矢量网络分析仪误差校准算法及系统软件的设计与实现

摘要

随着我国航天事业的快速发展，对射频微波电子器件的需求量与日俱增。在电路部件或整机的生产制造中，通常只需要相关的定性分析。矢量网络分析仪能够对电路系统或网络的特性进行全面测量，从而获得元器件反射/传输特性的全部参数。而国外的测量器件价格一般比较昂贵，考虑到维护使用成本以及国防建设的需要，一款经济适用、测量精度适中的矢量网络分析仪成为航天电子测量领域的迫切需求。
　　矢量网络分析仪工作的频率通常达到GHz频段，在这样的频率范围内测量装置的任何硬件都不可能达到理想的工作条件，这些硬件性能上的非理想必然对测量结果造成误差。如果盲目的在硬件性能上寻求突破，这不仅会大大增加电路设计难度，更为重要的是这将大大增加仪器的开发成本。解决办法是允许仪器硬件性能的非理想（即允许测量结果存在误差），采用适当的误差校准算法对数据进行修正，从而获得被测件的真实值。本课题源于某元器件测试验证评估平台科研项目需要，本文结合工程实际对矢量网络分析仪关键技术误差校准算法进行深入研究，改进设计满足本文测量要求的误差校准校准算法，以及详细介绍满足其需求的矢量网络分析仪系统软件的设计与实现。
　　本文首先对矢量网络分析仪的测量方法、测量原理进行深入研究，结合矢量网路分析仪项目的总体方案以及矢网项目硬件基础，进行需求分析，阐述误差校准的重要性；其次对误差校准算法进行深入研究，改进设计了两种基于非理想校准件的误差校准算法——TSOR和TSL误差校准算法，并通过仿真验证；，在软件需求分析的基础上进行软件的总体结构设计、层次划分、软件的模块划分和模块间的层次关系设计，多线程结构设计、数据分析以及软件的流程分析；通过分析细化，根据软件的总体架构进行模块详细设计，对软件实现中的关键技术深度研究、设计论证。对于每个模块分别再次进行更小功能模块的划分，并从数据结构、模块运行流程、类图结构等方面进行分析设计，对各个小功能模块、核心算法等进行封装处理，然后进行详细代码编写，完成整个系统软件的设计。
　　最后，进行系统软件的测试。本文首先设计了测试方法、方案，其次对软件运行流程、软件操作功能、误差校准算法以及运行性能进行测试。测试结果表明，系统软件能够稳定运行，软件功能合理、易操作，符合本课题的需求。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

第二章 矢量网络分析仪总体方案及需求分析

2.1 矢量网络分析仪总体方案

2.2 误差校准需求

2.3 矢量网络分析仪系统软件需求

2.4 本章小结

第三章 矢量网络分析仪误差校准算法研究

3.1 常规12项误差模型SOLT校准算法

3.2 本文算法改进的基本思路

3.3 基于非理想校准件的12项误差模型TOSR改进校准算法

3.4 基于非理想校准件的8项误差模型TSL改进校准算法

3.5 本章小结

第四章 矢量网络分析仪系统软件整体方案设计

4.1 矢量网络分析仪软件的整体方案

4.2 矢量网络分析仪系统软件功能模块划分

4.3 矢量网络分析仪系统软件的多线程结构设计

4.4 矢量网络分析仪数据分析

4.5 矢量网络分析仪系统软件的基本处理流程

4.6 本章小结

第五章 矢量网络分析仪系统软件详细设计

5.1 用户交互模块的详细设计

5.2 数据处理模块的详细设计

5.3 控制模块的详细设计

5.4 图形显示模块的详细设计

5.5 本章小结

第六章 矢量网络分析系统软件测试

6.1 软件测试方法和方案

6.2 软件测试结果

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

·全文总结

·后续展望

致谢

参考文献