過第一信號源激勵被測放大器的傳輸特性，此時記R1接收機和B接收機讀數分別為R1′和B′，設被測放大器的輸出回響向量為X′，此時B′＝X′；
步驟3：保持第一信號源工作，打開第二信號源，此時記R1接收機、R2接收機和B接收機的讀數分別為R1、R2和B，設此時放大器的輸出回響矢量為X，那么有：
X+HotS22*R2＝B(1)；
其中，HotS22為熱態反射函式，HotS22*R2為反向反射信號值；
步驟4：對公式(1)進行變換，得
因為X/R1＝X′/R1′，則熱態反射函式HotS22為：
此外，該發明還提到一種微波放大器增益、輸入匹配及冷態反射函式的測試方法，該方法採用如上所述的一種微波放大器熱態反射函式測試裝置，包括如下步驟：
步驟1：校準R1接收機、R2接收機、A接收機和B接收機；
步驟2：打開第一信號源、關閉第二信號源；通過第一信號源激勵被測放大器的增益和輸入匹配特性，此時記R1接收機、B接收機和A接收機的讀數分別為R1′、B′和A'，則被測放大器的增益為；被測放大器的輸入匹配為；
步驟3：關閉第一信號源，打開第二信號源；通過第二信號源激勵被測放大器的冷態反射函式特性，此時記R2接收機和B接收機讀數分別為R2”和B”，被測放大器的冷態反射函式為
榮譽表彰
2020年7月17日，《一種微波放大器熱態反射函式測試裝置及方法》獲得安徽省第七屆專利獎銀獎。
