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专利名称：微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试方法与系统的制作方法
技术领域：
本发明属于固态电子学的测试与测量技术领域，涉及一种微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试方法与系统。
背景技术：
由于微波/毫米波矢量调制器可以实现信号幅度和相位的任意组合，因此利用微波/毫米波矢量调制器可以同时实现对微波/毫米波波束幅度和相位的联合调制，可以形成一种新型的微波/毫米波有源相控阵体制，即它可以同时实现现有微波/毫米波有源相控阵体制中多位数字衰减器芯片与多位数字移相器芯片的功能，这样做的优势在于1)微波/毫米波矢量调制器可以在宽频带内获得较好的幅度-相位一致性；幻微波/毫米波矢量调制器的直接载波调制特性可以取代传统接收支路和发射支路中的变频器和滤波器。相对于多位数字衰减器芯片和多位数字移相器芯片而言，微波/毫米波矢量调制器有利于减少芯片数量，减少芯片体积，减小芯片中直流焊盘的数量，降低外围驱动电路的实现难度，同时避免多位数字衰减器和多位数字移相器级联使用造成的性能恶化。当微波/毫米波矢量调制器应用于有源相控阵雷达系统中T/R组件的发射支路时，考虑到微波/毫米波矢量调制器处于末级功率放大器的输入端，通过微波/毫米波矢量调制器完成发射信号的幅度与相位的加权，由于末级功率放大器正常工作时需要在输入端口提供足够的输入功率，所以对微波/毫米波矢量调制器在大信号条件下的传输特性，即功率压缩特性与相位压缩特性的测试就显得尤为重要。当微波/毫米波矢量调制器应用于有源相控阵雷达系统中T/R组件的接收支路时，考虑到微波/毫米波矢量调制器处于低噪声放大器的输出端，通过微波/毫米波矢量调制器完成接收信号的幅度与相位的加权，由于接收支路需要为后续电路提供足够的噪声系数与接收增益，所以对微波/毫米波矢量调制器的小信号条件下的插入损耗的性能指标的测试就显得尤为重要。目前国内毫米波自动测试手段比较缺乏，一方面，毫米波测试与测量仪器价格昂贵，有些还涉及到国外设置的技术壁垒，对用户来说购置成本很高，购置周期长，且有些毫米波频段缺乏现成的测试与测量仪器；另一方面，目前毫米波测试通常是手工测试，通过操作面板按键进行测试，人工记录测试结果。针对各个测试项目分别连接相应的仪器与被测设备，这种手工测试对于待测微波/毫米波矢量调制器数量较大时不适用，例如对于有源相控阵雷达T/R组件，若为8 X 8阵就意味着有64套微波/毫米波矢量调制器，若为64 X 64 阵就意味着有4096套微波/毫米波矢量调制器，如果没有实现测试自动化，测试会相当繁琐、费时费力且影响测量精度，也无法自动进行测试数据分析。专利CN101394688(2009年公开)技术公开了一种对动圈扬声器测量出阻抗曲线和音圈的温度变化，通过功率压缩特性的无热阻计算公式计算出特征频率点的功率压缩特性值，然后计算修正公式修正系数，最后得到不同输入功率条件下的功率压缩特性曲线。专利CN1758064(2006年公开)技术公开了一种测量多个半导体器件的交流(AC)和直流(DC)特性的方法和设备(CN1758064)。现有的半导体测量装置还有一种基于光学测试手段半导体材料特性的测量装置及方法(CN10152727;3)，一种基于光学测试手段用于半导体材料特性表征的方法及其系统(CN1556390)，一种基于光谱学的材料特性鉴定的设备 (CN101640830)，一种大气信道中光波传输特性的测试方法(CN101814952A)等等。虽然有关传输特性测量方面的技术有很多，但目前为止还没有面向微波/毫米波矢量调制器的传输特性的自动测量技术。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统，该系统不仅可以有效克服在面向批量化微波/毫米波矢量调制器测量时，通过仪器操作面板按键进行测试，人工记录测试结果，效率低、测试结果不确定性高，而且可以克服了目前国内微波/毫米波矢量调制器在大信号相位压缩特性与大信号功率压缩特性测试手段与自动测试系统缺乏的困难。此外，本发明还提供一种微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试方法。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。一种微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统，包括小信号传输特性测试系统，以及大信号传输特性测试系统；所述大信号传输特性测试系统包括大信号功率压缩特性测试系统和大信号相位压缩特性测试系统。作为本发明的一种优选方案，所述小信号传输特性测试系统包括矢量网络分析仪、程控直流稳压电源、主控计算机、GPIB总线、GPIB-USB控制卡；GPIB-USB控制卡与主控计算机相连，矢量网络分析仪通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连，矢量网络分析仪还与微波/毫米波矢量调制器相连，程控直流稳压电源通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连， 程控直流稳压电源还与微波/毫米波矢量调制器相连。作为本发明的另一种优选方案，所述大信号功率压缩特性测试系统包括信号源、 频谱分析仪、程控直流稳压电源、主控计算机、GPIB-USB控制卡、GPIB总线；所述GPIB-USB 控制卡与主控计算机相连，所述信号源通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连，信号源还与微波/毫米波矢量调制器相连，所述频谱分析仪通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连， 频谱分析仪还与微波/毫米波矢量调制器相连，所述程控直流稳压电源通过GPIB总线与 GPIB-USB控制卡相连，程控直流稳压电源还与微波/毫米波矢量调制器相连。作为本发明的再一种优选方案，所述大信号相位压缩特性测试系统还包括功率放大器的输出功率测试系统、功率放大器的输出功率校准系统、大信号相位压缩特性测试系统的校准设备和大信号相位压缩特性测试系统的测试设备；所述大信号相位压缩特性测试系统的测试设备包括主控计算机、GPIB总线、GPIB-USB控制卡、矢量网络分析仪、第一程控直流稳压电源、第二程控直流稳压电源、功率放大器；所述GPIB-USB控制卡与主控计算机相连，矢量网络分析仪通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连，矢量网络分析仪还与微波/ 毫米波矢量调制器相连，第二程控直流稳压电源通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连，第二程控直流稳压电源还与微波/毫米波矢量调制器相连，第一程控直流稳压电源通过GPIB 总线与GPIB-USB控制卡相连，第一程控直流稳压电源还与功率放大器相连，功率放大器分别与矢量网络分析仪和微波/毫米波矢量调制器相连。
作为本发明的再一种优选方案，所述功率放大器的输出功率测试系统包括矢量网络分析仪、程控直流稳压电源、功率计、功率放大器、功率传感器、GPIB总线、主控计算机及 GPIB-USB控制卡；其中GPIB-USB控制卡与主控计算机相连，矢量网络分析仪、程控直流稳压电源和功率计均分别通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连；功率放大器分别与矢量网络分析仪、程控直流稳压电源和功率传感器相连，功率传感器与功率计相连。作为本发明的再一种优选方案，功率放大器的输出功率校准系统包括矢量网络分析仪、功率计、功率传感器、GPIB总线、主控计算机及GPIB-USB控制卡；其中GPIB-USB控制卡与主控计算机相连，矢量网络分析仪与功率计均分别通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连，功率传感器分别与矢量网络分析仪和功率计相连。作为本发明的再一种优选方案，大信号相位压缩特性测试系统的校准设备包括矢量网络分析仪、程控直流稳压电源、功率放大器、GPIB总线、主控计算机及GPIB-USB控制卡；所述GPIB-USB控制卡与主控计算机相连，程控直流稳压电源和矢量网络分析仪均分别通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连，功率放大器分别与矢量网络分析仪和程控直流稳压电源相连。一种微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统的测试方法，包括1)小信号传输特性测试方法；2)大信号功率压缩特性测试方法；3)大信号相位压缩特性测试方法。作为本发明的一种优选方案，在小信号传输特性的测试开始之前，首先进行小信号传输特性校准，完成矢量网络分析仪双端口传输特性校准，确保校准后矢量网络分析仪校准状态不发生变化，否则需要重新完成对矢量网络分析仪双端口传输特性校准；所述小信号传输特性校准方法包括以下步骤A01，组建小信号传输特性测试系统的校准系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；A02，初始化矢量网络分析仪，清空矢量网络分析仪的SCPI寄存器；A03，从主控计算机输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、端口输入功率、 平均次数；A04,完成矢量网络分析仪双端口传输特性校准，保存校准数据；所述小信号传输特性的测试方法包括以下步骤Al，组建小信号传输特性测试系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；A2，分别初始化矢量网络分析仪与程控直流稳压电源，分别清空矢量网络分析仪与程控直流稳压电源的SCPI寄存器；A3，在主控计算机输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、端口输入功率、 平均次数，同时选择程控直流稳压电源的输出通道分别作为微波/毫米波矢量调制器VI与 VQ直流偏置源，输入VI与VQ的起始电压、终止电压、步进电压；A4，将起始频率作为当前频率置入矢量网络分析仪，同时将I路与Q路起始电压VI 与VQ作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，随后将程控直流稳压电源中的Output Power OFF设置为Output Power ON；A5，测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值与相位值；A6，将当前Q路的电压值VQ加上步进电压值作为下一个Q路测试时的测试电压值，测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值与相位值，如此循环， 直至达到Q路的终止电压值，此时退出Q路地电压值VQ的循环；A7，将当前I路的电压值VI加上步进电压作为下一个I路测试时的测试电压值， 并且将Q路电压值的起始电压作为当前电压值置入程控电源的相应输出通道，测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值与相位值，如此循环，直至达到I路的终止电压值，此时退出I路电压值VI的循环；A8，将当前频率加上步进频率作为下一个频率点置入矢量网络分析仪中，并且将I 路与Q路起始电压VI与VQ作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道， 重复进行步骤A6至A7的测试步骤，如此循环，直至频率达到终止频率，此时保存全部测试数据，即频率、VI、VQ、插入损耗、传输相位，退出频率循环，同时将程控直流稳压电源中的Output Power ON设置为Output Power OFF；A9，调用Matlab软件，导入全部测试数据，即频率、VI、VQ、插入损耗、传输相位，分别绘制在固定频率下的VI、VQ、插入损耗曲线图与VI、VQ、传输相位曲线图。