微波中、大功率测量

一、前言随着无线电电子学、雷达技术、微波通讯、宇航技术、原子能工业等的迅速发展,对中大功率测量要求愈来愈多,精确度要求也愈来愈高。目前,很多单位都开展了中、大功率的测量工作,并取得了很多宝贵的经验。我们从77年以后也做了一些工作,下面重点介绍两种利用小功率计来扩展量程,测量中、大功率的常用而又简便的方法:小功率计—高功率衰减器组合和小功率计一定向耦合器组合。文中介绍了测量原理、测量方法和误差分析,以便大家工作中参考、应     

同轴双元件测辐射热器座的直流—射频替代误差

本文分析讨论了双元件同轴测辐射热器座中双元件对失配引起的直流—射频(包括微波,下同)替代误差,导出了同轴双元件热敏电阻座和镇流电阻座替代误差的显式方程。对射频小功率测量,迄今,绝大多数同轴测辐射热器座均采用一对测辐射热器元件。这对元件,在直流偏功率下是串联的,而在射频时是并联的。由于两个元件的阻值和灵敏度等参数不尽相同,因而与单元件测辐射热器座相比较,就会引入一项新的双元件失配的附加误差。这种误差被称为双元件失配直流—射频替代误差。在精密射频测量中,必须对该项误差作出定量估算。分析指出,在严格的质量控制下,可以精心选配所需的一对测辐射热器,以使该项误差在许多应用中可以忽略。本文的分析和讨论也适用于射频中电压标准中的同轴Bolovac座。     

射频衰减计量保证方案（MAP）

本文叙述射频衰减计理保证方案(MAP)的数学模型及t检验和F检验方法。MAP是一种新的量值传递方法,中心实验室通过传递标准衰减器的传递,参加实验室用核查标准衰减器,使其参考标准测量过程不确定度控制在一定范围以内。     

网络资用功率传输系数的测量

为了克服失配误差或修正失配误差,本文介绍了用“功率方程法”对网络传输效率、失配因子以及波导开关效率比进行测量的方法,着重介绍了测量原理及误差分析,对小耗损测量中的注意事项、测试技巧和采取的措施作了说明。文内还对12公分弯波导的测量作了说明,其测量精确度比经典的衰减测量法提高一个数量级,随机误差优于1×10~(-4)。     

一种用于中功率标准的稳幅器设计与实现

在中功率计量标准中,常采用信号稳幅器以减小失配误差。介绍了一种用于中功率稳幅系统的新型稳幅器,给出了稳幅器的组成和电路原理图,对稳幅器各部分电路的功能进行了分析。测试结果表明,该稳幅器具有较好的稳幅和控制性能,目前已得到很好的应用。     

在片功率参数校准方法研究

针对在片功率参数的校准需求,分析如何通过矢量方法修正由于微波探针和功率计引入的失配误差,并推导相关修正公式。同时对在片功率测量矢量修正中涉及的微波探针S参数提取方法做介绍,并将试验提取的S参数与微波探针的出厂数据比较。最后将在片功率参数测量的矢量修正数据分别与标量修正数据和未修正数据比较,结果表明,在40GHz内,运用矢量修正得到的在片功率参数测量结果准确度较未修正结果提高0.4dB,较标量修正结果提高0.1dB。     

在片功率参数校准方法研究CSCD

针对在片功率参数的校准需求,分析如何通过矢量方法修正由于微波探针和功率计引入的失配误差,并推导相关修正公式。同时对在片功率测量矢量修正中涉及的微波探针S参数提取方法做介绍,并将试验提取的S参数与微波探针的出厂数据比较。最后将在片功率参数测量的矢量修正数据分别与标量修正数据和未修正数据比较,结果表明,在40GHz内,运用矢量修正得到的在片功率参数测量结果准确度较未修正结果提高0.4d B,较标量修正结果提高0.1d B。     

功率敏感器核准系数的自动校准系统

本文主要介绍了采用1103型系列同轴射频功率传递标准,实现功率敏感器校准系数自动校准的基本技术:包括核准系统的工作原理、实验系统、实验结果、误差分析和误差的合成、程序与框图。实现功率敏感器核准系数的自动核准的主要特点是方法简便、传递准确、速度快(每点采样时间3～5秒)、效率高,从而节省了大量的时间和人力。该系统传递校准系统的准确度在100兆赫至12400兆赫频率范围内可达±1.5％～±2.5％。     

毫米波衰减校准装置方案简介

随着毫米波段日益广泛应用,毫米波衰减器校准装置的要求与日俱增。用功率比法测量衰减的简单系统如图1所示。该系统除了波导元件以外,仅需一台毫米波信号发生器、功率计和数字电压表。系统中隔离器、调配器是为被测件插入点两端近乎呈理想匹配状态而应用。在测量较小衰减量时,此法可获得很高的准确度;测量大于20dB 衰减量时,误差增大,主要是功率计量程转换、功率头偏离直线性以及漂移等原因所致,因而对标准实验室来说,不能满足要求。     

