混频器矢量表征测试方法研究

介绍了一种测量射频混频器的新方法。该方法利用反射测量,能给出准确的输入匹配、输出匹配以及变频损耗的幅度、相位和群时延响应,并适用于互易且镜频响应可以被滤除的混频器。首先,对该测量方法进行了分析,建立了单端口矢量误差模型。然后,对该模型的S参数矩阵进行了推导,给出了混频器特性参数计算公式。最后,用实验验证了该方法的正确性。     

基于失配修正的变频损耗测量技术研究

变频损耗是表征混频器(变频器)传输特性的主要测量参数之一。提出了一种基于矢量网络分析仪频偏模块的混频器变频损耗测量方法。经分析和测量结果表明,测量端面失配项对测量结果影响较大。提出了失配项修正模型,并对测量结果进行了修正;采用功率校准的方法提高了矢量网络分析仪的电平测量准确度,减小了测量装置及测量过程复杂度,减小了测量误差,提高了测量重复性。     

低损耗14／12GHz场效应管混频器

介绍了场效应管混频器的基本原理和设计方法;研制成功一种单端场效应管混频器:频率范围14.0～14.5/11.7～12.2GHz;变频损耗—0.36dB;500MHz带内变频损耗波动小于0.8dB;本振功率5.6mW;噪声系数14.2dB。     

卫星导航有源接收天线噪声温度测量

卫星导航有源接收天线的噪声温度是导航接收系统的关键技术指标之一。针对卫星导航有源天线总体噪声温度无法测量的问题，研制了两台口面型噪声源，口面噪声源主要由辐射体、辐射体物理温度控制和温度测量仪等组成。两个口面噪声源在L和S波段分别提供高低温标准噪声温度，采用Y系数测量方法测量有源接收天线的总体天线噪声温度。测量了某卫星导航有源天线的总噪声温度，在(1.19～1.29) GHz的频率范围内，中心频率1.24 GHz上噪声温度测量结果为206 K，但是在1.266 GHz频率点上噪声温度测量大于4 000 K，说明天线与滤波器之间、滤波器与放大器之间存在设计问题或其它问题，体现出测量有源天线噪声温度的必要性。     

Ka波段高中频四次谐波混频器的实现

推导了反对接二级管混频原理与相差合成原理相结合实现四次谐波混频公式。结合公式提出了在Ka波段实现高中频四次谐波混频器的新的设计方案 ,进行了电路仿真并制作了混频器电路 ,通过仿真所得到的实验结果表明 ,公式推导正确设计思路切实可行     

应用于毫米波反射计的多项式校准方法

为了在毫米波波段准确测量波导器件的反射系数,提出了一种应用在反射系数测试前端(反射计)中的校准方法.该校准方法采用基于多项式的误差模型,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问题,同时不影响求解精度.采用一个滑动负载、一个滑动短路和一个短路器,在毫米波波段降低了对标准件理想程度的要求.实验中搭建了一个Ka波段的反射计,图解误差项的求解过程,分析了误差项的物理意义.把校准后的测量结果与商用矢量网络分析仪(VNA,Vector Network Analyzer)进行比较,吻合较好.同样比较了一组W波段反射计对波纹喇叭的测量结果,进一步验证了方法的合理性.      

噪声源校准方法及不确定度分析

噪声系数测量的一个关键指标就是测量不确定度,测量时所用的噪声源是引起噪声系数测量不确定度的一个明显因素。噪声源的精确校准可以有效地降低噪声系数的测量不确定度,因此它是获得高质量的噪声系数测量的关键因素。介绍了两种对微波和毫米波噪声源超噪比进行校准的方法,分别是Y因子法和增益法,并全面分析了引起校准不确定度的因素。     

毫米波-太赫兹电子回旋器件的几个基础问题

探索和发展更高频率和更高功率水平的电磁波源是电子器件长期以来的重要发展方向.本文介绍了基于电子回旋脉塞原理发展起来的电子回旋器件,该类器件在毫米波-太赫兹波段具有高功率的优势.系统探讨了电子回旋器件所面临的欧姆损耗、模式竞争以及对强磁场的依赖性等几个基础问题,指出在深入研究模式竞争机理的基础上发展高阶模式和高次谐波系统将有助于推动电子回旋器件实现高功率、高效率和高稳定性,这对促进器件向太赫兹频段发展具有参考意义.      