作为本发明的另一种优选方案，在大信号功率压缩特性测试开始之前，首先进行大信号功率压缩特性校准，该校准方法包括以下步骤B01，组建大信号功率压缩特性测试校准系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；B02,分别初始化信号源与频谱分析仪，分别清空信号源与频谱分析仪的SCPI寄存器；B03，从主控计算机输入信号源的起始频率、终止频率、步进频率、起始功率、终止功率、步进功率，同时输入频谱分析仪的RBW、VBff, SPAN ；B04,将信号源输出端口与频谱分析仪输入端口相连接，将起始频率与起始功率分别作为当前频率与功率置入信号源，随后将信号源中的RF OFF设置为RF 0N]；B05，测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值；B06，将当前功率加上步进功率作为下一个功率值，置入信号源，测试并读取频谱分析仪在当前频率点与功率值下的传输特性的幅度值，如此循环，依次测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值，直至功率值达到终止功率，此时退出功率循环；B07，将当前频率加上步进频率作为下一个频率点置入信号源中，同时将起始功率作为当前功率值置入信号源，重复步骤B05至B06，如此循环，依次测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值，直至频率达到终止频率，此时保存全部测试数据，即频率、功率，退出频率循环，同时将信号源中的RF OFF设置为RF 0N；完成对信号源输出功率的测试，即大信号功率压缩特性校准的步骤，此时保存全部测试数据，作为信号源的输出功率，即微波/毫米波矢量调制器的输入功率；所述大信号功率压缩特性测试包括以下步骤
Bi，按照大信号功率压缩特性校准步骤BOl至B07，完成信号源输出功率的校准， 确保校准后信号源的校准状态不发生变化，否则需要重新完成对信号源双端口传输特性校准；B2，组建大信号功率压缩特性测试系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、 直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；B3，分别初始化信号源、频谱分析仪与程控直流稳压电源，分别清空信号源、频谱分析仪与程控直流稳压电源的SCPI寄存器；B4，从主控计算机输入信号源的起始频率、终止频率、步进频率、起始功率、终止功率、步进功率，同时选择程控直流稳压电源的输出通道分别作为微波/毫米波矢量调制器 VI与VQ直流偏置源，输入VI与VQ的起始电压、终止电压、步进电压，此外输入频谱分析仪的 RBff、VBW、SPAN ；B5，将起始频率与起始功率分别作为当前频率与功率置入信号源，同时将I路与Q 路起始电压VI与VQ作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，随后将程控直流稳压电源中的Output Power OFF设置为Output Power 0N，以及将信号源中的RF OFF设置为RF ON]；B6，测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值；B7,将当前Q路的电压值VQ加上步进电压值作为下一个Q路测试时的测试电压值，随后测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值，如此循环，直至达到 Q路的终止电压值，此时退出Q路地电压值VQ的循环；B8，将当前I路的电压值VI加上步进电压作为下一个I路测试时的测试电压值， 并且将Q路电压值的起始电压作为当前电压值置入程控电源的相应输出通道，测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值，如此循环，直至达到I路的终止电压值， 此时退出I路电压值VI的循环。B9，将当前功率加上步进功率作为下一个功率值，置入信号源，测试并读取频谱分析仪在当前频率点与功率值下的传输特性的幅度值，重复进行步骤B7至B8，如此循环，依次测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值，直至功率值达到终止功率，此时退出功率循环；B10，将当前频率加上步进频率作为下一个频率点置入信号源中，同时将I路与Q 路起始电压VI与VQ作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，并且将起始功率作为当前功率值置入信号源，重复步骤B7至B8，如此循环，依次测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值，如此循环，直至频率达到终止频率，此时保存全部测试数据，即频率、输入功率、VI、VQ、输出功率，退出频率循环，同时将程控直流稳压电源中的Output Power ON设置为Output Power OFF，以及将信号源中的RF OFF设置为RF0N；B11，调用Matlab软件，导入全部测试数据，即频率、微波/毫米波矢量调制器的输入功率、VI、VQ、微波/毫米波矢量调制器的输出功率，分别绘制在固定频率、I路电压值VI 以及Q路电压值VQ下的微波/毫米波矢量调制器的输入功率-微波/毫米波矢量调制器的输出功率的功率压缩曲线图，即微波/毫米波矢量调制器在不同输入功率条件下的功率压缩曲线图，以及在固定频率与固定输入功率下的VI-VQ-大信号条件下插入损耗曲线图， 分别与小信号条件下的插入损耗作比较，最终确定微波/毫米波矢量调制器的功率压缩特性，即微波/毫米波矢量调制器在不同输入功率条件下的功率压缩曲线图。作为本发明的再一种优选方案，在大信号相位压缩特性测试开始之前，首先进行大信号相位压缩特性校准；所述大信号相位压缩特性校准方法包括31)功率放大器的输出功率校准；32)功率放大器的输出功率测试；33)功率放大器的传输相位校准；所述功率放大器的输出功率校准包括以下步骤C11，组建功率放大器的输出功率校准系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；C12，分别初始化矢量网络分析仪与功率计，以及分别清空矢量网络分析仪与功率计的SCPI寄存器；C13，从主控计算机输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、起始功率、端口终止功率、步进功率、平均次数，同时输入功率计的输出通道、输入功率传感器在功率计中的对应的校准表格、输入功率计的平均次数；C14，完成功率传感器与功率计的校准，即Zero与Cal；C15，将起始功率作为当前功率置入矢量网络分析仪；C16，完成矢量网络分析仪在当前功率条件下的单端口输出功率的校准，保存测试数据，即功率放大器的输入功率(dBm)；C17，将当前功率加上步进功率作为下一个功率值置入矢量网络分析仪，重复进行步骤C16，如此循环，直至功率达到终止功率，依次保存校准数据，即频率(GHz)、输入功率 (dBm)，此时退出功率循环；所述功率放大器的输出功率测试包括以下步骤C21，组建功率放大器的输出功率的测试系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常，并且确保功率放大器的输出功率校准的步骤执行完成后，功率计与功率传感器的状态没有发生改变；C22，分别初始化矢量网络分析仪、功率计、程控直流稳压电源，以及分别清空矢量网络分析仪、功率计、程控直流稳压电源的SCPI寄存器；C23，输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、端口输入功率的起始功率、端口输入功率的终止功率、端口输入功率的步进功率、平均次数，并且选择程控直流稳压电源的输出通道分别作为功率放大器的VD与VG直流偏置源，分别输入功率放大器正常工作时的VD与VG供给电压；C24，将起始频率与起始功率分别作为当前频率与功率置入矢量网络分析仪，并且将VD与VG作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，随后将程控直流稳压电源中的Output Power OFF设置为Output Power ON]；C25，测试并读取功率计在当前频率点下的显示功率，即功率放大器的输出功率；C26，将当前功率加上步进功率作为下一个功率值，置入矢量网络分析仪，测试并读取功率计在当前频率点与功率值下的显示功率，如此循环，依次测试并读取功率计在当前频率点下的显示功率，直至功率值达到终止功率，此时退出功率循环；C27，将当前频率加上步进频率作为下一个频率点置入矢量网络分析仪中，同时将起始功率作为当前功率值置入矢量网络分析仪，重复进行步骤C26，如此循环，依次测试并读取功率计在当前频率点下的显示功率，直至频率达到终止频率，此时保存全部测试数据， 即频率、输出功率，退出频率循环，同时将程控直流稳压电源中的Output Power ON设置为Output Power OFF；所述功率放大器的传输相位校准包括以下步骤C31，组建功率放大器的传输相位校准系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；C32，分别初始化矢量网络分析仪与程控直流稳压电源，以及分别清空矢量网络分析仪与程控直流稳压电源的SCPI寄存器；C33，输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、起始功率、终止功率、步进功率、平均次数，同时选择程控直流稳压电源的输出通道分别作为功率放大器的VD与VG直流偏置源，分别输入功率放大器正常工作时的VD与VG供给电压；C34，将起始功率作为当前功率置入矢量网络分析仪，同时将VD与VG作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，随后将程控直流稳压电源中的Output Power OFF设置为Output Power ON；C35，完成矢量网络分析仪在当前功率条件下的双端口传输特性校准，保存校准数据，即功率放大器的传输相位；C36，将当前功率加上步进功率作为下一个功率值置入矢量网络分析仪，重复进行步骤C35，如此循环，依次保存校准数据，即功率放大器的传输相位，直至端口输入功率达到端口输入功率的终止功率，此时退出端口输入功率循环，同时将程控直流稳压电源中的Output Power ON设置为Output Power OFF。所述大信号相位压缩特性测试方法包括以下步骤Cl，按照大信号相位压缩特性校准的步骤，完成矢量网络分析仪双端口传输特性校准，确保校准后矢量网络分析仪的校准状态不发生变化，否则需要重新完成对矢量网络分析仪双端口传输特性校准；C2，组建大信号相位压缩特性测试系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、 直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；C3，分别初始化矢量网络分析仪、第一程控直流稳压电源与第二程控直流稳压电源，以及分别清空矢量网络分析仪、第一程控直流稳压电源与第二程控直流稳压电源的 SCPI寄存器；C4，从主控计算机输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、起始功率、端口终止功率、步进功率、平均次数，并且选择第一程控直流稳压电源的输出通道分别作为微波 /毫米波矢量调制器VI与VQ直流偏置源，输入VI与VQ的起始电压、终止电压、步进电压， 同时选择第二程控直流稳压电源的输出通道分别作为功率放大器的VD与VG直流偏置源， 分别输入功率放大器正常工作时的VD与VG供给电压；
