本發明屬于高功率微波測量技術領域，具體地說涉及一種微波輻射場參數自動測試系統及測試方法。
背景技術：
在高功率微波及其相關技術研究的過程中，微波輻射參數測試系統用于外場靜態測量微波電子防御系統的輻射頻率、脈沖寬度、脈沖重復頻率、等效輻射峰值功率、電場強度、峰值功率密度等輻射參數，用于測試大功率雷達信號和干擾機。
為防止大功率信號直接進入接收測試系統燒毀接收設備，需要在接收設備前端接入衰減器(固定衰減器或程控衰減器)，一般的通用雷達和干擾機都屬于窄帶范疇。信號接收處理的過程是：微波天線接收到的低頻窄帶、高頻窄帶、超寬帶信號經過固定衰減器、程控衰減器和饋線衰減后，功分兩路信號，一路送頻譜分析儀處理，得到輻射頻率參數，另一路經檢波器檢波后送入示波器處理，得到脈沖寬度、重復頻率和峰值功率密度等參數。而傳統的微波輻射場參數測試在信號接收處理過程中，存在以下問題：一、測試系統主要用于測試窄帶信號，不包括超寬帶信號，存在一定的局限性，有些超寬帶信號參數無法獲取；二、根據信號的頻率手動更換接收通道中的微波線纜，手動開環調節衰減倍數，人工讀取示波器、頻譜分析儀等測試設備上的參數，事后進行信號處理分析，獲得需要的微波輻射場參數。因此，傳統的微波輻射場參數測試一方面未能涵蓋超寬帶信號的測試，存在信號測試的局限性；另一方面，從信號的采集、傳輸和處理未能形成自動信號接收、數據測試、信號處理的一體化系統，實時性差、自動化程度低。
技術實現要素：
針對現有技術的種種不足，為了解決上述問題，現提出一種微波輻射場參數自動測試系統及測試方法。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種微波輻射場參數自動測試系統，包括接收系統、信號處理系統和主控系統，所述主控系統分別與接收系統、信號處理系統連接，所述接收系統包括并聯設置的超寬帶信號接收系統、低頻窄帶信號接收系統、高頻窄帶信號接收系統，所述信號處理系統包括示波器和頻譜分析儀；
所述超寬帶信號接收系統包括依次串聯的第一接收線、第一固定衰減器和第一程控衰減器，所述第一程控衰減器的輸出端與示波器的輸入端連接；
所述低頻窄帶信號接收系統包括依次串聯的第二接收線、第二固定衰減器、第二程控衰減器以及第一功分器，所述第一功分器的輸出端分別連接有第一檢波器和頻譜分析儀，所述第一檢波器的輸出端與示波器的輸入端連接，所述第二接收線的頻率接收范圍為0.3ghz-2ghz；
所述高頻窄帶信號接收系統包括依次串聯的第三接收線、第三固定衰減器、第三程控衰減器以及第二功分器，所述第二功分器的輸出端分別連接有第二檢波器和頻譜分析儀，所述第二檢波器的輸出端與示波器的輸入端連接，所述第三接收線的頻率接收范圍為2ghz-18ghz。
進一步，所述第一固定衰減器、第二固定衰減器和第三固定衰減器構成固定衰減器單元，所述第一程控衰減器、第二程控衰減器和第三程控衰減器構成程控衰減器單元，所述固定衰減器單元、程控衰減器單元位于2u機箱內，所述2u機箱外接220v交流電源。
進一步，所述固定衰減器單元、程控衰減器單元分別通過串行數據接口與主控系統連接。
進一步，所述數據接口為rs-232接口。
進一步，所述主控系統分別與示波器、頻譜分析儀連接。
進一步，所述第一接收線、第二接收線和第三接收線均包括接收天線和微波線纜。
另，本發明還提供一種微波輻射場參數自動測試系統的測試方法，包括如下步驟：
s1：采用標準信號源標定超寬帶信號接收系統、低頻窄帶信號接收系統、高頻窄帶信號接收系統的衰減倍數和衰減曲線；
s2：根據待測信號的頻率，啟動主控系統，加載與所述頻率相對應的衰減倍數和衰減曲線，并采用閉環調節方式調節程控衰減器單元的衰減倍數，直至在時基掃描檔級t/div下，ppk≥5t，其中，ppk表示示波器顯示的波形峰峰值，t表示示波器的分辨率，主控系統顯示示波器、頻譜分析儀的實時數據；
s3：計算微波輻射場的電場強度和峰值功率密度。
進一步，所述步驟s1中，采用脈沖寬度為1ns的標準信號源進行標定的具體過程為：
s11：對超寬帶信號接收系統進行標定，包括對第一接收線中微波線纜、第一固定衰減器的衰減倍數進行標定，以及對第一程控衰減器的衰減曲線進行標定；
s12：對低頻窄帶信號接收系統進行標定，對第二接收線中微波線纜、第二固定衰減器的衰減倍數進行標定，以及對第二程控衰減器的衰減曲線進行標定；
