行波管螺旋线冷参数自动测试系统的研究

摘要

螺旋线行波管作为一种重要的微波电子器件，具有宽频带、高增益、大动态范围和低噪声等优点，在现代电子对抗，雷达，通信，微弱信号接收等领域被广泛使用。低噪声中小功率的行波管是一种重要的、应用非常广泛的行波管，一般采用螺旋线慢波结构。色散特性和耦合阻抗是螺旋线行波管慢波结构非常关键的两个冷参数，在很大程度上影响着整个行波管的性能。色散特性决定了行波管的工作电压、频带宽度，耦合阻抗的大小决定了行波管的增益以及工作效率。对这两个冷参数的测量不管是在管子设计研制阶段还是在生产线质量检测阶段都占有重要地位。因此，研制一套实用的、方便的行波管螺旋线冷参数自动化测试系统对于提高行波管的研制水平和批量生产来讲具有重要的意义。
　　本论文首先对国内外行波管螺旋线冷参数测试的研究现状做了深入了解，分析了色散和耦合阻抗的测试原理，综合比较了不同测试方法的优劣。在现有实验条件下，根据系统技术指标要求和自动化测试的特点确定了本冷测系统采用的测试方法。
　　其次，设计和组建了一个由螺旋线运动子系统、机械固定装置子系统、数据采集子系统以及测量控制和数据处理子系统组成的系统测试平台。对平台的结构布局进行了整体规划，研制了系统的固定支架和测量夹具，设计制作了耦合探针及移动平台等，完成了测试平台不同子系统间硬件接口的设计连接。
　　再次，在VC环境下开发了系统自动化测试软件。实现了计算机对电控平移台的自动控制，利用GPIB接口和矢量网络分析仪进行通信，从而完成样品的自动测试和数据处理。该软件用户界面美观，测试功能完善，最终结果以图形和数据列表形式显示及存储。在硬件平台和软件系统的基础上，组建了6~18GHz行波管螺旋线冷参数自动测试系统。
　　最后，对两个均匀螺旋线样品进行了实测，将测试结果与专用CAD软件的计算结果进行了比较分析，并对测量误差进行了分析。实验结果表明本系统的实测数据与管子的仿真数据比较吻合，系统测试稳定，重复性和一致性较好。

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第一章 引言

1.1 行波管概述

1.2 螺旋线行波管慢波结构的冷参量

1.3 课题研究的背景及意义

1.4 慢波结构理论及冷测的研究现状

1.5 本论文的主要工作

1.6 本论文的结构安排

第二章 冷参量测试原理研究

2.1 慢波系统的色散和耦合阻抗

2.2 色散测试原理

2.3 耦合阻抗测试原理

2.4 本系统冷参数测试方法

第三章 系统测试平台的设计和组建

3.1 螺旋线运动子系统

3.2 机械固定装置子系统

3.3 数据采集子系统

3.4 测量控制和数据处理子系统

3.5 测试系统硬件平台的组建

第四章 测试软件的开发

4.1 软件的编程和运行环境

4.2 测试软件总体设计

4.3 测试软件各模块设计

4.4 测试步骤流程

4.5 系统调试问题总结

第五章 测试结果与误差分析

5.1 样品1的实测结果比较

5.2 样品2的测试结果比较

5.3 测量误差分析

第六章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果