C5，将起始频率与起始功率分别作为当前频率与功率置入矢量网络分析仪，并且将I路与Q路起始电压VI与VQ作为当前电压值分别置入第二程控直流稳压电源的相应输出通道，同时将VD与VG作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，随后将程控直流稳压电源中的Output Power OFF设置为Output Power ON]；C6，测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输相位；C7，将当前Q路的电压值VQ加上步进电压值作为下一个Q路测试时的测试电压值，随后测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输相位，如此循环，直至达到Q路的终止电压值，此时退出Q路地电压值VQ的循环；C8，将当前I路的电压值VI加上步进电压作为下一个I路测试时的测试电压值， 并且将Q路电压值的起始电压作为当前电压值置入程控电源的相应输出通道，测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输相位，如此循环，直至达到I路的终止电压值，此时退出 I路电压值VI的循环；C9，将当前功率值加上步进功率作为下一个功率值，置入矢量网络分析仪，测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点与功率值下的传输相位，重复进行步骤C6至C8，如此循环，依次测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输相位，直至功率值达到终止功率，此时退出端口输入功率循环；C10，将当前频率加上步进频率作为下一个频率点置入矢量网络分析仪中，同时将 I路与Q路起始电压VI与VQ作为当前电压值分别置入第二程控直流稳压电源的相应输出通道，并且将起始功率作为当前功率值置入矢量网络分析仪，重复步骤C6至C8，如此循环，依次测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输相位，直至频率达到终止频率， 此时保存全部测试数据，即频率、功率放大器的输入功率、VI、VQ、微波/毫米波矢量调制器的传输相位，退出频率循环，同时将第二程控直流稳压电源与第一程控直流稳压电源中的Output Power ON设置为Output Power OFF；Cll，调用Matlab软件，导入全部测试数据，即频率、微波/毫米波矢量调制器的输入功率、VI、VQ、微波/毫米波矢量调制器的传输相位，分别绘制在固定频率与固定输入功率下的VI-VQ-微波/毫米波矢量调制器的传输相位曲线图，分别与小信号条件下的传输相位作比较，最终确定微波/毫米波矢量调制器的相位压缩特性，即微波/毫米波矢量调制器在不同输入功率条件下的相位压缩曲线图。本发明的有益效果在于本发明配置灵活，不仅适用于各种毫米波频段传输特性的自动测试，而且能够全面实现微波/毫米波矢量调制器大信号条件下与小信号条件下的传输特性自动测试；此外，本发明还克服了目前国内微波/毫米波矢量调制器在大信号相位压缩特性与大信号功率压缩特性测试手段与自动测试系统缺乏的困难，同时避免了手工测试时的低效率、精确度低、不确定因素多等缺点。


图1为本发明所述的小信号传输特性测试系统的校准设备的结构示意图；图2为本发明所述的小信号传输特性测试系统的结构示意图；图3为本发明所述的大信号功率压缩特性测试系统的校准设备的结构示意图；图4为本发明所述的大信号功率压缩特性测试系统的结构示意图5为本发明所述的功率放大器的输出功率校准系统的结构示意图6为本发明所述的功率放大器的输出功率测试系统的结构示意图7为本发明所述的大信号相位压缩特性测试系统的校准设备的结构示意图8为本发明所述的大信号相位压缩特性测试系统的测试设备的结构示意图9为本发明所述的小信号传输特性测试方法的流程图10为本发明所述的小信号传输特性测试系统的校准方法的流程图11为本发明所述的大信号功率压缩特性测试方法的流程示意图12为本发明所述的大信号功率压缩特性测试系统的校准方法的流程图13为本发明所述的大信号相位压缩特性测试方法的流程示意图14为本发明所述的大信号相位压缩特性测试系统的校准方法的流程示意图15为本发明所述的功率放大器的输出功率测试方法的流程示意图16为本发明所述的功率放大器的输出功率校准方法的流程示意图。
主要组件符号说明
la、主控计算机；lb、GPIB-USB 控制卡；
lc、矢量网络分析仪；G、GPIB 总线；
2a、主控计算机；2b、GPIB-USB 控制卡；
2c、矢量网络分析仪；2d、程控直流稳压电源；
3a、主控计算机；3b、GPIB-USB 控制卡；
3c、信号源；3d、频谱分析仪；
4a、主控计算机；4b、GPIB-USB 控制卡；
4c、信号源；4d、频谱分析仪；
4e、程控直流稳压电源；5a、主控计算机；
5b、GPIB-USB 控制卡；5c、功率计；
5d、功率传感器；5e、矢量网络分析仪；
6a、主控计算机；6b、GPIB-USB 控制卡；
6c、功率计；6d、程控直流稳压电源；
6e、功率放大器；6f、矢量网络分析仪；
6g、功率传感器；7a、主控计算机；
7b、GPIB-USB 控制卡；7c、程控直流稳压电源；
7d、功率放大器；7e、矢量网络分析仪；
8a、主控计算机；8b、GPIB-USB 控制卡；
Sc、功率放大器；8d、矢量网络分析仪；
Se、第一程控直流稳压电源；8f、第二程控直流稳压电源。
具体实施例方式
本发明的目的在于1)克服面向批量化微波/毫米波矢量调制器测量时，通过仪器操作面板按键进行测试，人工记录测试结果，导致测试不确定性因素增加，同时效率相当低等缺陷；幻解决目前国内微波/毫米波矢量调制器在大信号相位压缩特性与大信号功率压缩特性测试手段与自动测试系统缺乏的困难。
本发明所提出一种微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统，包括小信号传输特性测试系统，以及大信号传输特性测试系统；大信号传输特性测试系统包括大信号功率压缩特性测试系统和大信号相位压缩特性测试系统。下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。实施例一本实施例提供一种微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统，包括小信号传输特性测试系统，以及大信号传输特性测试系统；其中大信号传输特性测试系统包括大信号功率压缩特性测试设备、大信号相位压缩特性测试设备。小信号传输特性测试系统如图1所示，所述小信号传输特性测试系统的校准设备包括矢量网络分析仪lc、 GPIB总线G、GPIB-USB控制卡lb、主控计算机Ia ；GPIB-USB控制卡Ib与主控计算机Ia相连，矢量网络分析仪Ic通过GPIB总线G与GPIB-USB控制卡Ib相连。如图2所示，所述小信号传输特性测试系统包括矢量网络分析仪2c、程控直流稳压电源2d、主控计算机2a、GPIB总线G、GPIB-USB控制卡沘；GPIB-USB控制卡沘与主控计算机加相连，矢量网络分析仪2c通过GPIB总线G与GPIB-USB控制卡2b相连，矢量网络分析仪2c还与微波/毫米波矢量调制器相连，程控直流稳压电源2d通过GPIB总线G与 GPIB-USB控制卡2b相连，程控直流稳压电源2d还与微波/毫米波矢量调制器相连。主控计算机主要作为人机交互终端，通过执行测试程序集完成对待测件的自动测试、故障诊断、数据处理、存储、分析、传输，并以适当方式显示或输出测试结果。主控计算机用于存储小信号传输特性(幅度参数与相位参数)、大信号传输特性(功率压缩参数与相位压缩参数)的测试数据；用于设置小信号传输特性与大信号传输特性的测试信息(频率信息、功率信息、测试设备相关参数设定等)；还用于按照小信号传输特性与大信号传输特性各自所述的测试方法自动完成相应参数的测试流程；及通过GPIB-USB控制卡，发送小信号传输特性与大信号传输特性的控制指令，使GPIB-USB控制卡对应的总线控制小信号传输特性与大信号传输特性的测试仪器测试并读取测试数据。GPIB-USB控制卡与主控计算机相连，主要用于将任何带USB端口的主控计算机作为全功能、即插即用的GPIB总线控制器使用，并且最多可控制14台可编程GPIB仪器。矢量网络分析仪通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连，用于接收主控计算机设置的频率信息、功率信息、中频带宽信息、平均次数信息；矢量网络分析仪还与微波/毫米波矢量调制器相连，用以完成微波/毫米波矢量调制器在小信号条件下的传输特性的测试，即完成传输特性的幅度值(dB)与相位值(DEG)的测试。程控直流稳压电源通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连，用于接收主控计算机设置的输出通道信息、Output OFF/ON信息、供给电压信息；程控直流稳压电源还与微波/ 毫米波矢量调制器相连，用以完成微波/毫米波矢量调制器I路电压值VI与Q路电压值VQ 的供给。所述GPIB总线主要用于连接和控制多个可编程仪器，即矢量网络分析仪与程控直流稳压电源，将传统的独立或局部控制仪器系统组建成自动测试系统。大信号功率压缩特性测试系统如图3所示，所述大信号功率压缩特性测试系统的校准设备包括信号源3c、频谱分析仪3d、主控计算机3a、GPIB-USB控制卡3b、GPIB总线G ；所述GPIB-USB控制卡北与主控计算机3a相连，所述信号源3c通过GPIB总线G与GPIB-USB控制卡北相连，所述频谱分析仪3d通过GPIB总线G与GPIB-USB控制卡北相连，频谱分析仪3d与信号源3c相连。如图4所示，所述大信号功率压缩特性测试系统包括信号源如、频谱分析仪4d、 程控直流稳压电源4e、主控计算机4a、GPIB-USB控制卡4b、GPIB总线G ；所述GPIB-USB控制卡4b与主控计算机如相连，所述信号源如通过GPIB总线G与GPIB-USB控制卡4b相连，信号源4c还与微波/毫米波矢量调制器相连，所述频谱分析仪4d通过GPIB总线G与 GPIB-USB控制卡4b相连，频谱分析仪4d还与微波/毫米波矢量调制器相连，所述程控直流稳压电源4e通过GPIB总线G与GPIB-USB控制卡4b相连，程控直流稳压电源如还与微波 /毫米波矢量调制器相连。所述主控计算机主要作为人机交互终端，通过执行测试程序集完成对待测件自动测试、故障诊断、数据处理、存储、分析、传输，并以适当方式显示或输出测试结果。所述GPIB-USB控制卡与主控计算机相连，主要用于可将任何带USB端口的主控计算机作为全功能、即插即用的GPIB总线控制器使用，并且最多可控制14台可编程GPIB仪器。所述信号源通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连，用于接收主控计算机设置的频率信息、功率信息、RF 0FF/0N信息；信号源还与微波/毫米波矢量调制器相连，用以完成微波/毫米波矢量调制器在大信号条件下的传输特性的测试，即完成大信号条件下的功率压缩(cffim)测试。所述频谱分析仪通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连，用于接收主控计算机设置的频率信息、SPAN信息、RBW信息、VBW信息；频谱分析仪还与微波/毫米波矢量调制器相连，用以完成对信号源当前输出频率点下幅度值的测试。所述程控直流稳压电源通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连，用于接收主控计算机设置的输出通道信息、Output OFF/ON信息、供给电压信息；程控直流稳压电源还与微波/毫米波矢量调制器相连，用以完成微波/毫米波矢量调制器I路电压值VI与Q路电压值VQ的供给。所述GPIB总线主要用于连接和控制多个可编程仪器，即信号源、频谱分析仪、程控直流稳压电源，将传统的独立或局部控制仪器系统组建成自动测试系统。