毫米波自由振蕩源自動測試系統及測試方法
【專利摘要】本發明提供一種毫米波自由振蕩源自動測試系統及測試方法，其中，所述毫米波自由振蕩源自動測試系統至少包括：待測毫米波自由振蕩源；直流電壓源，連接于所述待測毫米波自由振蕩源；定向耦合器，其輸入端口連接于所述待測毫米波自由振蕩源；衰減器，連接于所述定向耦合器的耦合輸出端口；混頻器，連接于所述衰減器；頻譜分析儀，連接于所述混頻器；功率傳感器，連接于所述定向耦合器的直通輸出端口；功率計，連接于所述功率傳感器。本發明能夠通過單次連接就可以實現毫米波自由振蕩源多個性能參數同步測試，并能同步保存測試數據以便后續處理，可實現毫米波全頻段內毫米波自由振蕩源輸出頻率、輸出功率、直流功耗的自動化測試。
【專利說明】毫米波自由振蕩源自動測試系統及測試方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及毫米波測試【技術領域】，特別是涉及一種毫米波自由振蕩源自動測試系 統及測試方法。
【背景技術】
[0002] 毫米波具有良好的大氣穿透特性以及豐富的頻譜資源，在通信、制導、雷達、臨床 醫學等領域具有重大意義和應用前景。毫米波自由振蕩源是毫米波通信系統核心，它的輸 出頻率、相位噪聲、線性度以及調諧特性的優劣關乎整個通信系統的性能。
[0003] 目前國內毫米波自動測試手段缺乏：一方面毫米波段測試儀器成本高，有些毫米 波頻段缺少現成的測試與測量儀器；另一方面目前的測試通常是手工測試，對毫米波自由 振蕩源的測試需要多次連接分步測試，都是通過操作面板按鍵進行操作并且需要人工記錄 數據，測試非常繁瑣且精度不高，后續的數據處理也很麻煩。
【發明內容】
[0004] 鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種毫米波自由振蕩源自 動測試系統及測試方法，通過單次連接就可以實現毫米波自由振蕩源多個性能參數同步測 試，并能同步保存測試數據以便后續處理，用于解決現有技術中對毫米波自由振蕩源的測 試手段和測試設備缺乏的問題。
[0005] 為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種毫米波自由振蕩源自動測試系 統，其中，所述毫米波自由振蕩源自動測試系統至少包括：
[0006] 待測毫米波自由振蕩源，用于產生待測毫米波信號；
[0007] 直流電壓源，連接于所述待測毫米波自由振蕩源，用于向所述待測毫米波自由振 蕩源輸入供其穩定工作的供電電壓和控制其產生不同頻率及功率的待測毫米波信號的調 諧電壓；
[0008] 定向耦合器，其輸入端口連接于所述待測毫米波自由振蕩源，用于將所述待測毫 米波信號分流為兩路待測毫米波信號；其中，第一路待測毫米波信號由所述定向耦合器的 耦合輸出端口輸出，第二路待測毫米波信號由所述定向耦合器的直通輸出端口輸出；
[0009] 衰減器，連接于所述定向耦合器的耦合輸出端口，用于將由所述定向耦合器的耦 合輸出端口輸出的第一路待測毫米波信號進行功率衰減后輸出；
[0010] 混頻器，連接于所述衰減器，用于將功率衰減后的第一路待測毫米波信號混頻輸 出；
[0011] 頻譜分析儀，連接于所述混頻器，用于對混頻后的第一路待測毫米波信號進行頻 譜分析，捕獲所述第一路待測毫米波信號的頻率，以完成對所述待測毫米波自由振蕩源的 輸出頻率測試；
[0012] 功率傳感器，連接于所述定向耦合器的直通輸出端口，用于將由所述定向耦合器 的直通輸出端口輸出的第二路待測毫米波信號的功率轉換為直流信號輸出；
[0013] 功率計，連接于所述功率傳感器，用于檢測所述直流信號，以完成對所述待測毫米 波自由振蕩源的輸出功率測試。
[0014] 優選地，所述毫米波自由振蕩源自動測試系統還包括：
[0015] GPIB總線，用于連接所述直流電壓源、所述頻譜分析儀和所述功率計；
[0016] GPIB-USB控制卡，連接于所述GPIB總線，用于通過所述GPIB總線將已設置的相應 參數分別置入所述直流電壓源、所述頻譜分析儀和所述功率計中，并通過所述GPIB總線從 所述直流電壓源、所述頻譜分析儀和所述功率計中分別獲取所述待測毫米波自由振蕩源的 工作電壓和電流測試數據、所述待測毫米波自由振蕩源的輸出頻率和輸出功率測試數據；
