Системный подход к повышению точности микрополосковых измерительных приборов

• Автор: Ковалев, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 151 с.

ОГЛАВЛЕНИЕЗ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Статистическое оценивание параметров микрополосковых СВЧ приборов

1.1. Проблема измерения в микрополосках и обзор существующих методов измерения.

1.2. Общая постановка задачи и описание статистического подхода к проблеме измерения параметров микрополосковых приборов

1.2 Л .Статистический подход к проблеме автоматических измерений на

1.2.2.0собенности микрополосковых приборов

1.3. Первичная оптимальная обработка сигналов с датчиков анализатора микрополосковых цепей.

1.4. Математические модели автоматических измерителей микрополосковых СВЧ приборов

1.4.1. Вывод уравнений многополюсного рефлектометра.

1.4.2. Вывод уравнений микрополосковой многозондовой измерительной линии.

1.4.3. Вывод уравнений комбинированного мноюполюсного рефлектометра в микрополосковом исполнении
1.5. Математическое моделирование.
Выводы по главе 1.
Глава 2. Разработка автоматического анализатора микрополосковых цепей на основе многополюсного рефлектометра.
2.1. Оптимальная обработка измерительной информации
2.1.1. Проблема оптимального решения уравнений многополюсного рефлектометра.
2.1.2. Решение уравнений многополюсного рефлектометра по методу максимального правдоподобия.
2.1.3. Решение уравнений микрополосковой многозондовой измерительной линии по методу максимального правдоподобия.
2.1.4. Погрешности оценивания параметров с помощью многополюсного рефлектометра.
2.2. КАЛИБРОВКА МИКРОПОЛОСКОВОГО МНОГОПОЛЮСНОГО РЕФЛЕКТОМЕТРА ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ МОДЕЛИ.
2.2.1. Традиционные методы калибровки и необходимость наличия калибровочных эталонов
2.2.2. Калибровка многозондовой измерительной линии по набору неизвестных нагрузок
2.2.3. Калибровка комбинированного микрополоскового многополюсного рефлектометра.
2.2.4. Погрешности калибровки многополюсного рефлектометра.
2.3. Оптимизация параметров многополюсного рефлектометра.
2.3.1. Оптимизация параметров в узком диапазоне длин волн
2.3.2. Оптимизация параметров в широком диапазоне длин волн
2.3.3. Автоматическое управление процессом измерения.
2.4. Результаты статистического моделирования статистических методов оценивания параметров и калибровки для многополюсного рефлектометра
2.4.1. Моделирование процесса измерения микрополосковых нагрузок с помощью многозондовой измерительной линии.
2.4.2. Моделирование процесса измерения микрополосковых нагрузок с помощью многополюсного рефлектометра
Выводы по главе
Глава 3. Разработка автоматического анализатора микрополосковых цепей на основе комбинированной схемы многополюсного рефлектометра с последующим понижением частоты измерений
3.1. Измерения с помощью микрополоскового многоканального В В
3.2. Калибровка микрополоскового многоканального В В
3.3. Оптимизация параметров микрополоскового многоканального ВВ.
3.4. Результаты статистического моделирования метода многоканального В В.
Выводы по главе 3.
Глава 4. Статистические методы измерения параметров микрополосковых четырехполюсников.
4.1. Традиционные методы измерения параметров четырхполюсников
4.2. Автоматический измеритель параметров микрополосковых четырхполюсников на базе трх многополюсных рефлектометров
4.2.1. Описание измерителя
4.2.2. Оптимальный статистический алгоритм оценивания параметров четырхполюсников по результатам измерений
4.2.3. Калибровка измерителя параметров четырхполюсников по набору произвольных нагрузок.
4.3. Новый векторный измеритель параметров четырехполюсников
4.3.1 Описание процесса измерения параметров четырехполюсников.
4.3.2 Калибровка измерителя параметров четырехполюсников
4.4. Результаты статистического моделирования методов статистического оценивания параметров микрополосковых СВЧ четырхполюсников.
Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


