矢量网络分析仪的误差分析和处理

摘要

本论文研究是基于对低价位矢量网络分析仪的开发需求，通过对国内外的矢量网络分析仪的发展现状和各种校准方法的调查分析，提出了一种在1GHz到2GHz频段的二端口的S参数的硬件测量系统方案，该方案的突出特点是：电路较为简单、不需要使用变频技术。基于这种射频矢量网络参数测量系统，研究了其各部分的误差来源，并建立了误差网络模型，根据误差模型选用了合理的校准方法。并根据对整个测量系统的校准和测量的步骤以及用户的需求等因素的考虑，开发了该射频矢量网络分析仪应用程序。本文的研究内容概括起来，分为以下几个部分： ●通过研究各种是矢量网络分析仪的原理和对仪器系统的复杂程度的分析，提出了射频矢量网络分析仪的系统方案，给出了其系统框图，并详细分析整个系统的测量原理。 ●根据硬件系统框图，对射频微带电路、幅相检测接收机和测试夹具等各部分详细地分析了其误差来源，对射频微带电路和测试夹具分别建立误差网络模型并校准，对幅相检测接收机的非线性误差进行了补偿。 ●最后根据一般矢量网络分析仪的用户使用需求，分析、设计和实现了射频矢量网路分析仪的应用程序。整个应用程序软件的组成分为：人机交互界面部分、数据处理部分、图形界面的显示部分和串口通信部分等四个部分。其中关键的部分是S参数的求解，图形的显示，尤其是Smith圆图的绘制，以及计算机上与单片机的串口通信的实现。 ●进行射频矢量网络分析仪软件系统的测试，并分析了测量结果，为进一步改进提出了指导方向。

目录

文摘

英文文摘

学位论文独创性声明及授权使用声明

第一章绪论

1.1本论文研究的背景和意义

1.2国内外矢量网络分析仪的发展现状

1.3本论文研究内容和创新之处

第二章射频矢量网络分析仪的基本原理

2.1两端口网络的散射参量的定义

2.1.1两端口网络的基本定义

2.1.2散射参量

2.2射频矢量网络分析仪的系统框图设计及其原理

2.2.1射频矢量网络分析仪的系统框图设计

2.2.2幅相检测芯片(AD8302)的幅相检测原理

2.2.3射频矢量网络分析仪的测量S参数的基本原理

2.2.4模数转换和单片机部分电路原理

2.3本章小结

第三章射频矢量网络分析仪各种误差分析和校准

3.1整个测量系统误差分析

3.1.1射频电路部分分析

3.1.2数字电路部分分析

3.2幅相检测器件(AD8302)的误差分析

3.2.1幅相接受芯片(AD8302)的特性

3.2.2接收机非线性的补偿

3.3射频测量电路误差模型的建立

3.3.1反射误差网络模型

3.3.2传输误差网络模型

3.3.3反射和传输测量电路误差网络模型的统一

3.3.4Q、I两路参考信号的相差非正交的校正

3.4嵌入误差分析

3.5散射参量的推导和系统误差的校准

3.5.1统一误差网络模型

3.5.2散射参量的推导

3.6六项误差模型校准

3.7本章小节

第四章射频矢量网络分析仪的应用程序设计

4.1面向对象编程和Windows程序设计

4.2射频矢量网络分析仪的软件设计分析

4.2.1需求分析

4.2.2结构分析

4.3用户界面的设计

4.4本章小结

第五章射频矢量网络分析仪的应用程序的实现

5.1用户界面的编写

5.1.1用户界面

5.1.2控制功能的实现

5.2数据处理

5.2.1数据处理的流程图

5.2.2相位判断算法

5.2.3复数运算

5.2.4误差项扣除和S参数求解

5.2.5其他参数的求解

5.3图形显示部分的实现

5.3.1设备环境和图形对象

5.3.2显示图形的显示

5.3.3 Smith圆图

5.4串口通信

5.4.1串口通信概述

5.4.2计算机的应用程序的串口通信

5.4.3单片机串口通信

5.5本章小结

第六章实验结果和有待研究的问题

6.1测试结果和讨论

6.2论文总结

6.3不足之处和有待研究的问题

附录A

附录B

附录C

参考文献

研究生期间发表论文

致谢