[0017] 主控計算機，連接于所述GPIB-USB控制卡，用于分別設置所述直流電壓源、所述 頻譜分析儀和所述功率計的參數，觸發所述直流電壓源、所述頻譜分析儀和所述功率計，讀 取并顯示各測試數據，以及對各測試數據進行管理、保存和處理。
[0018] 優選地，所述直流電壓源的參數至少包括：所述調諧電壓的起始電壓、終止電壓和 步長；所述頻譜分析儀的參數至少包括：中心頻率、頻率步進、帶寬、分辨率帶寬和視頻帶 寬；所述功率計的參數至少包括：與所選擇的適合所述待測毫米波信號頻段的功率傳感器 對應的校準表。
[0019] 優選地，所述待測毫米波自由振蕩源為壓控振蕩器，或者由壓控振蕩器和與所述 壓控振蕩器連接的控制環路構成的倍頻器。
[0020] 本發明還提供一種采用如上所述的毫米波自由振蕩源自動測試系統的毫米波自 由振蕩源測試方法，其中，所述毫米波自由振蕩源測試方法至少包括：
[0021] 步驟S1，由所述直流電壓源向待測毫米波自由振蕩源輸入供其穩定工作的供電電 壓和控制其產生不同頻率和功率的待測毫米波信號的調諧電壓，由所述待測毫米波自由振 蕩源產生受所述調諧電壓的當前電壓控制的待測毫米波信號；
[0022] 步驟S2,由定向耦合器將所述待測毫米波信號分流為兩路待測毫米波信號；其 中，第一路待測毫米波信號由所述定向耦合器的耦合輸出端口輸出，第二路待測毫米波信 號由所述定向f禹合器的直通輸出端口輸出；
[0023] 步驟S3,由衰減器將由所述定向耦合器的耦合輸出端口輸出的第一路待測毫米波 信號進行功率衰減后輸出，由混頻器將功率衰減后的第一路待測毫米波信號混頻輸出，由 頻譜分析儀對混頻后的第一路待測毫米波信號進行頻譜分析，捕獲所述第一路待測毫米波 信號的頻率，以完成對所述待測毫米波自由振蕩源的輸出頻率測試；
[0024] 步驟S4,由功率傳感器將由所述定向耦合器的直通輸出端口輸出的第二路待測毫 米波信號的功率轉換為直流信號輸出，由所述功率計檢測所述直流信號，以完成對所述待 測毫米波自由振蕩源的輸出功率測試。
[0025] 優選地，在所述步驟S1之前，所述毫米波自由振蕩源測試方法還包括：
[0026] 步驟S0,由主控計算機分別設置直流電壓源、頻譜分析儀和功率計的參數，由 GPIB-USB控制卡通過GPIB總線將已設置的相應參數分別置入所述直流電壓源、所述頻譜 分析儀和所述功率計中，然后由主控計算機觸發所述直流電壓源、所述頻譜分析儀和所述 功率計。
[0027] 優選地，所述步驟S0至少包括如下步驟：
[0028] 步驟S01，由所述主控計算機根據測試頻段需求設置所述直流電壓源的調諧電壓 的起始電壓、終止電壓和步長，由GPIB-USB控制卡通過GPIB總線將所述直流電壓源的相應 參數置入所述直流電壓源中；其中，所述調諧電壓適于根據其步長從起始電壓逐步增加到 終止電壓，以控制所述待測毫米波自由振蕩源產生不同頻率和功率的待測毫米波信號，從 而使所述待測毫米波自由振蕩源具有與所述調諧電壓的電壓變化范圍相應的輸出頻率和 輸出功率范圍；
[0029] 步驟S02,初始所述化頻譜分析儀，由所述主控計算機設置所述頻譜分析儀的中心 頻率、頻率步進、帶寬、分辨率帶寬和視頻帶寬，由GPIB-USB控制卡通過GPIB總線將所述頻 譜分析儀的相應參數置入所述頻譜分析儀中；
[0030] 步驟S03,根據所述待測毫米波信號頻段選擇適合的功率傳感器，由主控計算機設 置所述功率計的與所選擇的功率傳感器對應的校準表，由GPIB-USB控制卡通過GPIB總線 將所述功率計的相應參數置入所述功率計中；
[0031] 步驟S04,由主控計算機觸發所述直流電壓源、所述頻譜分析儀和所述功率計。
[0032] 優選地，所述步驟S3至少包括如下步驟：
[0033] 步驟S31，由衰減器將由所述定向耦合器的耦合輸出端口輸出的第一路待測毫米 波信號進行功率衰減后輸出；
[0034] 步驟S32,由混頻器將功率衰減后的第一路待測毫米波信號混頻輸出；
[0035] 步驟S33,由頻譜分析儀對混頻后的第一路待測毫米波信號進行第一次頻譜分析， 并第一次捕獲所述第一路待測毫米波信號的頻率；
[0036] 步驟S34,在其他參數設置不變的情況下，由主控計算機根據第一次捕獲到的所述 第一路待測毫米波信號的頻率再次設置所述頻譜分析儀的中心頻率、帶寬、分辨率帶寬和 視頻帶寬，由所述頻譜分析儀對混頻后的第一路待測毫米波信號進行第二次頻譜分析，并 第二次捕獲所述第一路待測毫米波信號的頻率，以完成對所述待測毫米波自由振蕩源的輸 出頻率測試；
