毫米波反射计的设计、研制和校准

admin · 发表于 2022-9-29 21:26:42

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反射系数是描述微波元器件以及微波网络失配程度最主要的技术指标。因此，反射系数的测量是最常用的测量任务。矢量网络分析仪(VNA)的出现使得反射系数测量更加精准和方便，但其昂贵的价格，以及在较高的频段不易采购的现状给我们提出了难题，因此如何利用现有的测量设备实现反射系数测量成为当前主要研究题目。本论文设计了工作在Ka、U、M和W四个波段的定向耦合器式波导反射计，以反射计作为测试前端，配合测试系统HP85301实现扫频测量待测物的反射系数。反射计测量单端口反射系数的基本思想是，根据反射系数的定义，通过把入射电磁波、反射电磁波、传输电磁波分离开，然后求反射电磁波与入射电磁波的比值来测量反射系数。因此波导反射计在硬件实现上，采用的是两个反向放置的定向耦合器，分别提取入射信号和反射信号，通过校准定标得到精确的反射系数。本论文对反射计进行了一体化设计，将其分为上半部分和下半部分，分别包含定向耦合器中的副波导和主波导，两个部分中间夹持有小孔阵列的耦合片。反射计结构紧凑，加工方便，易于测量。论文还研究并提出了应用在反射系数测试前端中的校准理论与方法。校准方法采用的校准件分别为滑动负载，滑动短路和一个短路器，通过获取不同的单端口状态得到基于反射系数多项式的误差模型，使得每一个误差项的求解都转化成一个求解轨迹圆圆心的题目，从而对实现对反射计的校准定标。论文最后给出了反射计的校准测量过程和对各种待测物的测试结果及分析，完成了对其性能的评估。

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