一种改进的定频数字滞环电流控制策略

针对机载电动静液作动器(EHA)用20 k W级大功率无刷直流电机,提出了一种改进的定频数字滞环电流控制策略(HCCS)。在此控制策略中,通过对PWM_ON调制模式下相电流数学模型的构建以及相应电流环控制模式的分析,对一种综合三角载波控制和滞环电流控制的混合滞环电流控制进行改进,设计了一种实现简单、控制稳定、具有过流保护功能以及功率元件开关频率有条件固定的改进的准定频滞环电流控制策略,并通过数字化处理,引入数字化规则,实现完全的定频控制。仿真和实验结果表明,此控制策略能够实现大功率无刷直流电机控制时固定的功率元件开关频率以及高频率响应,将为高性能大功率无刷直流电机高效的电流控制提供一条新路径。     

1MHz—1GHz射频衰减标准的研制

该标准是采用10kHz低中频串联替代技术,以八位精密感应分压器作参考衰减器,并用特制的选放和差分电压表作接收机的衰减标准装置。它主要用于各种衰减校准装置、精密接收机、量值传递,以及各种精密衰减器、元器件损耗的检定。其频率范围为:1～1000MHz和10kHz;准确度为:0～20dB±0.001dB,20～80dB±(0.001～0.002)dB/10dB。文章详细叙述了其工作原理、主要特点、误差分析、与国家衰减基准装置的比对数据、国内外同类装置水平比较等。     

用等电平测量辐射计接收机的线性度

微波辐射计接收机的线性度是表征输入噪声温度与输出电压间的关系，采用双位开关衰减器法实现等功率电平测量微波辐射计接收机的线性度。该方法是在已知输出温度的低温噪声源之后，接有一个双位开关衰减器，这个双位开关衰减器只有二个档位，要么是直通，要么是通过一个固定的小衰减量。多次交替开关，可使达到接收机的输入量每次的增加是个相同量，这样就能完成接收机线性度的准确测量。简述测量原理、方法和测量不确定度分析。     

平方根滤波算法在传递对准误差评估中的应用

传递对准误差评估,通常需要进行顺序Kalman滤波及逆序平滑处理。在递推处理过程中,系统状态均方误差阵常常失去非负定性而导致滤波发散。将平方根滤波应用于对准误差的评估中,采用平方根滤波和平方根平滑算法进行弹载子惯导系统的传递对准误差评估,能够保证状态均方误差阵的正定性,并且提高了滤波的收敛速度和评估的误差,为传递对准提供了一种有效的误差评估方法。     

标准功率座的计量确认方法

功率传感器的校准因子直接影响功率测量的准确度,计量确认工作是保证功率量值传递准确可靠的重要环节,本文主要讨论了微波小功率标准装置在实验室进行计量确认时使用的一种方法。依据测量结果的计量兼容性的概念,结合小功率标准装置量值传递过程中的概率分布,向工程师给出了具体可量化的一种实施方法。     

GLCD—1型大功率计检定方法及误差分析的研究

本文详细讨论了GLCD—1型大功率计(以下简称大功率计)的检定方法及误差分析。分析结果表明,检定系统的总误差为±11％,用这个系统去检定测量误差为±30％的大功率计是完全可行的。     

基于双层协方差矩阵重构的稳健波束形成算法

针对协方差矩阵含目标信号分量及目标导向矢量失配情况下，传统自适应波束形成器性能急剧下降的问题，提出了干扰加噪声协方差矩阵双层重构的稳健波束形成算法。首先，利用稀疏重构的方法预估干扰加噪声协方差矩阵，通过估计干扰导向矢量及干扰功率对干扰加噪声协方差矩阵进行优化校正；然后，基于子空间理论建立导向矢量约束误差优化模型，利用迭代方法对凸优化模型进行求解，得到最优权值向量。仿真结果表明:所提算法显著提高了波束形成器在目标导向矢量约束误差及阵列误差情况下的稳健性，低快拍条件下表现较好，输出性能优于仿真对比算法。      

参数自适应误差自校准的Sigma-Delta闭环微机械陀螺仪

提出并实现了一种用于MEMS谐振陀螺仪的新型自适应自校准多级噪声整形(MASH) 微机电sigmadelta闭环测控电路方案。该技术针对高精度MEMS音叉陀螺仪的误差校准, 开发了在线自适应误差校准的MASH2-0闭环测控电路,且无需使用任何额外的机械校准方法。该技术不仅可以有效地消除由于MEMS音叉陀螺仪敏感元件加工误差和接口测控电路之间的参数失配在输出端产生的误差影响,并且能够校正由非理想信号传递函数而导致的信号链路传输中的频谱失真和增益失配。试验结果表明,与传统的闭环MEMS陀螺仪相比,所提出的自适应MASH2-0闭环测控电路技术可以实现更好的系统稳定性、动态范围和噪声性能。     

用大失配功率座法测量稳幅环路的等效源反射系数

介绍一种测量信号源反射系数的新方法—采用大失配功率座和不同长度空气线连用,用最小二乘法求解的方法。该方法可以在整个同轴传输线频段10 MHz～26.5 GHz扫频测量,与传统的滑动短路器加测量线的方法比较,这种方法十分方便、快捷。由于采用最小二乘法求解出信号源反射系数,克服了功率和空气线损耗测量不准带来的问题,因此测量小量值的信号源反射系数也较准确。     

折转光管误差检测方法的研究

折转光管作为一种光线传递装置,被广泛应用于角度测量系统的光学传递中,但其制造误差却对传递准确度带来了直接影响。通过对折转光管传光特性的理论分析,推导了不同方向制造误差与光线传递偏转的关系公式,并根据其使用状态,阐述了几种不同的检测方法。