Ka波段中功率测试系统不确定度的评定

介绍了Ka波段中功率测试系统的性能、组成和原理。该系统是以小功率计作为标准,与定向耦合器组合扩展量程来实现对中功率信号的测量。分析了系统不确定度的10个主要来源,对系统不确定度的各个分量、合成标准不确定度、扩展不确定度进行了评定。     

共泵式参量放大器的噪声特性

本文专对共泵式参量放大器的噪声特性进行理论分析,且在三坐标单脉冲雷达中所采用冷参量放大器的三种实验方案进行了计算和实验。它们均是在26GHz共泵频率下工作的C波段参量放大器。理论和实验证明了,共泵式参量放大器较之非共泵参放有较高的噪声温度,本文指出采用滤波技术和二次补偿型参放,可以改善共泵式冷参放噪声温度。对于C波段,可以降低约(10～15)K左右的噪声温度。     

Ka波段开腔电介质自动测量系统

介绍了以自行研制的开放式谐振腔为中心的Ｋ＿ａ波段电介质自动测量系统。该系统在计算机控制下，改变频率；采集并读取谐振长度和功率数据；计算Ｑ值，即时算出被测材料的介电常数ε＿ｒ和损耗角正切ｔｇδ。除腔谐振尚需人工调节外，全部实现自动测量。通过测量聚苯乙烯泡沫、聚四氟乙烯、聚乙烯、高压聚乙烯、聚苯乙烯、微晶玻璃、陶瓷基片、复合微波介质基片等材料的电介质参数证实，ε＿ｒ和ｔｇδ在３２～３９ＧＨｚ频率范围内，量程分别达１．２０～２５．０和２．０×１０￣（－５）～２．０×１０￣（－３）。ε＿ｒ和ｔｇδ的测量不确定度分别达±０．５％和±（８％＋３×１０￣（－６））。     

电介质测量中的谐振腔Q因子特性

对同轴线-集中电容负载谐振腔, 采用传输测量使用的3dB 三频法决定有载Q_l, 计及谐振频率下的插入损耗后获得无载Q_u, 对同一腔体, 也用单端口反射测量技术的xdB 三频法, 并通过测量回程损耗在谐振点和xdB 点的输入反射系数振幅来获得无载Q_u. 在500MHz 下40 个不同的耦合状况下, 两种方法得到无载Q_u的算术平均值和标准差为2519±34. 这两种技术被用来调节和实现传输型谐振腔的输入、输出的等耦合和电介质测量, 本文从介质损耗测量的观点讨论了如何使用有载Q_l和无载Q_u.      

基于多光谱测温优化的材料光谱发射率测量

针对高温材料红外光谱发射率测量中样品表面温度难以准确测量的问题,提出了直接使用光谱仪测量得出样品表面的光谱辐射能量信息,选取其中合适的光谱波段利用多光谱测温方法得到样品表面温度,进而计算出材料的光谱发射率.分析了多光谱测温中发射率模型的阶次和测量波段选取对测温准确度的影响,给出了温度计算的稳健算法,并对其主要不确定度的来源进行了评定.在1 100 K左右温度下以不锈钢材料进行实验验证,得出温度引起的光谱发射率相对不确定度在2～20 μm范围内低于2%,满足红外隐身和辐射测温等领域的要求,适合于导热性能差的材料或涂层材料的高温光谱发射率测量.     

