[发明专利]行波管慢波系统色散特性的自动化测试系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动化测试系统及其方法，尤其是一种行波管慢波系统色散特性的自动化测试系统及其方法。

背景技术

行波管是靠连续调制电子注的速度来实现放大功能的微波电子管。行波管的慢波系统是行波管的核心部件，它将电磁波的相速变慢，使其降到和电子束的运动速度基本相同，让电子和电磁波充分交换能量，实现信号放大。色散特性表征电磁波的相速v_p与频率f(或波长λ)之间的关系，是慢波系统的重要特性参量，对实际研究工作有着重要的指导意义。但是，这种直接表示电磁波相速v_p与频率f(或波长λ)的关系有时并不是很方便，这种表示方法不能直接得出波的群速v_g与波长λ之间的关系，也不能了解群速v_g与相速v_p之间的关系，为了更加直观的表述，这里色散特性采用布里渊图的表示方法，表示为相移β和频率f之间的关系。

测量慢波系统的色散特性首先所要面临的困难是探测装置本身对慢波结构特性的影响，所以如何尽量排除各种误差，保证测量的精度，提高测量的可信赖性，就成了亟待解决的难题。传统测试系统，通过手动调整的方式来调整探头的位置，调整的过程中容易引起探针位置的偏移和定位不准，不断移动测量给后续计算带来相当大的累计误差。要得出相移β和频率f曲线需要大量的数据，单次移动距离越短，测量点数越多，测试结果越精确，而传统测试系统无法保证这样的数据量，从而得出的结果不精确。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种行波管慢波系统色散特性的自动化测试系统及其方法，以解决现有测试系统测量结果不精确的问题。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

行波管慢波系统色散特性的自动化测试系统，其结构特点是，包括测试工作台及其伺服控制系统、矢量网络分析仪和内设测试软件的工控机；所述测试工作台的台面一端固定设置有与所述测试工作台固定连接的固定架，测试工作台的台面另一端固定设置有可在测试工作台上滑动的滑动圆盘；所述固定架上固定设置有螺旋线慢波系统和能量耦合器；所述滑动圆盘上设置有测量探针，所述测量探针的一端固定于所述滑动圆盘上，所述测量探针的另一端作为测量探头插入所述慢波系统的螺旋线所围成的圆柱形空腔之内；所述能量耦合器通过第一电缆与所述矢量网络分析仪的测试信号输出端口相连接；所述测量探针通过第二电缆与所述矢量网络分析仪的测量信号输入端口相连接；所述矢量网络分析仪和伺服控制系统均与工控机相连接。

本发明的自动化测试系统的结构特点也在于：

所述测量探针包括六角螺帽形的标准接头、圆筒形铜制外壳、绝缘层、衰减镀层和金属内芯；所述圆筒形铜制外壳的第一端与标准接头相固定连接，所述金属内芯设于所述圆筒形铜制外壳的内腔之中，所述绝缘层设置于所述金属内芯与圆筒形铜制外壳之间；所述衰减镀层设置于所述圆筒形铜制外壳远离标准接头的第二端的外周面上；所述金属内芯的端部伸出圆筒形铜制外壳和绝缘层之外2mm～5mm。

本发明还提供了一种测试方法，其操作步骤如下：

a.对位于测试工作台两端的固定架和滑动圆盘的中心进行校准，使得固定架和滑动圆盘的中心线位于同一条水平直线上；将慢波系统和测量探针分别固定于所述固定架和滑动圆盘之上；将测量探针伸入至所述慢波系统的螺旋线所围成的圆柱形空腔之内，使得测量探针的测量探头位于所需测量之处；

b.启动工控机，接通测试工作台的伺服控制系统的电源，工控机通过其内部设置的多轴运动控制卡向伺服控制系统的伺服电机发出控制信号，由伺服控制系统的伺服电机驱动测试工作台；

c.运行工控机内设置的测试软件，由测试软件导入校准文件；

d.通过测试软件选择相位及幅值测量，设置伺服控制系统的控制参数；控制参数包括电机步进长度及步进次数、电延时及平滑度等；

e.滑动圆盘在伺服电机的驱动下在测试工作台上移动，使得测量探针沿着慢波系统的螺旋线的轴向移动；测量探针每到达一个位置，工控机通知矢量网络分析仪进行该位置的相位及幅值的测量；

f.每次测量完成后，矢量网络分析仪将测量数据传送给工控机，工控机接收数据并存储，由工控机内的测试软件对获得的数据进行分析和处理，获得慢波系统的色散特性参数；