[0037] 其中，由主控計算機再次設置的所述頻譜分析儀的帶寬小于由主控計算機首次設 置的所述頻譜分析儀的帶寬，第二次捕獲到的所述第一路待測毫米波信號的頻率為所述待 測毫米波自由振蕩源的輸出頻率測試數據。
[0038] 優選地，在所述步驟S4之后，所述毫米波自由振蕩源測試方法還包括：
[0039] 步驟S5,由GPIB-USB控制卡通過GPIB總線從所述直流電壓源、所述頻譜分析儀和 所述功率計中分別獲取所述待測毫米波自由振蕩源的工作電壓和電流測試數據、所述第一 路待測毫米波信號的頻率測試數據和所述第二路待測毫米波信號的功率測試數據，由主控 計算機讀取并顯示各測試數據，以及對各測試數據進行管理、保存和處理，從而能測得與所 述調諧電壓的電壓變化范圍對應的所述待測毫米波自由振蕩源的輸出頻率范圍和輸出功 率范圍。
[0040] 優選地，在所述步驟S5之后，所述毫米波自由振蕩源測試方法還包括：
[0041] 步驟S6,由主控計算機根據所述待測毫米波自由振蕩源的工作電壓和電流測試數 據，計算所述待測毫米波自由振蕩源的直流功耗；其中，所述待測毫米波自由振蕩源的直流 功耗為所述待測毫米波自由振蕩源的工作電壓和電流測試數據之乘積。
[0042] 優選地，所述待測毫米波自由振蕩源為壓控振蕩器，或者由壓控振蕩器和與所述 壓控振蕩器連接的控制環路構成的倍頻器。
[0043] 如上所述，本發明的毫米波自由振蕩源自動測試系統及測試方法，具有以下有益 效果：本發明設計了毫米波自由振蕩源自動測試設備和測試方法，能夠通過單次連接就可 以實現毫米波自由振蕩源多個性能參數同步測試，并能同步保存測試數據以便后續處理， 實現了對毫米波自由振蕩源的自動測試，克服了傳統手工測試效率低、精度差、不同步的缺 點，可實現毫米波全頻段內毫米波自由振蕩源輸出頻率、輸出功率、直流功耗的自動化測 試。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0044] 圖1顯示為本發明第一實施方式的毫米波自由振蕩源自動測試系統的結構示意 圖。
[0045] 圖2顯示為本發明第二實施方式的毫米波自由振蕩源測試方法的流程示意圖。
[0046] 元件標號說明
[0047] 1 待測毫米波自由振蕩源
[0048] 2 直流電壓源
[0049] 3 定向稱合器
[0050] 4 衰減器
[0051] 5 混頻器
[0052] 6 頻譜分析儀
[0053] 7 功率傳感器
[0054] 8 功率計
[0055] 9 GPIB 總線
[0056] 10 GPIB-USB 控制卡
[0057] 11 主控計算機
[0058] S0 ?S6 步驟
【具體實施方式】
[0059] 以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書 所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實 施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離 本發明的精神下進行各種修飾或改變。
[0060] 請參閱圖1，本發明第一實施方式涉及一種毫米波自由振蕩源自動測試系統。需要 說明的是，本實施方式中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅 顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實 施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。
[0061] 本實施方式的毫米波自由振蕩源自動測試系統至少包括：
[0062] 待測毫米波自由振蕩源1，用于產生待測毫米波信號。
[0063] 直流電壓源2,連接于待測毫米波自由振蕩源1，用于向待測毫米波自由振蕩源1 輸入供其穩定工作的供電電壓和控制其產生不同頻率及功率的待測毫米波信號的調諧電 壓。供電電壓能夠實現對待測毫米波自由振蕩源1直流偏置的穩定供給。待測毫米波自由 振蕩源1受到調諧電壓的當前電壓的控制能夠產生與調諧電壓的當前電壓相應的待測毫 米波信號。
