Методы компьютерной обработки при измерении параметров резистивных СВЧ структур

• Автор: Беднов, Антон Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 97 с. : ил.

АКТУАЛЬНОСТЬ

Цель работы

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Научная новизна

Практическая ценность

Практическое использование

Обоснованность и достоверность результатов работы

Апробация работы

Публикации

Структура и объем

На защиту выносятся:

ГЛАВА 1 ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ С ПОМОЩЬЮ РЕФЛЕКТОМЕТРОВ НА СВЧ, ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ
1.1 Измерения во временной и частотной областях
1.2 Использование матричных операций и преобразования Фурье
выводы и постановка задач исследования
ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ В ЧАСТОТНОЙ ОБЛАСТИ. ВИРТУАЛЬНЫЙ ПРИБОР
2.1 Постановка задачи
2.2 Разработка моделей многоканальных рефлектометров с помощью Microwave Office
2.3 Виртуальный прибор в среде Microwave Office
2.4 Идентификация параметров моделей в ППМ
2.5 Калибровка рефлектометра методом идентификации параметров модели
2.6 Оценка достоверности результатов калибровки двенадцатиполюсного рефлектометра методом
идентификации параметров модели
Выводы
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МЕТОДА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВОЛНОВЫХ ПАРАМЕТРОВ НА СВЧ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЙ В ЧАСТОТНОЙ ОБЛАСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ
3.1 Постановка задачи
3.2 Фильтр «спектральное окно»
3.3 Фильтр «временное окно»
3.4 Анализ основных преимуществ и недостатков фильтра «спектральное окно» по сравнению с «временным окном»
3.5 Исследование погрешностей фильтра «спектральное окно». Разработка методов уменьшения
погрешностей
Выводы
ГЛАВА 4 ВОССТАНОВЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ АТТЕНЮАТОРОВ МЕТОДОМ СПЕКТРАЛЬНОГО ОКНА
4.1 Схем а и порядок проведения измерений
4.2 Виртуальный прибор Lab View, реализующий метод спектрального окна
4.3 Схемотехническое моделирование измерительного стенда
4.4 восстановление коэффициентов отражения и передачи аттенюатора по измерениям
АНАЛИЗАТОРА R&S ZVK
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ЗАВИСИМОСТЬ ПОГРЕШНОСТИ КАЛИБРОВКИ РЕФЛЕКТОМЕТРА ОТ ЧАСТОТЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ В. ПРОГРАММНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. АКТ ВНЕДРЕНИЯ
Развитие техники связи, военной и космической техники, решение многих прикладных задач биологии опираются на точные измерения электромагнитных величин[4]. В настоящее время точность существующих измерителей СВЧ диапазона во многом достигается за счет использования прецизионных дорогостоящих аппаратуры и СВЧ компонент, которые за последнее время практически достигли своего совершенства[5]. Особенно отчетливо эта тенденция проявилась при дальнейшем стремлении разработчиков СВЧ систем «уйти» в коротковолновый диапазон (миллиметровый и субмиллиметровый). Здесь создатели автоматических измерителей на СВЧ сталкиваются с существенными трудностями[6], связанными с отсутствием высокоточных компонентов (например, направленных ответвителей), работающих на частотах выше 30 ГГц. Однако, еще более важна проблема измерений в нестандартных каналах, например, микрополосковых. Большинство компонентов современной СВЧ аппаратуры реализуются в виде миниатюрных блоков, требующих измерения собственных параметров. Сделать это не просто, поскольку анализаторы цепей проектируются в расчете на стандартные коаксиальные или волноводные каналы. Современные анализаторы комплектуются, как правило, специальным программно-аппаратным модулем, позволяющим восстанавливать параметры в нестандартных каналах с помощью метода временного окна. Этот метод хорошо зарекомендовал себя, реализован практически во всех зарубежных анализаторах самых разных типов, но дополнительные элементы для измерений в микрополосковых каналах и соответствующие методы измерений, — все это значительно повышает стоимость средств измерения.
Следует заметить, что проблеме снижения стоимости автоматических измерителей на СВЧ без потери в их точности уделяется самое пристальное внимание в последние три десятилетия с момента выхода в свет пионерских публикаций Г. Энгена, К. Хоера и Р. Калдекотта в 1972-1973 гг. Данные авторы выдвинули идею замены дорогостоящих анализаторов СВЧ цепей, основанных на методе измерения с помощью векторного вольтметра (ВВ), предельно простыми измерительными цепями, содержащими многополюсный рефлектометр (МР), к выходным портам которого

Практически линейная связь между погрешностями калибровки и измерения позволяет проводить калибровку с установленным порогом погрешности измерения или прогнозировать точность восстановления параметров неизвестного объекта, основываясь на погрешности калибровки и категории объекта. Погрешность калибровки в диапазоне частот при фиксированных калибровочных мерах в наибольшей степени зависит от схемотехнической модели рефлектометра и в меньшей степени от алгоритма идентификации. Динамический диапазон метода в области малых значений измеряемой величины ограничивает только конечное представление дробного числа и погрешность алгоритма оптимизации. В случае комплексной характеристики, рост погрешности происходит независимо для реальной и мнимой части.
Открытый интерфейс управления ППМ АсйуеХ позволяет автоматизировать процессы измерения и калибровки, а решение сложных задач идентификации проводить с использованием многоэтапной оптимизации.