[发明专利]微放电效应检测顶底电平可调的脉冲基带发生装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种脉冲基带发生装置，还涉及一种脉冲基带发生方法。

背景技术

微放电效应又称二次电子倍增效应，是指在真空条件下，自由电子在外加射频场的加速下，在两个金属表面间或单个介质表面上激发的二次电子发射与倍增效应，是一种真空谐振放电现象，是影响空间电子设备可靠性的一个十分重要的因素。

微放电效应主要发生在航天器以及航空临近空间的微波系统内。当前航天器大功率微波设备的峰值功率量级已经达到了kW级以上，伴随着功率量级的不断提高，首当其冲要解决的一个重要问题就是大功率微波器部件在真空环境下固有的微放电效应。若大功率微波器部件的微放电阈值未满足要求，其在自身结构尺寸、微波频率、电磁场强度、材料表面二次电子发射系数等参数满足一定条件时，产生的微放电现象会造成微波系统增益下降、传输性能变坏、信号噪声增大，使微波系统不能正常工作。某种情况下，微放电现象会造成微波器部件的介质材料、粘接剂等出气，形成局部低真空条件，这时微波电场可能使低真空环境的气体分子电离，产生功率击穿、电弧放电等低气压放电现象，产生的高温强电离效应会烧坏微波系统，工作寿命提前结束，使航天器出现彻底失效的灾难性故障。因此航天大功率微波器部件载荷在研制、生产到使用每个环节都要做真空微放电的试验测试，以验证微放电阈值是否满足实际工作要求，保证系统在轨运行的正常性。

航天器大功率微波器部件载荷的微放电效应检测需要为被测件输入顶底功率可调的脉冲激励信号。传统上脉冲调制信号的产生是依靠一选二电子开关实现，具体原理如图1所示，输入为连续波信号，电子开关在脉冲基带信号的控制下反复切换通道实现调制输出，脉冲基带信号为TTL或CMOS高低电平信号。

现阶段微放电效应检测中顶底功率可调的脉冲调制信号的实现原理如图2所示，是在传统脉冲调制的基础上改进实现的，调制单元控制信号除了普通脉冲基带信号外，还增加了可调衰减器衰减量数控信号。根据试验要求所规定的脉冲调制信号顶底功率比值，衰减量数控信号发生器产生两组数字编码，对两个衰减器进行设置，衰减器衰减量设置完成后，脉冲发生器输出脉冲基带信号控制两个电子开关进行切换，两种控制信号相结合共同构成完整的基带控制信号。

如图3所示，现阶段调制单元控制信号的产生都在FPGA中实现，主要由两部分构成：

(1)普通脉冲信号的产生：由脉冲周期计数器、脉宽计数器及脉宽细调单元实现，脉冲信号产生后在普通脉冲信号调理电路中进行整形、驱动补偿后控制电子开关动作；

(2)衰减量控制编码的产生：在主控制器的控制下，在FPGA内部进行衰减量控制编码后并行输出，之后经衰减量控制编码缓冲电路进行功率驱动后至可调衰减器。

现阶段脉冲调制单元的控制信号是由普通脉冲信号和衰减量控制编码组合实现的，并非单纯的脉冲基带信号，使用时要先产生衰减量控制编码，设置衰减器衰减量，两个衰减器衰减量差值满足试验要求后，触发脉冲发生器输出脉冲，控制开关周期性切换，因此在操作上需要分步骤、排次序，增加了测试复杂度。

发明内容

为解决现有技术的缺陷和不足，依据微波器部件载荷的微放电效应检测要求，本发明提供了一种用于微放电效应检测的顶底电平可调的脉冲基带发生装置与方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种微放电效应检测顶底电平可调的脉冲基带发生装置，包括：线性调制信号发生电路、D/A转换器、衰减量线性控制驱动电路和电控衰减器，其中，线性调制信号发生电路由FPGA实现，线性调制信号发生电路包括窄脉冲信号发生单元和顶底电平编码单元，窄脉冲信号发生单元、顶底电平编码单元、D/A转换器和衰减量线性控制驱动电路产生脉冲基带信号；

所述窄脉冲信号发生单元包括脉冲周期计数器、脉宽计数器及脉宽细调模块，主控制器从人机交互界面获取脉冲参数后，控制窄脉冲信号发生单元产生相应的普通窄脉冲基带信号，输入至顶底电平编码单元；

主控制器获取脉冲调制信号顶部功率设置值、顶部功率与底部功率之比设置值，控制顶底电平编码单元产生相应脉冲信号顶部电平值与底部电平值两组数字编码，在普通脉冲信号的触发下周期性输出，在D/A转换器进行数模转换，输出完整的模拟脉冲基带信号；

衰减量线性控制驱动电路将D/A转换器输出的模拟脉冲基带信号调理后，输入至电控衰减器控制端，控制电控衰减器在两个衰减量之间周期性切换。

可选地，所述两组数字编码分别在窄脉冲信号上升沿与下降沿的触发下输出至D/A转换器。