[0064] 定向耦合器3,其輸入端口連接于待測毫米波自由振蕩源1，用于將待測毫米波信 號分流為兩路待測毫米波信號；其中，第一路待測毫米波信號由定向耦合器3的耦合輸出 端口輸出，第二路待測毫米波信號由定向耦合器3的直通輸出端口輸出。待測毫米波信號 被定向耦合器3"分流"，其中，第一路待測毫米波信號（定向耦合器3的耦合輸出端口輸出 信號）將對待測毫米波信號進行"取樣"（定向耦合器3的耦合度為10dB左右，可以忽略信 號的損耗），該"取樣"信號將作為衰減器4的輸入信號；而第二路待測毫米波信號（定向耦 合器3的直通輸出端口輸出信號）在理想情況下將實現對待測毫米波信號的無損輸出，即 作為功率傳感器7的輸入信號。
[0065] 衰減器4,連接于定向f禹合器3的f禹合輸出端口，用于將由定向f禹合器3的f禹合輸 出端口輸出的第一路待測毫米波信號進行功率衰減后輸出。本實施方式中的衰減器4是 一種精密可變衰減器4,能夠實現對定向耦合器3的耦合輸出端口輸出的第一路待測毫米 波信號進行適當的功率衰減，功率衰減后的第一路待測毫米波信號作為混頻器5的輸入信 號。衰減器4能夠防止混頻器5的輸入功率超過混頻器5可承受輸入功率的絕對最大值， 例如，衰減器4的衰減量為-20dB，而混頻器5最大可承受輸入功率為-10dBm。
[0066] 混頻器5,連接于衰減器4,用于將功率衰減后的第一路待測毫米波信號混頻輸 出。實際上，功率衰減后的第一路待測毫米波信號為混頻器5的一個輸入頻率，而混頻器5 與頻譜分析儀6相連，能夠直接接收頻譜分析儀6的本振頻率，將其作為混頻器5的另一個 輸入頻率。混頻器5將這兩個輸入頻率倍增并通過線性組合后再輸入到頻譜分析儀6中， 就能實現對待測毫米波信號的頻譜分析。本實施方式中，混頻器5采用諧波混頻器5,只需 要頻譜分析儀6提供較低的本振頻率即可實現足夠頻譜分析的混頻輸出信號。
[0067] 頻譜分析儀6,連接于混頻器5,用于對混頻后的第一路待測毫米波信號進行頻譜 分析，捕獲第一路待測毫米波信號的頻率，以完成對待測毫米波自由振蕩源1的輸出頻率 測試。頻譜分析儀6的本振頻率隨時間變化而變化，當本振頻率隨時間進行掃描時，頻譜分 析儀6的屏幕上就顯示出了混頻后的第一路待測毫米波信號的頻譜。從顯示的頻譜中能夠 捕獲第一路待測毫米波信號的頻率，該頻率即是待測毫米波自由振蕩源1的輸出頻率測試 數據。
[0068] 功率傳感器7,連接于定向f禹合器3的直通輸出端口，用于將由定向f禹合器3的直 通輸出端口輸出的第二路待測毫米波信號的功率轉換為直流信號輸出。
[0069] 功率計8,連接于功率傳感器7,用于檢測直流信號，以完成對待測毫米波自由振 蕩源1的輸出功率測試。功率計8與功率傳感器7是專門描述毫米波信號大小與毫米波信 號通過電子系統或是傳輸線時能量傳輸特性的量的計量工具。功率傳感器7可以作為功率 計8的探頭，能夠將由定向耦合器3的直通輸出端口在理想情況下無損輸出的待測毫米波 信號的功率，轉換為能夠供功率計8直接進行檢測的直流信號，該檢測結果即為待測毫米 波自由振蕩源1的輸出功率測試數據。
[0070] 在本實施方式中，毫米波自由振蕩源自動測試系統還包括：
[0071] GPIB總線9,用于連接直流電壓源2、頻譜分析儀6和功率計8。
[0072] GPIB-USB控制卡10,連接于GPIB總線9,用于通過GPIB總線9將已設置的相應參 數分別置入直流電壓源2、頻譜分析儀6和功率計8中，并通過GPIB總線9從直流電壓源 2、頻譜分析儀6和功率計8中分別獲取待測毫米波自由振蕩源1的工作電壓和電流測試數 據、待測毫米波自由振蕩源1的輸出頻率和輸出功率測試數據。
[0073] 主控計算機11，連接于GPIB-USB控制卡10，用于分別設置直流電壓源2、頻譜分析 儀6和功率計8的參數，觸發直流電壓源2、頻譜分析儀6和功率計8,讀取并顯示各測試數 據，以及對各測試數據進行管理、保存和處理。
[0074] GPIB-USB控制卡10能夠將任何帶USB端口的主控計算機11作為即插即用的GPIB 總線9控制器使用，并且最多可控制14臺可編程GPIB儀器。主控計算機11作為人機交互 終端，通過執行測試程序能夠實現對待測毫米波自由振蕩源1進行自動測試、故障診斷、測 試數據處理、存儲、分析、傳輸，并以適當方式顯示或輸出測試數據。
