论文摘要
微波幅相测试在微波测量中具有无法取代的地位,矢量网络分析仪作为商业化程度很高的网络测量仪器在微波常规测量中发挥着巨大的作用。但对于微波特性参量变化速度高于10微秒的待测件,矢量网络分析仪还无法对之进行测量。本文研究了ka波段瞬态幅相测试技术及系统构成,时间响应达到1微秒以下。本文将开式谐振腔作为传感器引入到测量系统中,利用谐振腔的微扰理论,通过对谐振腔的测量来达到测量快速变化的介质低介电常数的目的。本文首先基于检波器和鉴相器设计了幅相测试系统,并对系统中主要器件进行了选件工作,采用开放式谐振腔作为传感器。根据开放式谐振腔的设计理论,设计了能够完成介电参量的介质测量工作的谐振腔,并给出了谐振腔的测试结果。接着,具体对幅相测试系统的幅度测试系统和相位测试系统进行分析。对系统中测幅支路进行了检波器定标,采用了最小二乘法进行了温度漂移误差修正;测相支路进行了鉴相器定标修正其非线性,提高了测量的准确度。然后,对幅相测试系统进行了静态标定和动态标定工作。静态标定是利用系统测量已知介电常数的介质,将测试结果与实际结果进行了比较,两者较为吻合,验证了测试系统的正确性。动态标定主要是判定测试系统的响应时间,系统时间分辨率达到了纳秒级别,时间响应速度远远优于普通的矢量网络分析仪。最后,分别对系统进行了幅度和相位测量误差分析,幅度主要考虑失配引起的误差,并用蒙特卡洛方法进行了统计学修正,相位主要考虑相位噪声的影响。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 幅相测试系统简介1.2 发展现状及应用1.3 章节安排第二章 幅相测试系统2.1 幅相测试系统设计背景2.2 幅相测试系统框图2.3 系统选件2.3.1 传感器的设计2.3.2 检波器的选择2.3.4 鉴相器的选择2.3.4 微波信号源的选择2.3.5 数据采集卡的选择2.3.6 定向耦合器的选择2.3.7 低噪声放大器的选择第三章 开放式谐振腔的设计3.1 开腔中的场分布3.2 性能参量3.2.1 曲率半径与稳定性3.2.2 菲涅尔系数3.3 谐振频率和束腰半径3.3.1 谐振频率3.3.2 束腰半径3.4 品质因数3.5 开放式谐振腔的设计实例第四章 幅度测试系统4.1 幅度测试原理4.2 检波器定标4.3 检波器原理4.4 检波器定标最小二乘法的修正4.4.1 检波曲线与温度的关系4.4.2 多项式拟合法修正4.4.3 多项式拟合法小结4.5 谐振腔参量的测量第五章 相位测试系统5.1 相位测试原理5.2 鉴相器原理5.3 鉴相器定标5.4 鉴相器定标结果第六章 测试系统的标定6.1 检波器定标结果6.2 静态标定6.2.1 小介质测量6.2.2 大介质测量6.3 动态标定第七章 开式谐振腔测量7.1 谐振腔频率和品质因数的测量7.2 腔体基模的确定7.3 束腰半径的测量7.3.1 测量原理7.3.2 测量结果第八章 误差分析8.1 幅度测量误差8.1.1 幅度测量误差分析8.1.2 系统幅度误差计算8.1.3 蒙特卡洛方法估算8.2 相位测量误差第九章 总结感谢参考文献附录附录1 测试系统实物图附录2 谐振腔实物图作者攻硕期间取得的成果
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