大信号相位压缩特性测试系统所述大信号相位压缩特性测试系统还包括功率放大器的输出功率测试系统、功率放大器的输出功率校准系统、大信号相位压缩特性测试系统的校准设备和大信号相位压缩特性测试系统的测试设备。如图5所示，所述功率放大器的输出功率校准系统包括矢量网络分析仪k、功率计5c、功率传感器5d、GPIB总线G、主控计算机及GPIB-USB控制卡恥；其中GPIB-USB 控制卡恥与主控计算机fe相连，矢量网络分析仪k与功率计5c均分别通过GPIB总线G 与GPIB-USB控制卡恥相连，功率传感器5d分别与矢量网络分析仪k和功率计5c相连。如图6所示，所述功率放大器的输出功率测试系统包括矢量网络分析仪6f、程控直流稳压电源6d、功率计6c、功率放大器6e、功率传感器6g、GPIB总线G、主控计算机6a及GPIB-USB控制卡6b ；其中GPIB-USB控制卡6b与主控计算机6a相连，矢量网络分析仪6f、 程控直流稳压电源6d和功率计6c均分别通过GPIB总线G与GPIB-USB控制卡6b相连；功率放大器6e分别与矢量网络分析仪6f、程控直流稳压电源6d和功率传感器6g相连，功率传感器6g与功率计6c相连。如图7所示，所述大信号相位压缩特性测试系统的校准设备包括矢量网络分析仪 7e、程控直流稳压电源7c、功率放大器7d、GPIB总线G、主控计算机7a及GPIB-USB控制卡 7b ；所述GPIB-USB控制卡7b与主控计算机7a相连，程控直流稳压电源7c和矢量网络分析仪7e均分别通过GPIB总线G与GPIB-USB控制卡7b相连，功率放大器7d分别与矢量网络分析仪7e和程控直流稳压电源7c相连。如图8所示，所述大信号相位压缩特性测试系统的测试设备包括主控计算机8a、 GPIB总线G、GPIB-USB控制卡Sb、矢量网络分析仪8d、第一程控直流稳压电源Se、第二程控直流稳压电源8f、功率放大器8c ；所述GPIB-USB控制卡8b与主控计算机8a相连，矢量网络分析仪8d通过GPIB总线G与GPIB-USB控制卡8b相连，矢量网络分析仪8d还与微波/ 毫米波矢量调制器相连，第二程控直流稳压电源8f通过GPIB总线G与GPIB-USB控制卡8b 相连，第二程控直流稳压电源8f还与微波/毫米波矢量调制器相连，第一程控直流稳压电源8e通过GPIB总线G与GPIB-USB控制卡8b相连，第一程控直流稳压电源8e还与功率放大器8c相连，功率放大器8c分别与矢量网络分析仪8d和微波/毫米波矢量调制器相连。如图8所示，所述大信号相位压缩特性测试系统包括主控计算机、GPIB总线、 GPIB-USB控制卡、矢量网络分析仪、第一程控直流稳压电源、第二程控直流稳压电源、功率计、功率传感器、功率放大器；所述主控计算机主要作为人机交互终端，通过执行测试程序集完成对待测件自动测试、故障诊断、数据处理、存储、分析、传输，并以适当方式显示或输出测试结果。所述GPIB-USB控制卡与主控计算机相连，用于可将任何带USB端口的主控计算机作为全功能、即插即用的GPIB总线控制器使用，并且最多可控制14台可编程GPIB仪器。矢量网络分析仪通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连，用于接收主控计算机设置的频率信息、功率信息、中频带宽信息、平均次数信息；矢量网络分析仪还与微波/毫米波矢量调制器相连，用以完成微波/毫米波矢量调制器在大信号条件下的传输特性的测试，即完成大信号条件下的传输相位(DEG)测试。第二程控直流稳压电源通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连，用于接收主控计算机设置的输出通道信息、Output OFF/ON信息、供给电压信息；第二程控直流稳压电源还与微波/毫米波矢量调制器相连，用以完成微波/毫米波矢量调制器I路电压值VI与Q路电压值VQ的供给。第一程控直流稳压电源通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连，用于接收主控计算机设置的输出通道信息、Output OFF/ON信息、供给电压信息；第一程控直流稳压电源还与功率放大器相连，用以完成对功率放大器正常工作时所需的直流偏置电压(VD与VG)的供给。功率放大器分别与矢量网络分析仪和微波/毫米波矢量调制器相连，用于在微波 /毫米波矢量调制器测试频带内产生足够的输出功率，完成微波/毫米波矢量调制器在大信号条件下的传输特性的测试，即完成传输特性相位压缩测试。
功率计通过GPIB总线与GPIB-USB控制卡相连，用于接收主控计算机设置的输出通道信息、平均次数信息、校准表信息；功率计还通过功率传感器与功率放大器相连，用以完成对功率放大器正常工作时输出功率的测试，即矢量调制输入功率的测试。所述GPIB总线主要用于连接和控制多个可编程仪器，即矢量网络分析仪、程控直流稳压电源，将传统的独立或局部控制仪器系统组建成自动测试系统。本发明所述的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统配置灵活，不仅适用于各种毫米波频段传输特性的自动测试，而且运用了 GPIB总线技术，能够全面实现微波/毫米波矢量调制器大信号条件下与小信号条件下的传输特性自动测试。本发明不仅克服了目前国内微波/毫米波矢量调制器在大信号相位压缩特性与大信号功率压缩特性测试手段与自动测试系统缺乏的困难，同时避免了手工测试时的低效率、精确度低、不确定因素多等缺点。实施例二本实施例提供一种微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统的测试方法，该方法包括1)小信号传输特性测试方法；幻大信号功率压缩特性测试方法；；3)大信号相位压缩特性测试方法。1)小信号传输特性测试方法在小信号传输特性的测试开始之前，首先进行小信号传输特性校准，完成矢量网络分析仪双端口传输特性校准，确保校准后矢量网络分析仪校准状态不发生变化，否则需要重新完成对矢量网络分析仪双端口传输特性校准。所述小信号传输特性校准方法包括以下步骤A01，按照图1所示组建小信号传输特性测试系统校准系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；A02，初始化矢量网络分析仪，清空矢量网络分析仪的SCPI寄存器；A03，从主控计算机输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、端口输入功率、 平均次数；A04,完成矢量网络分析仪双端口传输特性校准，保存校准数据。所述小信号传输特性的测试方法包括以下步骤Al，按照图2所示组建小信号传输特性测试系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；A2，分别初始化矢量网络分析仪与程控直流稳压电源，分别清空矢量网络分析仪与程控直流稳压电源的SCPI寄存器；A3，在主控计算机输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、端口输入功率、 平均次数，同时选择程控直流稳压电源的输出通道分别作为微波/毫米波矢量调制器VI与 VQ直流偏置源，输入VI与VQ的起始电压、终止电压、步进电压；A4，将起始频率作为当前频率置入矢量网络分析仪，同时将I路与Q路起始电压VI 与VQ作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，随后将程控直流稳压电源中的Output Power OFF设置为Output Power ON；
A5，测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值(dB)与相位值(DEG)；A6，将当前Q路的电压值VQ加上步进电压值作为下一个Q路测试时的测试电压值，测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值(dB)与相位值 (DEG)，如此循环，直至达到Q路的终止电压值，此时退出Q路地电压值VQ的循环；A7，将当前I路的电压值VI加上步进电压作为下一个I路测试时的测试电压值， 并且将Q路电压值的起始电压作为当前电压值置入程控电源的相应输出通道，测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值(dB)与相位值(DEG)，如此循环，直至达到I路的终止电压值，此时退出I路电压值VI的循环；A8，将当前频率加上步进频率作为下一个频率点置入矢量网络分析仪中，并且将I 路与Q路起始电压VI与VQ作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道， 重复进行步骤A6至A7的测试步骤，如此循环，直至频率达到终止频率，此时保存全部测试数据，即频率(GHz)、VI (V)、VQ(V)、插入损耗(dB)、传输相位(DEG)，退出频率循环，同时将程控直流稳压电源中的Output Power ON设置为Output Power OFF]；A9，调用Matlab软件，导入全部测试数据，即频率(GHz)、VI (V)、VQ(V)、插入损耗 (dB)、传输相位(DEG)，分别绘制在固定频率下的VI (V)、VQ(V)、插入损耗(dB)曲线图与 VI (V)、VQ(V)、传输相位(DEG))曲线图。2)大信号功率压缩特性测试方法在大信号功率压缩特性测试开始之前，首先进行大信号功率压缩特性校准，该校准方法包括以下步骤B01，按照图3所示组建大信号功率压缩特性测试校准系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；B02，分别初始化信号源与频谱分析仪，分别清空信号源与频谱分析仪的SCPI寄存器；B03，从主控计算机输入信号源的起始频率、终止频率、步进频率、起始功率、终止功率、步进功率，同时输入频谱分析仪的RBW、VBff, SPAN ；B04,将信号源输出端口与频谱分析仪输入端口相连接，将起始频率与起始功率分别作为当前频率与功率置入信号源，随后将信号源中的RF OFF设置为RF 0N]；B05，测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值(dBm)；B06，将当前功率加上步进功率作为下一个功率值，置入信号源，测试并读取频谱分析仪在当前频率点与功率值下的传输特性的幅度值(dBm)，如此循环，依次测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值(dBm)，直至功率值达到终止功率，此时退出功率循环；B07，将当前频率加上步进频率作为下一个频率点置入信号源中，同时将起始功率作为当前功率值置入信号源，重复步骤B05至B06，如此循环，依次测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值(dBm)，直至频率达到终止频率，此时保存全部测试数据，即频率(GHz)、功率(dBm)，退出频率循环，同时将信号源中的RF OFF设置为RF 0N]； 完成对信号源输出功率的测试，即大信号功率压缩特性校准的步骤，此时保存全部测试数据，作为信号源的输出功率，即微波/毫米波矢量调制器的输入功率。