[0075] 其中，直流電壓源2的參數至少包括：調諧電壓的起始電壓、終止電壓和步長；頻 譜分析儀6的參數至少包括：中心頻率、頻率步進、帶寬、分辨率帶寬和視頻帶寬；功率計8 的參數至少包括：與所選擇的適合待測毫米波信號頻段的功率傳感器對應的校準表。不同 待測毫米波信號的頻段采用不同的功率傳感器進行功率檢測，而不同的功率傳感器對應不 同的校準表，例如，校準表包括W8486A、V8486A、8487A等。功率計中存儲有對應多個功率傳 感器的多個校準表，可以采用主控計算機設置功率計的當前校準表，該當前校準表與所選 擇的適合待測毫米波信號頻段的功率傳感器對應，然后采用GPIB-USB控制卡10通過GPIB 總線9將功率計8的相應參數置入功率計8中，功率計8工作時就應用與所選擇的功率傳 感器7對應的校準表。
[0076] 對于待測毫米波自由振蕩源1來說，只需要對上述各參數進行適當配置，就可以 適用于各頻段的毫米波自由振蕩源的測試需求，從而實現了毫米波全頻段內的毫米波自由 振蕩源輸出頻率、輸出功率、直流功耗的自動化測試。
[0077] 待測毫米波自由振蕩源1為壓控振蕩器，或者由壓控振蕩器和與壓控振蕩器連接 的控制環路構成的倍頻器。例如，待測毫米波自由振蕩源1為由壓控振蕩器和與壓控振蕩 器連接的控制環路構成的W波段倍頻器，在接收到直流電壓源2輸入的調諧電壓后，W波段 倍頻器受到調諧電壓的控制產生W波段待測毫米波信號，其輸出頻率f0為輸入頻率Π 的 4倍。
[0078] 本發明的第二實施方式涉及一種毫米波自由振蕩源測試方法，采用第一實施方式 的毫米波自由振蕩源自動測試系統進行測試。具體流程如圖2所示，毫米波自由振蕩源測 試方法至少包括：
[0079] 步驟S1，由直流電壓源2向待測毫米波自由振蕩源1輸入供其穩定工作的供電電 壓和控制其產生不同頻率和功率的待測毫米波信號的調諧電壓，由待測毫米波自由振蕩源 1產生受調諧電壓的當前電壓控制的待測毫米波信號。
[0080] 步驟S2,由定向耦合器3將待測毫米波信號分流為兩路待測毫米波信號；其中，第 一路待測毫米波信號由定向耦合器3的耦合輸出端口輸出，第二路待測毫米波信號由定向 奉禹合器3的直通輸出端口輸出。
[0081] 步驟S3,由衰減器4將由定向耦合器3的耦合輸出端口輸出的第一路待測毫米波 信號進行功率衰減后輸出，由混頻器5將功率衰減后的第一路待測毫米波信號混頻輸出， 由頻譜分析儀6對混頻后的第一路待測毫米波信號進行頻譜分析，捕獲第一路待測毫米波 信號的頻率，以完成對待測毫米波自由振蕩源1的輸出頻率測試。
[0082] 步驟S4,由功率傳感器7將由定向耦合器3的直通輸出端口輸出的第二路待測毫 米波信號的功率轉換為直流信號輸出，由功率計8檢測直流信號，以完成對待測毫米波自 由振蕩源1的輸出功率測試。
[0083] 在本實施方式中，在步驟S1之前，毫米波自由振蕩源測試方法還包括：
[0084] 步驟S0,由主控計算機11分別設置直流電壓源2、頻譜分析儀6和功率計8的參 數，由GPIB-USB控制卡10通過GPIB總線9將已設置的相應參數分別置入直流電壓源2、頻 譜分析儀6和功率計8中，然后由主控計算機11觸發直流電壓源2、頻譜分析儀6和功率計 8〇
[0085] 優選地，步驟S0至少包括如下步驟：
[0086] 步驟S01，由主控計算機11根據測試頻段需求設置直流電壓源2的調諧電壓的起 始電壓、終止電壓和步長，由GPIB-USB控制卡10通過GPIB總線9將直流電壓源2的相應參 數置入直流電壓源2中；其中，調諧電壓適于根據其步長從起始電壓逐步增加到終止電壓， 以控制待測毫米波自由振蕩源1產生不同頻率和功率的待測毫米波信號，從而使待測毫米 波自由振蕩源1具有與調諧電壓的電壓變化范圍相應的輸出頻率和輸出功率范圍。
[0087] 步驟S02,初始化頻譜分析儀6,由主控計算機11設置頻譜分析儀6的中心頻率、 頻率步進、帶寬、分辨率帶寬和視頻帶寬，由GPIB-USB控制卡10通過GPIB總線9將頻譜分 析儀6的相應參數置入頻譜分析儀6中。
[0088] 步驟S03,根據待測毫米波信號頻段選擇適合的功率傳感器7,由主控計算機11設 置功率計8的與所選擇的功率傳感器7對應的校準表，由GPIB-USB控制卡通過GPIB總線 將功率計的相應參數置入功率計中。