s13：對高頻窄帶信號接收系統進行標定，對第三接收線中微波線纜、第三固定衰減器的衰減倍數進行標定，以及對第三程控衰減器的衰減曲線進行標定；
s14：將步驟s11-s13標定的衰減曲線，分別采用插值法建立衰減曲線數據庫。
進一步，所述步驟s2中，采用閉環調節方式調節程控衰減器單元的衰減倍數的方法為：
自與所述頻率相對應的程控衰減器的衰減曲線數據庫中調取衰減倍數，并將衰減倍數最大值定義為初始值，衰減倍數按照遞減數列變化直至自動衰減結束，得到示波器、頻譜分析儀的實時數據，所述實時數據包括超寬帶信號的幅度電壓值v1、窄帶信號的幅度電壓值v2、窄帶信號的脈沖寬度w、窄帶信號的重復頻率f1以及中心頻率f2。
進一步，由
由
本發明的有益效果是：
在建立超寬帶信號、低頻窄帶信號、高頻窄帶信號的接收系統的基礎上，采用標準信號源對各接收系統進行標定，采用插值法建立衰減曲線數據庫，采用主控系統直接讀取示波器、頻譜分析儀的實時數據，進而計算電場強度和峰值功率密度，得到微波輻射場參數，形成信號覆蓋范圍廣、信號實時性強、自動化程度高的測試系統，能夠實現微波輻射場參數的自動化控制以及信號參數的實時測試處理，具有結構簡單、性能可靠、自動化程度高、測試信號范圍廣的特點，同時，在微波輻射場參數測試過程中無需操作人員操作。
附圖說明
圖1是本發明的整體結構框圖。
附圖中：1-第一接收線、2-第一固定衰減器、3-第一程控衰減器、4-第二接收線、5-第二固定衰減器、6-第二程控衰減器、7-第三接收線、8-第三固定衰減器、9-第三程控衰減器、10-第一功分器、11-第二功分器、12-第一檢波器、13-第二檢波器、14-頻譜分析儀、15-示波器；
圖中箭頭指向表示待測信號的處理方向。
具體實施方式
為了使本領域的人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合本發明的附圖，對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述，基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的其它類同實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。此外，以下實施例中提到的方向用詞，例如“上”“下”“左”“右”等僅是參考附圖的方向，因此，使用的方向用詞是用來說明而非限制本發明創造。
實施例一：
如圖1所示，一種微波輻射場參數自動測試系統，包括接收系統、信號處理系統和主控系統，所述接收系統用于接收待測信號，其包括并聯設置的超寬帶信號接收系統、低頻窄帶信號接收系統、高頻窄帶信號接收系統，也就是說，針對超寬帶信號、低頻窄帶信號、高頻窄帶信號建立了不同的接收通道，具有結構簡單、性能可靠、自動化程度高、測試信號范圍廣的特點。所述主控系統分別與接收系統、信號處理系統連接，所述信號處理系統包括示波器15和頻譜分析儀14，所述示波器15用于獲得待測信號的幅度電壓值、脈沖寬度、重復頻率，并在在主控系統上顯示。所述頻譜分析儀14用于提取峰值功率中心頻率，并通過主控系統顯示。
所述超寬帶信號接收系統包括依次串聯的第一接收線1、第一固定衰減器2和第一程控衰減器3，所述第一程控衰減器3的輸出端與示波器15的輸入端連接，超寬帶信號由第一接收線1接收，經過第一固定衰減器2和第一程控衰減器3送入示波器15顯示處理，得到幅度電壓值、脈沖寬度、重復頻率等參數。
所述低頻窄帶信號接收系統包括依次串聯的第二接收線4、第二固定衰減器5、第二程控衰減器6以及第一功分器10，所述第一功分器10的輸出端分別連接有第一檢波器12和頻譜分析儀14，所述第一檢波器12的輸出端與示波器15的輸入端連接，所述第二接收線4的頻率接收范圍為0.3ghz-2ghz，低頻窄帶信號由第二接收線4接收，經過第二固定衰減器5、第二程控衰減器6進入第一功分器10，后輸出兩路信號，一路送頻譜分析儀14處理，得到中心頻率參數，另一路經第一檢波器12后送入示波器15，得到幅度電壓值、脈沖寬度、重復頻率等參數。
所述高頻窄帶信號接收系統包括依次串聯的第三接收線7、第三固定衰減器8、第三程控衰減器9以及第二功分器11，所述第二功分器11的輸出端分別連接有第二檢波器13和頻譜分析儀14，所述第二檢波器13的輸出端與示波器15的輸入端連接，所述第三接收線7的頻率接收范圍為2ghz-18ghz，高頻窄帶信號由第三接收線7接收，經過第三固定衰減器8、第三程控衰減器9進入第二功分器11，后輸出兩路信號，一路送頻譜分析儀14處理，得到中心頻率參數，另一路經第二檢波器13后送入示波器15，得到幅度電壓值、脈沖寬度、重復頻率等參數。
