矢量网络分析仪校准技术研究

发布时间：2019-01-26 17:45

【摘要】：矢量网络分析仪是现代微波测量领域中十分重要的一种高精度、智能化测试仪器,已广泛应用于航空航天、卫星通信和雷达监测等领域。然而,硬件功能上的非理想性、测试环境的多变性和操作人员进行器件连接的不可重复性都会影响矢量网络分析仪的测量精度。改善矢量网络分析仪内部组成模块的性能和采用更高精度的校准标准件可以提高仪器的测试精度,但是会增加仪器设计的技术难度和仪器的硬件成本,而采用更加完善的校准技术对仪器进行校准也是提高测试精度的有效途径。本文主要研究矢量网络分析仪的校准及误差修正技术,通过改进和研究新的校准及误差修正技术,更好地消除测试仪器固有的非理想性和非一致性误差来提高测试精度,还可以减少校准过程中标准件的使用个数,简化误差修正算法以提高矢量网络分析仪的测试速度。本文的主要研究内容和成果可归纳如下:1.深入了解双端口矢量网络分析仪基本硬件结构、测量原理和系统误差模型,研究了基于12项误差模型的三通道矢量网络分析仪SOLT校准具体实施方案和基于8项误差模型的四通道矢量网络分析仪的TRL校准具体实施方案。并基于不考虑串话误差的10项误差模型,利用传输矩阵和SOLT校准过程中的测量结果,推导了一种简化的误差修正公式,该方法不仅可以应用于自校准算法还可以应用于多端口矢量网络分析仪的校准技术。2.提出了一种基于8项误差模型的三通道矢量网络分析仪校准方案。在消除串话误差和开关误差的前提下,发现采用8项误差模型对矢量网络分析仪进行校准的精度不能达到12项误差模型的校准精度,针对矢量网络分析仪正向和反向测量误差模型中参考平面的不一致,引入平面补偿误差改进了8项误差模型,并推导了相应的误差修正公式。3.研究了4n项误差模型在n端口矢量网络分析仪校准技术中的应用。消除开关误差和串话误差,基于4n项误差模型推导了误差修正公式。引入开关补偿误差改进4n项误差模型,并推导了矩阵形式的误差修正公式,继承了4n项误差模型应用于多端口校准技术的优点。4.提出了基于3n2项系统误差的广义双端口误差模型,并推导了待测件散射参数真值的矩阵解析表达式。基于广义信号流图和广义双端口的概念研究了n+1通道n端口矢量网络分析仪的校准技术,结合双端口12项误差模型,利用6个广义节点方程完整地描述了待测件散射参数真值和测量值之间的关系,推导的待测件散射参数矩阵解析表达式中各误差项矩阵可以通过GSOLT校准确定。5.提出了一种基于传输矩阵和GSOLT校准流程的误差修正新方法。基于GSLOT校准和不考虑串话误差的2n2+n项误差模型,推导了待测件实际散射参数的解析表达式,推导的误差修正公式只需要计算n个误差特征变量,从而减少了误差修正过程中的计算。6.基于OSL校准的单端口误差模型,给出了单端口剩余误差模型。引入一端接单端口标准件的传输线,使用经过校准的矢量网络分析仪对其进行反射系数的测量,并对测量结果进行分析,给出了剩余误差的获取方案,进一步通过二次校准,可以提高矢量网络分析仪的测试精度。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM935

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本文编号：2415740