[0089] 步驟S04,由主控計算機11觸發直流電壓源2、頻譜分析儀6和功率計8。
[0090] 優選地，步驟S3至少包括如下步驟：
[0091] 步驟S31，由衰減器4將由定向耦合器3的耦合輸出端口輸出的第一路待測毫米波 信號進行功率衰減后輸出。
[0092] 步驟S32,由混頻器5將功率衰減后的第一路待測毫米波信號混頻輸出。
[0093] 步驟S33,由頻譜分析儀6對混頻后的第一路待測毫米波信號進行第一次頻譜分 析，并第一次捕獲第一路待測毫米波信號的頻率。
[0094] 步驟S34,在其他參數設置不變的情況下，由主控計算機11根據第一次捕獲到的 第一路待測毫米波信號的頻率再次設置頻譜分析儀6的中心頻率、帶寬、分辨率帶寬和視 頻帶寬，由頻譜分析儀6對混頻后的第一路待測毫米波信號進行第二次頻譜分析，并第二 次捕獲第一路待測毫米波信號的頻率，以完成對待測毫米波自由振蕩源1的輸出頻率測 試。
[0095] 其中，由主控計算機11再次設置的頻譜分析儀6的帶寬小于由主控計算機11首 次設置的頻譜分析儀6的帶寬，第二次捕獲到的第一路待測毫米波信號的頻率為待測毫米 波自由振蕩源1的輸出頻率測試數據。
[0096] 在本實施方式中，在步驟S4之后，毫米波自由振蕩源測試方法還包括：
[0097] 步驟S5,由GPIB-USB控制卡10通過GPIB總線9從直流電壓源2、頻譜分析儀6和 功率計8中分別獲取待測毫米波自由振蕩源1的工作電壓和電流測試數據、第一路待測毫 米波信號的頻率測試數據和第二路待測毫米波信號的功率測試數據，由主控計算機11讀 取并顯示各測試數據，以及對各測試數據進行管理、保存和處理，從而能測得與調諧電壓的 電壓變化范圍對應的待測毫米波自由振蕩源1的輸出頻率范圍和輸出功率范圍。
[0098] 在本實施方式中，在步驟S5之后，毫米波自由振蕩源測試方法還包括：
[0099] 步驟S6,由主控計算機11根據待測毫米波自由振蕩源1的工作電壓和電流測試數 據，計算待測毫米波自由振蕩源1的直流功耗；其中，待測毫米波自由振蕩源1的直流功耗 為待測毫米波自由振蕩源1的工作電壓和電流測試數據之乘積。
[0100] 上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實現時可以合并為一個步驟或者 對某些步驟進行拆分，分解為多個步驟，只要包含相同的邏輯關系，都在本專利的保護范圍 內；對算法中或者流程中添加無關緊要的修改或者引入無關緊要的設計，但不改變其算法 和流程的核心設計都在該專利的保護范圍內。
[0101] 優選地，待測毫米波自由振蕩源1為壓控振蕩器，或者由壓控振蕩器和與壓控振 蕩器連接的控制環路構成的倍頻器。
[0102] 本實施方式的測試方法通過單次連接就可以實現毫米波自由振蕩源多個性能參 數，如輸出頻率、輸出功率和直流功耗的同步測試，并能同步保存測試數據以便后續處理， 實現了對毫米波自由振蕩源的自動測試，克服了傳統手工測試效率低、精度差、不同步的缺 點，還可實現毫米波全頻段內毫米波自由振蕩源多個性能參數的自動化測試。
[0103] 不難發現，本實施方式為與第一實施方式相對應的方法實施方式，本實施方式可 與第一實施方式互相配合實施。第一實施方式中提到的相關技術細節在本實施方式中依然 有效，為了減少重復，這里不再贅述。相應地，本實施方式中提到的相關技術細節也可應用 在第一實施方式中。
[0104] 綜上所述，本發明的毫米波自由振蕩源自動測試系統及測試方法，提供了毫米波 自由振蕩源自動測試設備和測試方法，能夠通過單次連接就可以實現毫米波自由振蕩源多 個性能參數同步測試，并能同步保存測試數據以便后續處理，實現了對毫米波自由振蕩源 的自動測試，克服了傳統手工測試效率低、精度差、不同步的缺點，可實現毫米波全頻段內 毫米波自由振蕩源輸出頻率、輸出功率、直流功耗的自動化測試。所以，本發明有效克服了 現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0105] 上述實施方式僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何 熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施方式進行修飾或改 變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想 下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1. 