所述大信号功率压缩特性测试包括以下步骤Bi，按照大信号功率压缩特性校准步骤BOl至B07，完成信号源输出功率的校准， 确保校准后信号源的校准状态不发生变化，否则需要重新完成对信号源双端口传输特性校准；B2，按照图4所示组建大信号功率压缩特性测试系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；B3，分别初始化信号源、频谱分析仪与程控直流稳压电源，分别清空信号源、频谱分析仪与程控直流稳压电源的SCPI寄存器；B4，从主控计算机输入信号源的起始频率、终止频率、步进频率、起始功率、终止功率、步进功率，同时选择程控直流稳压电源的输出通道分别作为微波/毫米波矢量调制器 VI与VQ直流偏置源，输入VI与VQ的起始电压、终止电压、步进电压，此外输入频谱分析仪的 RBff、VBW、SPAN ；B5，将起始频率与起始功率分别作为当前频率与功率置入信号源，同时将I路与Q 路起始电压VI与VQ作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，随后将程控直流稳压电源中的Output Power OFF设置为Output Power 0N，以及将信号源中的RF OFF设置为RF ON]；B6，测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值(dBm)；B7,将当前Q路的电压值VQ加上步进电压值作为下一个Q路测试时的测试电压值，随后测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值(dBm)，如此循环，直至达到Q路的终止电压值，此时退出Q路地电压值VQ的循环；B8，将当前I路的电压值VI加上步进电压作为下一个I路测试时的测试电压值， 并且将Q路电压值的起始电压作为当前电压值置入程控电源的相应输出通道，测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值(dBm)，如此循环，直至达到I路的终止电压值，此时退出I路电压值VI的循环。B9，将当前功率加上步进功率作为下一个功率值，置入信号源，测试并读取频谱分析仪在当前频率点与功率值下的传输特性的幅度值(dBm)，重复进行步骤B7至B8，如此循环，依次测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值(dBm)，直至功率值达到终止功率，此时退出功率循环；B10，将当前频率加上步进频率作为下一个频率点置入信号源中，同时将I路与Q 路起始电压VI与VQ作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，并且将起始功率作为当前功率值置入信号源，重复步骤B7至B8，如此循环，依次测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值(dBm)，如此循环，直至频率达到终止频率，此时保存全部测试数据，即频率(GHz)、输入功率(dBm)、VI (V)、VQ(V)、输出功率(dBm)，退出频率循环，同时将程控直流稳压电源中的Output Power ON设置为Output Power OFF], 以及将信号源中的RF OFF设置为RF ON]；Bll，调用Matlab软件，导入全部测试数据，即频率(GHz)、微波/毫米波矢量调制器的输入功率((^!11)、￥1作)、￥0作)、微波/毫米波矢量调制器的输出功率(dBm)，分别绘制在固定频率、I路电压值VI (V)以及Q路电压值VQ(V)下的微波/毫米波矢量调制器的输入功率(dBm)-微波/毫米波矢量调制器的输出功率(dBm)的功率压缩曲线图，即微波/毫米波矢量调制器在不同输入功率条件下的功率压缩曲线图，以及在固定频率与固定输入功率(微波/毫米波矢量调制器的输入功率)下的VI (V)-VQ(V)-大信号条件下插入损耗曲线图(通过公式1)，分别与小信号条件下的插入损耗作比较，最终确定微波/毫米波矢量调制器的功率压缩特性，即微波/毫米波矢量调制器在不同输入功率条件下的功率压缩曲线图。大信号条件下插入损耗(dB) ixxGHz (xxGHz表示当前测试频率下)=微波/毫米波矢量调制器的输出功率(dBm)-微波/毫米波矢量调制器的输入功率(dBm)(1)3)大信号相位压缩特性测试方法在大信号相位压缩特性测试开始之前，首先进行大信号相位压缩特性校准；所述大信号相位压缩特性校准方法包括31)功率放大器的输出功率校准；3 功率放大器的输出功率测试；33)功率放大器的传输相位校准。31)功率放大器的输出功率校准包括以下步骤C11，按照图5所示组建功率放大器的输出功率校准系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、 接地端口均连接正常；C12，分别初始化矢量网络分析仪与功率计，以及分别清空矢量网络分析仪与功率计的SCPI寄存器；C13，从主控计算机输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、起始功率、端口终止功率、步进功率、平均次数，同时输入功率计的输出通道、输入功率传感器在功率计中的对应的校准表格、输入功率计的平均次数；C14，完成功率传感器与功率计的校准，即Zero与Cal；C15，将起始功率作为当前功率置入矢量网络分析仪；C16，完成矢量网络分析仪在当前功率条件下的单端口输出功率的校准，保存测试数据，即功率放大器的输入功率(dBm)；C17，将当前功率加上步进功率作为下一个功率值置入矢量网络分析仪，重复进行步骤C16，如此循环，直至功率达到终止功率，依次保存校准数据，即频率(GHz)、输入功率 (dBm)，此时退出功率循环。32)功率放大器的输出功率测试包括以下步骤C21，按照图6所示组建功率放大器的输出功率的测试系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常，并且确保功率放大器的输出功率校准的步骤执行完成后，功率计与功率传感器的状态没有发生改变；C22，分别初始化矢量网络分析仪、功率计、程控直流稳压电源，以及分别清空矢量网络分析仪、功率计、程控直流稳压电源的SCPI寄存器；C23，输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、端口输入功率的起始功率、端口输入功率的终止功率、端口输入功率的步进功率、平均次数，并且选择程控直流稳压电源的输出通道分别作为功率放大器的VD与VG直流偏置源，分别输入功率放大器正常工作时的VD与VG供给电压；C24，将起始频率与起始功率分别作为当前频率与功率置入矢量网络分析仪，并且将VD与VG作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，随后将程控直流稳压电源中的Output Power OFF设置为Output Power ON]；C25，测试并读取功率计在当前频率点下的显示功率(dBm)，即功率放大器的输出功率(dBm)；C26，将当前功率加上步进功率作为下一个功率值，置入矢量网络分析仪，测试并读取功率计在当前频率点与功率值下的显示功率(dBm)，如此循环，依次测试并读取功率计在当前频率点下的显示功率(dBm)，直至功率值达到终止功率，此时退出功率循环；C27，将当前频率加上步进频率作为下一个频率点置入矢量网络分析仪中，同时将起始功率作为当前功率值置入矢量网络分析仪，重复进行步骤C26，如此循环，依次测试并读取功率计在当前频率点下的显示功率(dBm)，直至频率达到终止频率，此时保存全部测试数据，即频率(GHz)、输出功率(dBm)，退出频率循环，同时将程控直流稳压电源中的Output Power ON设置为Output Power OFF。33)功率放大器的传输相位校准包括以下步骤C31，按照图7所示组建功率放大器的传输相位校准系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、 接地端口均连接正常；C32，分别初始化矢量网络分析仪与程控直流稳压电源，以及分别清空矢量网络分析仪与程控直流稳压电源的SCPI寄存器；C33，输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、起始功率、终止功率、步进功率、平均次数，同时选择程控直流稳压电源的输出通道分别作为功率放大器的VD与VG直流偏置源，分别输入功率放大器正常工作时的VD与VG供给电压；C34，将起始功率作为当前功率置入矢量网络分析仪，同时将VD与VG作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，随后将程控直流稳压电源中的Output Power OFF设置为Output Power ON；C35，完成矢量网络分析仪在当前功率条件下的双端口传输特性校准，保存校准数据，即功率放大器的传输相位(DEG)；C36，将当前功率加上步进功率作为下一个功率值置入矢量网络分析仪，重复进行步骤C35，如此循环，依次保存校准数据，即功率放大器的传输相位(DEG)，直至端口输入功率达到端口输入功率的终止功率，此时退出端口输入功率循环，同时将程控直流稳压电源中的Output Power ON设置为Output Power OFF。所述大信号相位压缩特性测试方法包括以下步骤Cl，按照大信号相位压缩特性校准的步骤，完成矢量网络分析仪双端口传输特性校准，确保校准后矢量网络分析仪的校准状态不发生变化，否则需要重新完成对矢量网络分析仪双端口传输特性校准；C2，按照图8所示组建大信号相位压缩特性测试系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；C3，分别初始化矢量网络分析仪、第一程控直流稳压电源与第二程控直流稳压电源，以及分别清空矢量网络分析仪、第一程控直流稳压电源与第二程控直流稳压电源的 SCPI寄存器；C4，从主控计算机输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、起始功率、端口终止功率、步进功率、平均次数，并且选择第一程控直流稳压电源的输出通道分别作为微波 /毫米波矢量调制器VI与VQ直流偏置源，输入VI与VQ的起始电压、终止电压、步进电压， 同时选择第二程控直流稳压电源的输出通道分别作为功率放大器的VD与VG直流偏置源， 分别输入功率放大器正常工作时的VD与VG供给电压；C5，将起始频率与起始功率分别作为当前频率与功率置入矢量网络分析仪，并且将I路与Q路起始电压VI与VQ作为当前电压值分别置入第二程控直流稳压电源的相应输出通道，同时将VD与VG作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，随后将程控直流稳压电源中的Output Power OFF设置为Output Power ON]；C6，测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输相位(DEG)；C7，将当前Q路的电压值VQ加上步进电压值作为下一个Q路测试时的测试电压值，随后测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输相位(DEG)，如此循环，直至达到Q 路的终止电压值，此时退出Q路地电压值VQ的循环；C8，将当前I路的电压值VI加上步进电压作为下一个I路测试时的测试电压值， 并且将Q路电压值的起始电压作为当前电压值置入程控电源的相应输出通道，测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输相位(DEG)，如此循环，直至达到I路的终止电压值，此时退出I路电压值VI的循环；C9，将当前功率值加上步进功率作为下一个功率值，置入矢量网络分析仪，测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点与功率值下的传输相位(DEG)，重复进行步骤C6至C8， 如此循环，依次测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输相位(DEG)，直至功率值达到终止功率，此时退出端口输入功率循环；C10，将当前频率加上步进频率作为下一个频率点置入矢量网络分析仪中，同时将 I路与Q路起始电压VI与VQ作为当前电压值分别置入第二程控直流稳压电源的相应输出通道，并且将起始功率作为当前功率值置入矢量网络分析仪，重复步骤C6至C8，如此循环， 依次测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输相位(DEG)，直至频率达到终止频率，此时保存全部测试数据，即频率(GHz)、功率放大器的输入功率((^!11)、￥1作)、￥0作)、微波/毫米波矢量调制器的传输相位(DEG)，退出频率循环，同时将第二程控直流稳压电源与第一程控直流稳压电源中的Output Power ON设置为Output Power OFF]；Cll，调用Matlab软件，导入全部测试数据，即频率(GHz)、微波/毫米波矢量调制器的输入功率(dBm)、VI (V)、VQ (V)、微波/毫米波矢量调制器的传输相位(DEG)，分别绘制在固定频率与固定输入功率(微波/毫米波矢量调制器的输入功率，即功率放大器的输出功率)下的VI (V)-VQ(V)-微波/毫米波矢量调制器的传输相位(DEG)曲线图，分别与小信号条件下的传输相位作比较，最终确定微波/毫米波矢量调制器的相位压缩特性，即微波/ 毫米波矢量调制器在不同输入功率条件下的相位压缩曲线图。实施例三