В третьей главе описаны ААЦ на основе ВВ и многоканального ВВ в микрополосковом исполнении, которые сочетают в себе достоинства традиционно применяемых анализаторов, основанных на ВВ и МР и лишены их основных недостатков. Новый метод измерения использует комбинированный МР с гетеродинным понижением частоты измерения, при этом на выходах измерительных плеч многополюсника измеряются напряжения, а не мощности сигналов. На основе проведенного вывода математической модели, описывающей МИЛ с последующим гетеродинированием частоты измерения, и стратегии поиска решения задачи калибровки в классе сепарабельных моделей, был разработан метод калибровки ААЦ на основе многоканального ВВ по произвольным нагрузкам, параметры которых известны с погрешностями, что очень актуально для микрополосковой техники. Все операции, выполняемые при калибровке и измерении с исходными данными, являются линейными вплоть до самого последнего шага, что является основным достоинством ААЦ, основанных на ВВ, в отличие от ААЦ, где используется МР, так как при обработке нет потерь в отношении сигнатшум. Проведено статистическое моделирование алгоритмов калибровки и измерения. В последней четвертой главе был проведен анализ существующих автоматический измерителей Эпараметров СВЧ четырехполюсников. Для проверки работоспособности методов измерения, и калибровки по произвольным нагрузкам, было проведено численное моделирование этих процессов. Полученные результаты показывают, что рассмотренная процедура калибровки дает возможность получать значения собственных комплексных констант МР с погрешностями, определяемыми только шумами аппаратуры в рамках используемой модели, и, следовательно, получаемые погрешности перестают быть определяющими в работе анализаторов СВЧ цепей. Предложенный измеритель и метод его калибровки позволяют проводить измерения, как взаимных четырехполюсников, так и невзаимных. Методика первичная оптимальная обработка сигналов с датчиков анализатора микрополосковых цепей. Методы оптимальной обработки информации и калибровки параметров автоматических анализаторов СВЧ цепей, с автоматическим уточнением длины волны, на основе микрополосковых многозондовой измерительной линии, комбинированного многополюсного рефлектометра, комбинированного многополюсного рефлектометра с гетеродинным понижением частоты измерения, двух комбинированных многополюсных рефлектометров с последующим гетеродинированием частоты измеритель Бпараметров по набору произвольных нагрузок и одного отрезка линии передачи известной длины. Метод автоматического управления процессом измерения. Комплексы программ математического обеспечения, реализующие вышеуказанные методы. Комплексы программ численного моделирования процессов измерения параметров пассивных СВЧ устройств и калибровки автоматических анализаторов СВЧ цепей. Глава 1. Микрополосковые измерительные устройства целиком могут быть описаны теорией СВЧ цепей. В качестве характеристик, определяющих поле в исследуемом устройстве, как правило, используются комплексные амплитуды а и Ь волн, распространяющихся в прямом и обратном направлениях. Г лавной их отличительной особенностью является то, что прямое измерение величин а и Ь практически невозможно. Любая попытка ввести измерительный зонд в СВЧ тракт нарушает его постулируемую регулярность, при которой и справедлива теория СВЧ цепей. Поэтому на практике измерить комплексные амплитуды волн а и Ь можно только косвенными методами . Типичная схема измерений на СВЧ показана на рис. Рис. Обобщенная схема измерения на СВЧ мерительную цепь. Нагрузочная плос Гисточник сигнала, ИНизмеряемая нагрузка, ИЦ измерительная цепь. А А. Ъ, которые определяют коэффициент отражения нагрузки и мощность, падающую на нагрузку. В случае, когда объектом измерения является четырехполюсник, то к его второму выходу можно подключить еще одну измерительную схему и определить параметры четырехполюсника по измеренным значениям амплитуд падающих и отраженных волн при нескольких различных условиях возбуждения. Если величина а не зависит от Ь, то говорят, что источник согласован с измерительной цепью.