一種毫米波自由振蕩源自動測試系統，其特征在于，所述毫米波自由振蕩源自動測 試系統至少包括： 待測毫米波自由振蕩源，用于產生待測毫米波信號； 直流電壓源，連接于所述待測毫米波自由振蕩源，用于向所述待測毫米波自由振蕩源 輸入供其穩定工作的供電電壓和控制其產生不同頻率及功率的待測毫米波信號的調諧電 壓； 定向耦合器，其輸入端口連接于所述待測毫米波自由振蕩源，用于將所述待測毫米波 信號分流為兩路待測毫米波信號；其中，第一路待測毫米波信號由所述定向耦合器的耦合 輸出端口輸出，第二路待測毫米波信號由所述定向耦合器的直通輸出端口輸出； 衰減器，連接于所述定向耦合器的耦合輸出端口，用于將由所述定向耦合器的耦合輸 出端口輸出的第一路待測毫米波信號進行功率衰減后輸出； 混頻器，連接于所述衰減器，用于將功率衰減后的第一路待測毫米波信號混頻輸出； 頻譜分析儀，連接于所述混頻器，用于對混頻后的第一路待測毫米波信號進行頻譜分 析，捕獲所述第一路待測毫米波信號的頻率，以完成對所述待測毫米波自由振蕩源的輸出 頻率測試； 功率傳感器，連接于所述定向耦合器的直通輸出端口，用于將由所述定向耦合器的直 通輸出端口輸出的第二路待測毫米波信號的功率轉換為直流信號輸出； 功率計，連接于所述功率傳感器，用于檢測所述直流信號，以完成對所述待測毫米波自 由振蕩源的輸出功率測試。
2. 根據權利要求1所述的毫米波自由振蕩源自動測試系統，其特征在于，所述毫米波 自由振蕩源自動測試系統還包括： GPIB總線，用于連接所述直流電壓源、所述頻譜分析儀和所述功率計； GPIB-USB控制卡，連接于所述GPIB總線，用于通過所述GPIB總線將已設置的相應參數 分別置入所述直流電壓源、所述頻譜分析儀和所述功率計中，并通過所述GPIB總線從所述 直流電壓源、所述頻譜分析儀和所述功率計中分別獲取所述待測毫米波自由振蕩源的工作 電壓和電流測試數據、所述待測毫米波自由振蕩源的輸出頻率和輸出功率測試數據； 主控計算機，連接于所述GPIB-USB控制卡，用于分別設置所述直流電壓源、所述頻譜 分析儀和所述功率計的參數，觸發所述直流電壓源、所述頻譜分析儀和所述功率計，讀取并 顯示各測試數據，以及對各測試數據進行管理、保存和處理。
3. 根據權利要求2所述的毫米波自由振蕩源自動測試系統，其特征在于，所述直流電 壓源的參數至少包括：所述調諧電壓的起始電壓、終止電壓和步長；所述頻譜分析儀的參 數至少包括：中心頻率、頻率步進、帶寬、分辨率帶寬和視頻帶寬；所述功率計的參數至少 包括：與所選擇的適合所述待測毫米波信號頻段的功率傳感器對應的校準表。
4. 根據權利要求1-3任一項所述的毫米波自由振蕩源自動測試系統，其特征在于，所 述待測毫米波自由振蕩源為壓控振蕩器，或者由壓控振蕩器和與所述壓控振蕩器連接的控 制環路構成的倍頻器。
5. -種采用如權利要求1所述的毫米波自由振蕩源自動測試系統的毫米波自由振蕩 源測試方法，其特征在于，所述毫米波自由振蕩源測試方法至少包括： 步驟S1，由所述直流電壓源向待測毫米波自由振蕩源輸入供其穩定工作的供電電壓和 控制其產生不同頻率和功率的待測毫米波信號的調諧電壓，由所述待測毫米波自由振蕩源 產生受所述調諧電壓的當前電壓控制的待測毫米波信號； 步驟S2,由定向耦合器將所述待測毫米波信號分流為兩路待測毫米波信號；其中，第 一路待測毫米波信號由所述定向耦合器的耦合輸出端口輸出，第二路待測毫米波信號由所 述定向f禹合器的直通輸出端口輸出； 步驟S3,由衰減器將由所述定向耦合器的耦合輸出端口輸出的第一路待測毫米波信號 進行功率衰減后輸出，由混頻器將功率衰減后的第一路待測毫米波信號混頻輸出，由頻譜 分析儀對混頻后的第一路待測毫米波信號進行頻譜分析，捕獲所述第一路待測毫米波信號 的頻率，以完成對所述待測毫米波自由振蕩源的輸出頻率測試； 步驟S4,由功率傳感器將由所述定向耦合器的直通輸出端口輸出的第二路待測毫米波 信號的功率轉換為直流信號輸出，由所述功率計檢測所述直流信號，以完成對所述待測毫 米波自由振蕩源的輸出功率測試。
