卫星终端射频一致性测试系统的不确定度分析

摘要

在检测标准日益全球化的情况下，测试人员对测量结果精准程度和可信程度的要求更加严格。通过对测试结果不确定度的分析，我们可以得出测试结果是否正确、是否可信的结论。根据国家质量监督检验检疫总局发布的JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》，以测量不确定度来判断测试质量优劣的方法，在校准、检测和标准审查中得到普遍应用。
　　卫星终端射频一致性测试系统的硬件结构复杂，使用此测试系统进行射频指标的测试会引入不确定度。由中国合格评定国家认可委员会发布的《校准和检测实验室能力认可准则》可知，要对具备测试功能的无线电射频测试系统进行不确定度评定。相较于国外，我国展开对测试系统不确定度研究的时间晚了很多，而针对射频一致性测试系统，并没有一套标准的不确定度评定方法，因此基于卫星终端射频一致性测试系统的不确定度评定是一个工作量较大、较为困难的过程。
　　在论文结构方面，我的写作流程是从部分到整体，在了解测试系统的硬件结构、运行原理之后，学习了不确定度的评估步骤和方式。随后，根据对卫星终端射频一致性测试系统的分析，将不确定度来源分为系统不确定度、随机不确定度和影响被测量的不确定度，先建立系统的数学模型，然后建立各分量的数学模型，将它们进行不确定度合成，得到系统总的不确定度。在进行对比验证，论证此建模方法的可行性与正确性后，文章总结了一些建议，使测试系统的测试结果更加精确。
　　本篇论文具有创新性的地方是实现了更加精确的数学模型。本文将系统的不确定度种类分为硬件和测试方法类、射频指标类及环境影响量类，由这三个方向建立数学模型。将不确定度的所有来源考虑在内，与系统进行一一对应，有关联的建模分析，没有关联的舍去，将范围最大化，结果也就更加精确。用这种方向建立数学模型的优点是更全面、更精确，避免了叠加计算，也不会漏掉某一项，所以本文使用了这种方式。随后本文基于这种建模方式有针对性地对各分量建立数学模型，由此得到系统总的不确定度，并列出了不确定度报告。
　　基于以上分析，本人开发了不确定度分析自动化处理系统。本文在Ubuntu系统下，使用python语言，开发了第一个不确定度分析自动化处理系统。该系统操作简单，界面简洁，适应性强，方便管理部门进行更高效的信息化管理，同时也能提高科研人员的办公效率。本系统能够根据参数的改变随之改变测量结果，在输入参数后能即刻给出指标不确定度结果，客户在验收设备时能简洁明了的了解仪器特性。

目录

声明

摘要

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 论文组织结构

第2章 卫星终端射频一致性测试系统及不确定度的基本理论

2．1 卫星终端射频一致性测试系统介绍

2．1．1 卫星终端射频一致性测试系统结构及工作原理

2．1．2 卫星终端射频一致性测试系统的主要功能

2．2 不确定度的基本理论

2．2．1 不确定度与误差的关系

2．2．2 不确定度的评估步骤

2．3 射频一致性测试系统的不确定度分析

2．3．1 测试系统的误差来源

2．3．2 不确定度分量的评定

2．4 论文的创新点

2．4．1 规范参数的选取与取值

2．4．2 提出一种新的建模方法

2．4．3 开发自动化处理软件

第3章 卫星终端射频一致性测试系统不确定度的建模与分析

3．1 建立模型

3．1．1 硬件和测试方法不确定度

3．1．2 射频指标测量不确定度

3．1．3 环境影响量不确定度

3．2 不确定度分量的建模方法

3．2．2 失配损耗引入的不确定度USM

3．2．3 校准引入的不确定度USC

3．2．4 频率响应引入的不确定度USF

3．2．6 算法引入的不确定度USA

3．2．7 测量可重复性引入的不确定度UR

3．2．8 电压稳定性引入的不确定度UEV

3．2．9 温度稳定性引入的不确定度UET

3．3 不确定度报告

3．3．1 系统的合成不确定度

3．3．2 不确定度报告

3．3．3 对比验证

3．3．4 优化和建议

第4章 不确定度分析自动化处理系统的设计

4．1 不确定度分析自动化处理系统介绍

4．2 不确定度分析自动化处理系统需求分析

4．2．1 功能性需求分析

4．2．2 非功能性需求分析

4．3 不确定度分析自动化处理系统概要设计

4．3．1 系统功能结构图

4．3．2 系统流程图

4．4 不确定度分析自动化处理系统数据库设计

4．4．2 数据库表设计

4．5 不确定度分析自动化处理系统详细设计

4．5．1 登录与注册模块

4．5．2 用户模块

4．5．3 管理员模块

4．6 不确定度分析自动化处理系统的实现与测试

4．6．1 系统的实现

4．6．2 系统正确性测试

第5章 总结和展望

附录

参考文献

致谢