所述第一固定衰減器2、第二固定衰減器5和第三固定衰減器8構成固定衰減器單元，所述第一程控衰減器3、第二程控衰減器6和第三程控衰減器9構成程控衰減器單元，所述固定衰減器單元、程控衰減器單元均位于2u機箱內，2u機箱的尺寸為482.6mm×450mm×88mm，其重量為10kg。所述2u機箱外接220v交流電源供電，同時，所述固定衰減器單元、程控衰減器單元分別通過串行數據接口與主控系統連接，所述數據接口優選為rs-232接口，另外，所述主控系統分別示波器15、頻譜分析儀14連接，用于讀取示波器15、頻譜分析儀14的實時數據，所述第一接收線1、第二接收線4和第三接收線7均包括接收天線和微波線纜，接收天線與微波線纜連接，待測信號經接收天線接收后送入微波線纜。
實施例二：
如圖1所示，本實施例與實施例一相同的部分不再贅述，本實施例提供了一種微波輻射場參數自動測試系統的測試方法，包括如下步驟：
s1：采用脈沖寬度為1ns的標準信號源標定超寬帶信號接收系統、低頻窄帶信號接收系統、高頻窄帶信號接收系統的衰減倍數和衰減曲線，具體過程為：
s11：對超寬帶信號接收系統進行標定，包括對第一接收線1中微波線纜、第一固定衰減器2的衰減倍數進行標定，以及對第一程控衰減器3的衰減曲線進行標定；
s12：對低頻窄帶信號接收系統進行標定，對第二接收線4中微波線纜、第二固定衰減器5的衰減倍數進行標定，以及對第二程控衰減器6的衰減曲線進行標定；
s13：對高頻窄帶信號接收系統進行標定，對第三接收線7中微波線纜、第三固定衰減器8的衰減倍數進行標定，以及對第三程控衰減器9的衰減曲線進行標定；
s14：將步驟s11-s13標定的衰減曲線，分別采用插值法建立衰減曲線數據庫，插值的點越多，則測試后數據處理的結果精度越高，標定后的衰減倍數、衰減曲線以及衰減曲線數據庫通過數據接口上傳至主控系統；
s2：根據待測信號的頻率，啟動主控系統；
首先，加載與所述頻率相對應的衰減倍數，也就是說，若待測信號為超寬帶信號，則加載第一接收線1、第一固定衰減器2的衰減倍數，若待測信號為低頻窄帶信號，則加載第二接收線4、第二固定衰減器5的衰減倍數，若待測信號為高頻窄帶信號，則加載第三接收線7、第三固定衰減器8的衰減倍數；
其次，自與所述頻率相對應的程控衰減器的衰減曲線數據庫中調取衰減倍數，采用閉環調節方式調節程控衰減器單元的衰減倍數，相對應的將第一程控衰減器3或第二程控衰減器6或第三程控衰減器9的衰減倍數最大值定義為初始值，在測試初期輸入電壓幅值不明確的前提下，能夠最大限度地保護設備不被燒壞，衰減倍數按照遞減數列變化，直至在時基掃描檔級t/div下，ppk≥5t，其中，ppk表示示波器15顯示的波形峰峰值，t表示示波器15的分辨率，主控系統顯示示波器15、頻譜分析儀14的實時數據，所述實時數據包括超寬帶信號的幅度電壓值v1、窄帶信號的幅度電壓值v2、窄帶信號的脈沖寬度w、窄帶信號的重復頻率f1以及中心頻率f2；
s3：計算微波輻射場的電場強度和峰值功率密度；
根據
根據
對微波線纜進行標定，也就是對測試系統所用長度的微波線纜進行標定，本實施例使用10m微波線纜和5m微波線纜，第一程控衰減器3、第二程控衰減器6、第三程控衰減器9的衰減倍數最大值均為70db，且衰減倍數按照等差數列遞減，公差為奇數，優選為3db。在建立超寬帶信號、低頻窄帶信號、高頻窄帶信號的接收系統的基礎上，采用標準信號源對各接收系統進行標定，采用插值法建立衰減曲線數據庫，采用主控系統直接讀取示波器15、頻譜分析儀14的實時數據，進而計算電場強度和峰值功率密度，得到微波輻射場參數，形成一套信號覆蓋范圍廣、信號實時性強、自動化程度高的測試系統，能夠實現微波輻射場參數的自動化控制以及信號參數的實時測試處理，具有結構簡單、性能可靠、自動化程度高、測試信號范圍廣的特點，同時，在微波輻射場參數測試過程中無需操作人員操作，節省人工成本投入。
以上已將本發明做一詳細說明，以上所述，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能限定本發明實施范圍，即凡依本申請范圍所作均等變化與修飾，皆應仍屬本發明涵蓋范圍內。