6. 根據權利要求5所述的毫米波自由振蕩源測試方法，其特征在于，在所述步驟S1之 前，所述毫米波自由振蕩源測試方法還包括： 步驟S0,由主控計算機分別設置直流電壓源、頻譜分析儀和功率計的參數，由 GPIB-USB控制卡通過GPIB總線將已設置的相應參數分別置入所述直流電壓源、所述頻譜 分析儀和所述功率計中，然后由主控計算機觸發所述直流電壓源、所述頻譜分析儀和所述 功率計。
7. 根據權利要求6所述的毫米波自由振蕩源測試方法，其特征在于，所述步驟SO至少 包括如下步驟： 步驟S01，由所述主控計算機根據測試頻段需求設置所述直流電壓源的調諧電壓的起 始電壓、終止電壓和步長，由GPIB-USB控制卡通過GPIB總線將所述直流電壓源的相應參數 置入所述直流電壓源中；其中，所述調諧電壓適于根據其步長從起始電壓逐步增加到終止 電壓，以控制所述待測毫米波自由振蕩源產生不同頻率和功率的待測毫米波信號，從而使 所述待測毫米波自由振蕩源具有與所述調諧電壓的電壓變化范圍相應的輸出頻率和輸出 功率范圍； 步驟S02,初始所述化頻譜分析儀，由所述主控計算機設置所述頻譜分析儀的中心頻 率、頻率步進、帶寬、分辨率帶寬和視頻帶寬，由GPIB-USB控制卡通過GPIB總線將所述頻譜 分析儀的相應參數置入所述頻譜分析儀中； 步驟S03,根據所述待測毫米波信號頻段選擇適合的功率傳感器，由主控計算機設置所 述功率計的與所選擇的功率傳感器對應的校準表，由GPIB-USB控制卡通過GPIB總線將所 述功率計的相應參數置入所述功率計中； 步驟S04,由主控計算機觸發所述直流電壓源、所述頻譜分析儀和所述功率計。
8. 根據權利要求7所述的毫米波自由振蕩源測試方法，其特征在于，所述步驟S3至少 包括如下步驟： 步驟S31，由衰減器將由所述定向耦合器的耦合輸出端口輸出的第一路待測毫米波信 號進行功率衰減后輸出； 步驟S32,由混頻器將功率衰減后的第一路待測毫米波信號混頻輸出； 步驟S33,由頻譜分析儀對混頻后的第一路待測毫米波信號進行第一次頻譜分析，并第 一次捕獲所述第一路待測毫米波信號的頻率； 步驟S34,在其他參數設置不變的情況下，由主控計算機根據第一次捕獲到的所述第一 路待測毫米波信號的頻率再次設置所述頻譜分析儀的中心頻率、帶寬、分辨率帶寬和視頻 帶寬，由所述頻譜分析儀對混頻后的第一路待測毫米波信號進行第二次頻譜分析，并第二 次捕獲所述第一路待測毫米波信號的頻率，以完成對所述待測毫米波自由振蕩源的輸出頻 率測試； 其中，由主控計算機再次設置的所述頻譜分析儀的帶寬小于由主控計算機首次設置的 所述頻譜分析儀的帶寬，第二次捕獲到的所述第一路待測毫米波信號的頻率為所述待測毫 米波自由振蕩源的輸出頻率測試數據。
9. 根據權利要求5-8任一項所述的毫米波自由振蕩源測試方法，其特征在于，在所述 步驟S4之后，所述毫米波自由振蕩源測試方法還包括： 步驟S5,由GPIB-USB控制卡通過GPIB總線從所述直流電壓源、所述頻譜分析儀和所述 功率計中分別獲取所述待測毫米波自由振蕩源的工作電壓和電流測試數據、所述待測毫米 波自由振蕩源的輸出頻率和輸出功率測試數據，由主控計算機讀取并顯示各測試數據，以 及對各測試數據進行管理、保存和處理。
10. 根據權利要求9所述的毫米波自由振蕩源測試方法，其特征在于，在所述步驟S5之 后，所述毫米波自由振蕩源測試方法還包括： 步驟S6,由主控計算機根據所述待測毫米波自由振蕩源的工作電壓和電流測試數據， 計算所述待測毫米波自由振蕩源的直流功耗；其中，所述待測毫米波自由振蕩源的直流功 耗為所述待測毫米波自由振蕩源的工作電壓和電流測試數據之乘積。
11. 根據權利要求5-8任一項所述的毫米波自由振蕩源測試方法，其特征在于，所述待 測毫米波自由振蕩源為壓控振蕩器，或者由壓控振蕩器和與所述壓控振蕩器連接的控制環 路構成的倍頻器。
【文檔編號】G01R23/02GK104122442SQ201410354326
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月24日 優先權日:2014年7月24日
【發明者】孫朋飛, 吳亮, 孫曉瑋, 丁金義, 孫蕓, 錢蓉, 佟瑞, 王志高 申請人:中國科學院上海微系統與信息技術研究所