本实施例结合附图对本发明的微波/毫米波矢量调制器的传输特性测试方法与自动测试系统进行详细说明。本发明所述的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统由小信号传输特性测试系统、大信号功率压缩特性测试系统、大信号相位压缩特性测试系统等系统组成。每个系统均由测试设备、测试仪器、自动测试控制部分和测试软件组成。自动测试控制部分由主控计算机、GPIB总线、GPIB-USB控制卡组成，用户使用主控计算机上运行的测试软件，通过GPIB-USB控制卡，使用GPIB总线操作测试仪器，读取并保存测试数据。小信号传输特性测试系统的组成框图如图2所示，包括主控计算机2a、GPIB-USB 控制卡2b、GPIB总线G、矢量网络分析仪2c、程控直流稳压电源2d。测试分为小信号传输特性测试与小信号传输特性校准两个部分；用以测试与保存微波/毫米波矢量调制器在小信号条件下的插入损耗与传输相位指标。大信号功率压缩特性测试系统组成框图如图4所示，包括主控计算机如、 GPIB-USB控制卡4b、GPIB总线G、信号源如、频谱分析仪4d、程控直流稳压电源如。测试分为大信号功率压缩特性测试与大信号功率压缩特性校准两个部分；用以测试与保存微波 /毫米波矢量调制器在大信号条件下的插入损耗与功率压缩指标。大信号相位压缩特性测试系统组成框图如图8所示，包括主控计算机8a、 GPIB-USB控制卡8b、GPIB总线G、功率放大器Sc、矢量网络分析仪8d、第一程控直流稳压电源Se、第二程控直流稳压电源8f。测试分为大信号相位压缩特性测试与大信号相位压缩特性校准两个部分；用以测试与保存微波/毫米波矢量调制器在大信号条件下的传输相位与相位压缩指标。本发明所述的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统的测试方法流程如图9所示，主要由底层驱动软件(GPIB-USB控制卡驱动等)、操作系统(windows操作系统)、图形化编程软件HP VEE、各应用软件(包括大信号相位压缩特性测试软件、大信号功率压缩特性测试软件、小信号传输特性测试软件)和用户界面组成；各测试软件与各测试系统配合，用户可通过各个测试软件的用户界面完成各个测试系统的测试。各应用软件为针对本发明相关的软件自主编程，其余部分为标准的windows操作系统或有关标准设备自带的标准驱动程序。本发明中，运行在主控计算机上的测试程序通过GPIB-USB控制卡，使用GPIB总线控制测试仪器的操作并读取测试数据。通过运行在主控计算机上的软件用户界面可直接通过指令控制测试仪器，代替面板按键操作，同时通过GPIB总线读取测试结果代替人工读取；各测试项目基本满足了微波/毫米波矢量调制器传输特性的测试要求。本发明所述的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统的测试方法包括1)小信号传输特性测试方法；幻大信号功率压缩特性测试方法；3)大信号相位压缩特性测试方法。小信号传输特性测试系统用以测试和记录微波/毫米波矢量调制器的传输特性指标。图1为小信号传输特性测试系统的校准系统框图，图10是构成本发明的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统的小信号传输特性测试校准流程图。图2为小信号传输特性测试系统的框图，图9是构成本发明的用于微波/毫米波矢量调制器的传输特性自动测试系统的小信号传输特性测试流程图。如图2所示，小信号传输特性测试系统的校准系统包括矢量网络分析仪、程控直流稳压电源、GPIB总线、主控计算机及GPIB-USB控制卡。其中矢量网络分析仪、程控直流稳压电源为测试仪器，GPIB总线为连接测试仪器的系统总线，用以控制矢量网络分析仪与程控直流稳压电源同步扫描，进行频带内传输特性的测试。主控计算机通过GBIP总线设置仪器参数和读取、记录测试结果。小信号传输特性测试分为两个步骤先进行小信号传输特性测试系统的校准，再进行小信号传输特性的测试。大信号功率压缩特性测试系统用以测试和记录微波/毫米波矢量调制器在大信号条件下的插入损耗与功率压缩指标。图3为大信号功率压缩特性测试系统的校准系统框图，图12是构成本发明的微波/毫米波矢量调制器的传输特性自动测试系统的大信号功率压缩特性测试系统校准流程图。图4为大信号功率压缩特性测试系统的，图11是构成本发明的微波/毫米波矢量调制器的传输特性自动测试系统的大信号功率压缩特性测试系统测试流程图。如图4所示，大信号功率压缩特性测试系统包括信号源、频谱分析仪、程控直流稳压电源、GPIB总线、主控计算机及GPIB-USB控制卡。其中信号源、频谱分析仪、程控直流稳压电源为测试仪器，GPIB总线为连接测试仪器的系统总线，用以控制信号源、频谱分析仪、程控直流稳压电源同步扫描，进行频带内传输特性的测试。主控计算机通过GBIP总线设置仪器参数和读取、记录测试结果。大信号功率压缩特性测试分为两个步骤先进行大信号功率压缩特性测试系统的校准，再进行大信号条件下的插入损耗与功率压缩特性的测试ο大信号相位压缩特性测试系统用以测试和记录微波/毫米波矢量调制器在大信号条件下的插入相位与相位压缩指标。图8为大信号相位压缩特性测试系统的框图，图13 是构成本发明的微波/毫米波矢量调制器的传输特性自动测试系统的大信号相位压缩特性测试系统测试流程图。图6为大信号相位压缩特性测试系统校准系统——功率放大器的输出功率校准系统的框图，图14是构成功率放大器的输出功率校准流程图。图7为大信号相位压缩特性测试系统校准系统——功率放大器的输出功率测试系统的框图，图15是构成功率放大器的输出功率测试流程图。图8为大信号相位压缩特性测试系统校准系统——功率放大器的传输相位校准系统的框图，图16是构成功率放大器的传输相位校准流程图。校准的目的在于分别确定矢量网络分析仪端口在测试频带内的输出功率；微波/毫米波矢量调制器输入功率，即功率放大器的输出功率；以及将功率放大器带入到整个校准系统中，完成整套系统相位传输特性的校准。如图5所示，大信号相位压缩特性测试系统校准系统——功率放大器的输出功率校准系统部分至少包括矢量网络分析仪、功率计、功率传感器、GPIB总线、主控计算机及 GPIB-USB控制卡。其中矢量网络分析仪、功率计、功率传感器为测试仪器，GPIB总线为连接测试仪器的系统总线，用以控制矢量网络分析仪、功率计同步扫描，进行频带内传输特性的测试。主控计算机通过GBIP总线设置仪器参数和读取、记录测试结果。如图6所示，大信号相位压缩特性测试系统校准系统——功率放大器的输出功率测试系统部分至少包括矢量网络分析仪、功率放大器程控直流稳压电源、功率计、功率放大器、功率传感器、GPIB总线、主控计算机及GPIB-USB控制卡。其中矢量网络分析仪、功率放大器、程控直流稳压电源、功率计、功率传感器为测试仪器，GPIB总线为连接测试仪器的系统总线，用以控制矢量网络分析仪、程控直流稳压电源、功率计同步扫描，进行频带内传输特性的测试。主控计算机通过GBIP总线设置仪器参数和读取、记录测试结果。如图7所示，大信号相位压缩特性测试系统的校准设备包括矢量网络分析仪、程控直流稳压电源、功率放大器、GPIB总线、主控计算机及GPIB-USB控制卡。其中矢量网络分析仪、功率放大器、程控直流稳压电源为测试仪器，GPIB总线为连接测试仪器的系统总线， 用以控制矢量网络分析仪、程控直流稳压电源同步扫描，进行频带内传输特性的测试。主控计算机通过GBIP总线设置仪器参数和读取、记录测试结果。如图8所示，大信号相位压缩特性测试系统部分至少包括矢量网络分析仪、第一程控直流稳压电源、功率放大器、第二程控直流稳压电源、GPIB总线、主控计算机及 GPIB-USB控制卡。其中矢量网络分析仪、第一程控直流稳压电源、功率放大器、第二程控直流稳压电源为测试仪器，GPIB总线为连接测试仪器的系统总线，用以控制矢量网络分析仪、 第一程控直流稳压电源、第二程控直流稳压电源同步扫描，进行频带内传输特性的测试。主控计算机通过GBIP总线设置仪器参数和读取、记录测试结果。大信号相位压缩特性测试分为两个步骤先进行大信号相位压缩特性测试系统的校准，至少包括功率放大器的输出功率校准、功率放大器的输出功率测试、功率放大器的传输相位校准，随后再进行大信号条件下的插入相位与相位压缩特性的测试。本发明是一种微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统及方法，该方案配置灵活，不仅在常用微波测试与测量仪表基础上进行频率扩展以适用于各种毫米波频段传输特性的自动测试系统，而且运用GPIB总线技术，能够全面实现微波/毫米波矢量调制器大信号条件下与小信号条件下的传输特性的自动测试领域，不仅克服了目前国内微波/ 毫米波矢量调制器在大信号相位压缩特性与大信号功率压缩特性测试手段与自动测试系统缺乏的困难，同时避免了手工测试时的低效率、精确度低、不确定因素多等缺点。其主要实现各种微波/毫米波矢量调制器的传输特性自动测试，尤其实现了微波/毫米波矢量调制器在大信号条件下传输特性(功率压缩特性与相位压缩特性)的高效率测试，以及小信号条件下的传输特性(传输相位与插入损耗)的高效率测试。本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。 这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。
权利要求
1.一种微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统，其特征在于包括小信号传输特性测试系统，以及大信号传输特性测试系统；所述大信号传输特性测试系统包括大信号功率压缩特性测试系统和大信号相位压缩特性测试系统。
2.根据权利要求1所述的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统，其特征在于所述小信号传输特性测试系统包括矢量网络分析仪(2c)、程控直流稳压电源(2d)、 主控计算机(h)、GPIB总线(G)、GPIB-USB控制卡Qb) ；GPIB-USB控制卡Qb)与主控计算机(2a)相连，矢量网络分析仪(2c)通过GPIB总线(G)与GPIB-USB控制卡(2b)相连，矢量网络分析仪Oc)还与微波/毫米波矢量调制器相连，程控直流稳压电源Od)通过GPIB 总线(G)与GPIB-USB控制卡Qb)相连，程控直流稳压电源Od)还与微波/毫米波矢量调制器相连。
3.根据权利要求2所述的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统，其特征在于所述小信号传输特性测试系统的校准设备包括矢量网络分析仪(lc)、GPIB总线(G)、 GPIB-USB控制卡(lb)、主控计算机(Ia) ；GPIB-USB控制卡(Ib)与主控计算机(Ia)相连， 矢量网络分析仪(Ic)通过GPIB总线(G)与GPIB-USB控制卡(Ib)相连。
4 根据权利要求1所述的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统，其特征在于所述大信号功率压缩特性测试系统包括信号源(4c)、频谱分析仪(4d)、程控直流稳压电源(4e)、主控计算机(如)、GPIB-USB控制卡(4b)、GPIB总线(G)；所述GPIB-USB控制卡Gb)与主控计算机Ga)相连，所述信号源Ge)通过GPIB总线(G)与GPIB-USB控制卡 (4b)相连，信号源Ge)还与微波/毫米波矢量调制器相连，所述频谱分析仪Gd)通过GPIB 总线(G)与GPIB-USB控制卡Gb)相连，频谱分析仪Gd)还与微波/毫米波矢量调制器相连，所述程控直流稳压电源Ge)通过GPIB总线(G)与GPIB-USB控制卡Gb)相连，程控直流稳压电源Ge)还与微波/毫米波矢量调制器相连。