光时域反射计校准及其测量不确定度分析

介绍了光通信网路中应用非常广泛的光纤时域反射计(OTDR)的基本工作原理,主要技术参数及其校准方法;在OTDR的诸多技术参数中只有位置/距离、损耗和中心波长具有计量溯源校准性质,目前对OTDR位置/距离、损耗/衰减的校准方法主要采用标准光纤法,中心波长的校准采用光谱仪直接测量。由于标准光纤法对OTDR的校准状况和实际应用状况相同,因此易于进行量值的传递和比对。文中详细阐述了标准光纤法校准OTDR的技术原理、测量标准设计和组成,给出了测量结果,并对测量结果进行了不确定度分析,该测量标准自建立以来,已为国内多家单位近千台的OTDR提供了校准服务,标准的建立已经获得了较好的经济效益和广泛社会意义。     

深空测控网干涉测量系统在“鹊桥”任务中的应用分析

在"嫦娥4号"任务的第一阶段—"鹊桥"阶段,北京航天飞行控制中心利用佳木斯及喀什深空站对"鹊桥"进行了干涉测量观测,获取了实时与事后的高精度测角观测量,有效支持了任务的实施。两深空站需同时完成测控任务,无法交替射电源观测来进行系统差标校,基于此系统采用了长时间隔、在航天器观测前及双站结束后观测射电源的标校方法,在地月转移段、月球至L2转移段、Halo轨道形成段开展了多次干涉测量观测,所获得的时延、时延率结果直接应用于事后联合轨道确定,结果表明:深空网的时延观测精度约为3 ns。     

利用声共振测量管件长度的研究

介绍一种利用声共振原理测量大长度管件长度的方法，通过测量管内空气的共振频率来确定管长。对这种方法的原理、数学模型进行了较为深入的分析，提出了具体的测量方案，并对系统进行了误差分析。结果表明，该方法的测量误差为±０．０５％，并可实现便携式仪器和单端测量。     

用波纹提取法测量小驻波

本文介绍一种用纹波提取法测量小驻波的方法。这种方法能够在2～18GHz频率范围内测量具有小反射损耗的微波元器件的失配。反射损耗可以测到54dB,从而解决了现代射频系统失配的测试问题。     

误差与不确定度

测量误差与测量不确定度,是计量学中的两个重要基本概念。随着现代科技,工业和商贸的发展,而用测量不确定度来表示测量结果的可靠程度越来越被认可和接受。讨论误差测量与测量不确定度,阐明以不确定度表示测量结果的必然性。     

开路校准标准特性探讨

在自动网络分析仪的校准中,常利用开路器作为反射系数测量标准.开路器比起偏置短路器至少有两个主要优点:首先,工作频段可以从低频一直工作到18GHz.但偏置短路器必须在2～4、4～8、8～12.4、12.4～18GHz 每个波段设置一个.这样,多次接上接下,会加快测量端口接头的磨损;其次,每个长度偏置短路器只代表其相应波段中心频率的1/4波长.因此,应用偏置短路器将引起波段的边缘测量精度的损失.另外,开路器结构简单.但是,为了导出开路器标准的频率特性,开路有效电容是必须确定的.本文主要研究如何确定开路标准的有效电容,以便用于误差修正之中.     

基于TDLAS的气体检测技术研究

TDLAS技术由于其非接触性、高灵敏度、在线响应速度快等优点，而成为当前气体浓度在线检测技术的重要发展方向之一。确定分子吸收线型函数是应用该技术的前提条件，但是目前尚没有有效的方法在线测量分子吸收线型函数，以至严重影响了TDLAS技术的测量精度，限制了其应用范围。因此，通过吸收光谱理论和波长调制理论研究TDLAS技术中谐波特征参数与分子吸收线型函数的关系，推导出蕴含分子吸收信息的谐波通项表达式，利用谐波信号间的关系特征来消除背景信号、激光强度、调制系数等因素的影响，建立了一种基于谐波信号的绝对吸收强度测量算法。以CO₂分子和H₂O分子在6982cm^-1附近的谱线为例进行数值分析和实验研究，仿真和实验结果表明，根据算法测得的分子吸收光谐波信号谱与理论吸收光谱之间的相对误差不超过5%，进一步提高了TDLAS技术的测量精度，拓宽了其应用范围。