5.根据权利要求4所述的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统，其特征在于所述大信号功率压缩特性测试系统的校准设备包括信号源(3c)、频谱分析仪(3d)、 主控计算机(3a)、GPIB-USB控制卡(3b)、GPIB总线(G)；所述GPIB-USB控制卡(3b)与主控计算机(3a)相连，所述信号源(3c)通过GPIB总线(G)与GPIB-USB控制卡(3b)相连， 所述频谱分析仪(3d)通过GPIB总线(G)与GPIB-USB控制卡(3b)相连，频谱分析仪(3d) 与信号源(3c)相连。
6.根据权利要求1所述的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统，其特征在于所述大信号相位压缩特性测试系统还包括功率放大器的输出功率测试系统、功率放大器的输出功率校准系统、大信号相位压缩特性测试系统的校准设备和大信号相位压缩特性测试系统的测试设备；所述大信号相位压缩特性测试系统的测试设备包括主控计算机 (8a)、GPIB总线(G)、GPIB-USB控制卡(Sb)、矢量网络分析仪(8d)、第一程控直流稳压电源 (Se)、第二程控直流稳压电源(8f)、功率放大器(8c)；所述GPIB-USB控制卡(8b)与主控计算机(8a)相连，矢量网络分析仪(8d)通过GPIB总线(G)与GPIB-USB控制卡(8b)相连， 矢量网络分析仪(8d)还与微波/毫米波矢量调制器相连，第二程控直流稳压电源(8f)通过GPIB总线(G)与GPIB-USB控制卡(8b)相连，第二程控直流稳压电源(8f)还与微波/ 毫米波矢量调制器相连，第一程控直流稳压电源(8e)通过GPIB总线(G)与GPIB-USB控制卡(8b)相连，第一程控直流稳压电源(8e)还与功率放大器(8c)相连，功率放大器(8c)分别与矢量网络分析仪(8d)和微波/毫米波矢量调制器相连。
7.根据权利要求6所述的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统，其特征在于所述功率放大器的输出功率测试系统包括矢量网络分析仪(6f)、程控直流稳压电源 (6d)、功率计(6c)、功率放大器(6e)、功率传感器(6g)、GPIB总线(G)、主控计算机(6a)及 GPIB-USB控制卡(6b)；其中GPIB-USB控制卡(6b)与主控计算机(6a)相连，矢量网络分析仪(6f)、程控直流稳压电源阳(1)和功率计(6c)均分别通过GPIB总线(G)与GPIB-USB控制卡(6b)相连；功率放大器(6e)分别与矢量网络分析仪(6f)、程控直流稳压电源(6d)和功率传感器(6g)相连，功率传感器(6g)与功率计(6c)相连。
8.根据权利要求6所述的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统，其特征在于所述功率放大器的输出功率校准系统包括矢量网络分析仪(5e)、功率计(5c)、功率传感器(5d)、GPIB总线(G)、主控计算机(5a)及GPIB-USB控制卡(5b)；其中GPIB-USB控制卡(5b)与主控计算机(5a)相连，矢量网络分析仪(5e)与功率计(5c)均分别通过GPIB 总线(G)与GPIB-USB控制卡(5b)相连，功率传感器(5d)分别与矢量网络分析仪(5e)和功率计(5c)相连。
9.根据权利要求6所述的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统，其特征在于所述大信号相位压缩特性测试系统的校准设备包括矢量网络分析仪(7e)、程控直流稳压电源(7c)、功率放大器(7d)、GPIB总线(G)、主控计算机(7a)及GPIB-USB控制卡(7b)； 所述GPIB-USB控制卡(7b)与主控计算机(7a)相连，程控直流稳压电源(7c)和矢量网络分析仪(7e)均分别通过GPIB总线(G)与GPIB-USB控制卡(7b)相连，功率放大器(7d)分别与矢量网络分析仪(7e)和程控直流稳压电源(7c)相连。
10.一种权利要求1至9任意一项所述的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统的测试方法，其特征在于，包括1)小信号传输特性测试方法；2)大信号功率压缩特性测试方法；3)大信号相位压缩特性测试方法。
11.根据权利要求10所述的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统的测试方法，其特征在于在小信号传输特性的测试开始之前，首先进行小信号传输特性校准， 完成矢量网络分析仪双端口传输特性校准，确保校准后矢量网络分析仪校准状态不发生变化，否则需要重新完成对矢量网络分析仪双端口传输特性校准；所述小信号传输特性校准方法包括以下步骤A01，组建小信号传输特性测试系统的校准系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；A02，初始化矢量网络分析仪，清空矢量网络分析仪的SCPI寄存器；A03，从主控计算机输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、端口输入功率、平均次数；A04,完成矢量网络分析仪双端口传输特性校准，保存校准数据；所述小信号传输特性的测试方法包括以下步骤Al，组建小信号传输特性测试系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；A2，分别初始化矢量网络分析仪与程控直流稳压电源，分别清空矢量网络分析仪与程控直流稳压电源的SCPI寄存器；A3，在主控计算机输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、端口输入功率、平均次数，同时选择程控直流稳压电源的输出通道分别作为微波/毫米波矢量调制器VI与VQ 直流偏置源，输入VI与VQ的起始电压、终止电压、步进电压；A4，将起始频率作为当前频率置入矢量网络分析仪，同时将I路与Q路起始电压VI与 VQ作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，随后将程控直流稳压电源中的Output Power OFF设置为Output Power ON；A5，测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值与相位值； A6，将当前Q路的电压值VQ加上步进电压值作为下一个Q路测试时的测试电压值，测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值与相位值，如此循环，直至达到Q路的终止电压值，此时退出Q路地电压值VQ的循环；A7，将当前I路的电压值VI加上步进电压作为下一个I路测试时的测试电压值，并且将Q路电压值的起始电压作为当前电压值置入程控电源的相应输出通道，测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值与相位值，如此循环，直至达到I路的终止电压值，此时退出I路电压值VI的循环；A8，将当前频率加上步进频率作为下一个频率点置入矢量网络分析仪中，并且将I路与Q路起始电压VI与VQ作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，重复进行步骤A6至A7的测试步骤，如此循环，直至频率达到终止频率，此时保存全部测试数据，即频率、VI、VQ、插入损耗、传输相位，退出频率循环，同时将程控直流稳压电源中的Output Power ON设置为Output Power OFF；A9，调用Matlab软件，导入全部测试数据，即频率、VI、VQ、插入损耗、传输相位，分别绘制在固定频率下的VI、VQ、插入损耗曲线图与VI、VQ、传输相位曲线图。
12.根据权利要求10所述的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统的测试方法，其特征在于，在大信号功率压缩特性测试开始之前，首先进行大信号功率压缩特性校准，该校准方法包括以下步骤B01，组建大信号功率压缩特性测试校准系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；B02，分别初始化信号源与频谱分析仪，分别清空信号源与频谱分析仪的SCPI寄存器； B03，从主控计算机输入信号源的起始频率、终止频率、步进频率、起始功率、终止功率、 步进功率，同时输入频谱分析仪的RBW、VBff, SPAN ；B04，将信号源输出端口与频谱分析仪输入端口相连接，将起始频率与起始功率分别作为当前频率与功率置入信号源，随后将信号源中的RF OFF设置为RF ON]； B05，测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值； B06，将当前功率加上步进功率作为下一个功率值，置入信号源，测试并读取频谱分析仪在当前频率点与功率值下的传输特性的幅度值，如此循环，依次测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值，直至功率值达到终止功率，此时退出功率循环；B07，将当前频率加上步进频率作为下一个频率点置入信号源中，同时将起始功率作为当前功率值置入信号源，重复步骤B05至B06，如此循环，依次测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值，直至频率达到终止频率，此时保存全部测试数据，即频率、功率，退出频率循环，同时将信号源中的RF OFF设置为RF ON；完成对信号源输出功率的测试，即大信号功率压缩特性校准的步骤，此时保存全部测试数据，作为信号源的输出功率，即微波/毫米波矢量调制器的输入功率； 所述大信号功率压缩特性测试包括以下步骤B1，按照大信号功率压缩特性校准步骤BOl至B07，完成信号源输出功率的校准，确保校准后信号源的校准状态不发生变化，否则需要重新完成对信号源双端口传输特性校准；B2，组建大信号功率压缩特性测试系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常； B3，分别初始化信号源、频谱分析仪与程控直流稳压电源，分别清空信号源、频谱分析仪与程控直流稳压电源的SCPI寄存器；B4，从主控计算机输入信号源的起始频率、终止频率、步进频率、起始功率、终止功率、 步进功率，同时选择程控直流稳压电源的输出通道分别作为微波/毫米波矢量调制器VI 与VQ直流偏置源，输入VI与VQ的起始电压、终止电压、步进电压，此外输入频谱分析仪的 RBff, VBff, SPAN ；B5，将起始频率与起始功率分别作为当前频率与功率置入信号源，同时将I路与Q路起始电压VI与VQ作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，随后将程控直流稳压电源中的Output Power OFF设置为Output Power ON，以及将信号源中的RF OFF设置为RF ON]；B6，测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值； B7，将当前Q路的电压值VQ加上步进电压值作为下一个Q路测试时的测试电压值，随后测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值，如此循环，直至达到Q路的终止电压值，此时退出Q路地电压值VQ的循环；B8，将当前I路的电压值VI加上步进电压作为下一个I路测试时的测试电压值，并且将Q路电压值的起始电压作为当前电压值置入程控电源的相应输出通道，测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值，如此循环，直至达到I路的终止电压值，此时退出I路电压值VI的循环。B9，将当前功率加上步进功率作为下一个功率值，置入信号源，测试并读取频谱分析仪在当前频率点与功率值下的传输特性的幅度值，重复进行步骤B7至B8，如此循环，依次测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值，直至功率值达到终止功率，此时退出功率循环；B10，将当前频率加上步进频率作为下一个频率点置入信号源中，同时将I路与Q路起始电压VI与VQ作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，并且将起始功率作为当前功率值置入信号源，重复步骤B7至B8，如此循环，依次测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输特性的幅度值，如此循环，直至频率达到终止频率，此时保存全部测试数据，即频率、输入功率、VI、VQ、输出功率，退出频率循环，同时将程控直流稳压电源中的Output Power ON设置为Output Power OFF，以及将信号源中的RF OFF设置为RF ON；B11，调用Matlab软件，导入全部测试数据，即频率、微波/毫米波矢量调制器的输入功率、VI、VQ、微波/毫米波矢量调制器的输出功率，分别绘制在固定频率、I路电压值VI以及 Q路电压值VQ下的微波/毫米波矢量调制器的输入功率-微波/毫米波矢量调制器的输出功率的功率压缩曲线图，即微波/毫米波矢量调制器在不同输入功率条件下的功率压缩曲线图，以及在固定频率与固定输入功率下的VI-VQ-大信号条件下插入损耗曲线图，分别与小信号条件下的插入损耗作比较，最终确定微波/毫米波矢量调制器的功率压缩特性，即微波/毫米波矢量调制器在不同输入功率条件下的功率压缩曲线图。
13.根据权利要求10所述的微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统的测试方法，其特征在于，在大信号相位压缩特性测试开始之前，首先进行大信号相位压缩特性校准；所述大信号相位压缩特性校准方法包括31)功率放大器的输出功率校准；3 功率放大器的输出功率测试；33)功率放大器的传输相位校准； 所述功率放大器的输出功率校准包括以下步骤C11，组建功率放大器的输出功率校准系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、 直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；C12，分别初始化矢量网络分析仪与功率计，以及分别清空矢量网络分析仪与功率计的 SCPI寄存器；C13，从主控计算机输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、起始功率、端口终止功率、步进功率、平均次数，同时输入功率计的输出通道、输入功率传感器在功率计中的对应的校准表格、输入功率计的平均次数；C14，完成功率传感器与功率计的校准，即Zero与Cal； C15，将起始功率作为当前功率置入矢量网络分析仪；C16，完成矢量网络分析仪在当前功率条件下的单端口输出功率的校准，保存测试数据，即功率放大器的输入功率(dBm)；C17，将当前功率加上步进功率作为下一个功率值置入矢量网络分析仪，重复进行步骤C16，如此循环，直至功率达到终止功率，依次保存校准数据，即频率(GHz)、输入功率 (dBm)，此时退出功率循环；所述功率放大器的输出功率测试包括以下步骤C21，组建功率放大器的输出功率的测试系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常，并且确保功率放大器的输出功率校准的步骤执行完成后，功率计与功率传感器的状态没有发生改变；C22，分别初始化矢量网络分析仪、功率计、程控直流稳压电源，以及分别清空矢量网络分析仪、功率计、程控直流稳压电源的SCPI寄存器；C23，输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、端口输入功率的起始功率、端口输入功率的终止功率、端口输入功率的步进功率、平均次数，并且选择程控直流稳压电源的输出通道分别作为功率放大器的VD与VG直流偏置源，分别输入功率放大器正常工作时的VD 与VG供给电压；C24，将起始频率与起始功率分别作为当前频率与功率置入矢量网络分析仪，并且将VD 与VG作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，随后将程控直流稳压电源中的Output Power OFF设置为Output Power ON；C25，测试并读取功率计在当前频率点下的显示功率，即功率放大器的输出功率； C26，将当前功率加上步进功率作为下一个功率值，置入矢量网络分析仪，测试并读取功率计在当前频率点与功率值下的显示功率，如此循环，依次测试并读取功率计在当前频率点下的显示功率，直至功率值达到终止功率，此时退出功率循环；C27，将当前频率加上步进频率作为下一个频率点置入矢量网络分析仪中，同时将起始功率作为当前功率值置入矢量网络分析仪，重复进行步骤C26，如此循环，依次测试并读取功率计在当前频率点下的显示功率，直至频率达到终止频率，此时保存全部测试数据，即频率、输出功率，退出频率循环，同时将程控直流稳压电源中的Output Power ON设置为Output Power OFF；所述功率放大器的传输相位校准包括以下步骤C31，组建功率放大器的传输相位校准系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、 直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常；C32，分别初始化矢量网络分析仪与程控直流稳压电源，以及分别清空矢量网络分析仪与程控直流稳压电源的SCPI寄存器；C33，输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、起始功率、终止功率、步进功率、平均次数，同时选择程控直流稳压电源的输出通道分别作为功率放大器的VD与VG直流偏置源，分别输入功率放大器正常工作时的VD与VG供给电压；C34，将起始功率作为当前功率置入矢量网络分析仪，同时将VD与VG作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，随后将程控直流稳压电源中的Output Power OFF设置为Output Power ON；C35，完成矢量网络分析仪在当前功率条件下的双端口传输特性校准，保存校准数据， 即功率放大器的传输相位；C36，将当前功率加上步进功率作为下一个功率值置入矢量网络分析仪，重复进行步骤 C35，如此循环，依次保存校准数据，即功率放大器的传输相位，直至端口输入功率达到端口输入功率的终止功率，此时退出端口输入功率循环，同时将程控直流稳压电源中的Output Power ON设置为Output Power OFF。所述大信号相位压缩特性测试方法包括以下步骤Cl，按照大信号相位压缩特性校准的步骤，完成矢量网络分析仪双端口传输特性校准， 确保校准后矢量网络分析仪的校准状态不发生变化，否则需要重新完成对矢量网络分析仪双端口传输特性校准；C2，组建大信号相位压缩特性测试系统，同时确保各测试与测量设备的射频端口、直流端口、主控计算机USB端口、GPIB-USB控制卡、GPIB总线、电源端口、接地端口均连接正常； C3，分别初始化矢量网络分析仪、第一程控直流稳压电源与第二程控直流稳压电源，以及分别清空矢量网络分析仪、第一程控直流稳压电源与第二程控直流稳压电源的SCPI寄存器；C4，从主控计算机输入起始频率、终止频率、步进频率、中频带宽、起始功率、端口终止功率、步进功率、平均次数，并且选择第一程控直流稳压电源的输出通道分别作为微波/毫米波矢量调制器VI与VQ直流偏置源，输入VI与VQ的起始电压、终止电压、步进电压，同时选择第二程控直流稳压电源的输出通道分别作为功率放大器的VD与VG直流偏置源，分别输入功率放大器正常工作时的VD与VG供给电压；C5，将起始频率与起始功率分别作为当前频率与功率置入矢量网络分析仪，并且将I 路与Q路起始电压VI与VQ作为当前电压值分别置入第二程控直流稳压电源的相应输出通道，同时将VD与VG作为当前电压值分别置入程控直流稳压电源的相应输出通道，随后将程控直流稳压电源中的Output Power OFF设置为Output Power ON]； C6，测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输相位； C7，将当前Q路的电压值VQ加上步进电压值作为下一个Q路测试时的测试电压值，随后测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输相位，如此循环，直至达到Q路的终止电压值，此时退出Q路地电压值VQ的循环；C8，将当前I路的电压值VI加上步进电压作为下一个I路测试时的测试电压值，并且将Q路电压值的起始电压作为当前电压值置入程控电源的相应输出通道，测试并读取频谱分析仪在当前频率点下的传输相位，如此循环，直至达到I路的终止电压值，此时退出I路电压值VI的循环；C9，将当前功率值加上步进功率作为下一个功率值，置入矢量网络分析仪，测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点与功率值下的传输相位，重复进行步骤C6至C8，如此循环， 依次测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输相位，直至功率值达到终止功率， 此时退出端口输入功率循环；C10，将当前频率加上步进频率作为下一个频率点置入矢量网络分析仪中，同时将I路与Q路起始电压VI与VQ作为当前电压值分别置入第二程控直流稳压电源的相应输出通道，并且将起始功率作为当前功率值置入矢量网络分析仪，重复步骤C6至C8，如此循环， 依次测试并读取矢量网络分析仪在当前频率点下的传输相位，直至频率达到终止频率，此时保存全部测试数据，即频率、功率放大器的输入功率、VI、VQ、微波/毫米波矢量调制器的传输相位，退出频率循环，同时将第二程控直流稳压电源与第一程控直流稳压电源中的Output Power ON设置为Output Power OFF；Cll，调用Matlab软件，导入全部测试数据，即频率、微波/毫米波矢量调制器的输入功率、VI、VQ、微波/毫米波矢量调制器的传输相位，分别绘制在固定频率与固定输入功率下的VI-VQ-微波/毫米波矢量调制器的传输相位曲线图，分别与小信号条件下的传输相位作比较，最终确定微波/毫米波矢量调制器的相位压缩特性，即微波/毫米波矢量调制器在不同输入功率条件下的相位压缩曲线图。
全文摘要
本发明公开了一种微波/毫米波矢量调制器传输特性的自动测试系统及方法，该系统包括小信号传输特性测试系统，以及大信号传输特性测试系统；所述大信号传输特性测试系统包括大信号功率压缩特性测试系统和大信号相位压缩特性测试系统；本发明配置灵活，不仅适用于各种毫米波频段传输特性的自动测试，而且能够全面实现微波/毫米波矢量调制器大信号条件下与小信号条件下的传输特性自动测试；此外，本发明还克服了目前国内微波/毫米波矢量调制器在大信号相位压缩特性与大信号功率压缩特性测试手段与自动测试系统缺乏的困难，同时避免了手工测试时的低效率、精确度低、不确定因素多等缺点。
文档编号G01S7/40GK102207545SQ20111013954
公开日2011年10月5日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者佟瑞, 侯阳, 吴亮, 孙晓玮, 孙朋飞, 楼丹, 钱蓉, 韩克武 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所