本文關(guān)鍵詞：計量級毫米波功率計的研制

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【摘要】：高頻和微波功率是電子計量的最基本參量之一。實現(xiàn)對高頻和微波功率的精確計量對于國計民生都有重要的意義。作為重要的功率計量器具,毫米波功率計在整個毫米波功率計量體系具有舉足輕重的作用。因此,研制服務(wù)于整個毫米波功率計量體系的功率計對提高我國功率計量水平有現(xiàn)實的推動作用。 本文的主要工作是研制了計量級毫米波功率計,該功率計可以實現(xiàn)在WR22(33～50GHz)頻段的精確功率測量。立足于國內(nèi)自行研制測輻射熱式功率計,配合功率基準裝置為熱敏電阻功率座進行定標,并且服務(wù)于功率計量中向下級功率計量設(shè)備進行量值傳遞與校準,是本文所研制功率計的實際用途。故而,本文研制的計量級毫米波功率計,既可以應(yīng)用在國家毫米波功率基準上,也可以服務(wù)于功率傳感器計量校準系統(tǒng)中。 本文深入研究了基于直流替代方法的毫米波功率測量技術(shù),在功率計的研制過程中采用了一系列的優(yōu)化技術(shù)與工藝。本文取得的研究成果主要體現(xiàn)在： 1.將準確度最高的四線自平衡電橋電路應(yīng)用于功率計,全頻段的功率測量精度優(yōu)于±(0.5%+1μW); 2.針對低輸入功率情況下測量不穩(wěn)定問題,提出了一種差值電壓測量方法,經(jīng)實際測試驗證和誤差分析,該方法將輸入功率低于5mW時的測量精度提高了10%; 3.面向測量電路對環(huán)境溫度的嚴格要求及實際測量環(huán)境,研制了功率計的外圍溫度控制系統(tǒng),確保毫米波功率測量的環(huán)境溫度穩(wěn)定性,溫度穩(wěn)定性達到0.01℃/10min; 4.將所研制的功率計實際應(yīng)用于毫米波功率傳感器計量校準系統(tǒng),搭建了功率傳遞標準物質(zhì),采用功率傳遞標準法對功率座進行計量校準,并給出了整個毫米波功率計量校準系統(tǒng)的不確定度評定。 該功率計已應(yīng)用于中國計量科學(xué)研究院的功率傳感器校準工作,并且指標符合設(shè)計預(yù)期,性能可靠。
【關(guān)鍵詞】：毫米波功率 直流替代 功率測量 計量校準
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM933.3
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 引言11-16
• 1.1 研究背景及意義11
• 1.2 毫米波功率測量的發(fā)展和現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 高頻和微波功率的測量方法和儀器12-13
• 1.2.2 功率量值體系13-15
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 2 計量級毫米波功率計的基本原理16-30
• 2.1 微波功率測量的基本原理16-17
• 2.2 微量熱計的基本原理17-21
• 2.2.1 量熱計和微量熱計18-19
• 2.2.2 測輻射熱器法工作原理19-21
• 2.3 等效信號源反射系數(shù)及其常見測量方法21-25
• 2.3.1 低反射系數(shù)的等效信號源21-22
• 2.3.2 等效信號源反射系數(shù)的測量方法22-25
• 2.4 功率傳感器的校準原理25-28
• 2.4.1 功率傳遞標準25-26
• 2.4.2 功率傳感器的校準原理26-28
• 2.5 不確定度評定的基本方法28-30
• 3 計量級毫米波功率計的研制30-57
• 3.1 測量對象傳感器分析30-34
• 3.1.1 熱敏電阻座30-33
• 3.1.2 鉑絲電阻座33-34
• 3.2 總體方案設(shè)計34-37
• 3.3 毫米波輻射功率測量電路(直流替代電路)37-46
• 3.3.1 電路方案選擇37-38
• 3.3.2 電路原理分析38-40
• 3.3.3 電路的具體實現(xiàn)40-44
• 3.3.4 差分電壓測量電路及測量方法44-46
• 3.4 穩(wěn)幅控制器46-49
• 3.4.1 穩(wěn)幅控制器原理分析和電路實現(xiàn)46-48
• 3.4.3 標準電壓發(fā)生器48-49
• 3.5 外圍溫度控制系統(tǒng)49-57
• 3.5.1 測溫方案分析49-50
• 3.5.2 控溫調(diào)節(jié)器工作原理50-52
• 3.5.3 控制器參數(shù)整定52-55
• 3.5.4 外圍溫度控制系統(tǒng)的實現(xiàn)55-57
• 4 計量級毫米波功率計的性能測試與誤差分析57-68
• 4.1 電源性能測試57
• 4.2 直流替代性能測試57-61
• 4.2.1 替代重復(fù)性驗證58-59
• 4.2.2 替代穩(wěn)定性驗證59-60
• 4.2.3 替代準確性驗證60-61
• 4.3 控溫系統(tǒng)性能驗證61-63
• 4.4 誤差分析63-68
• 4.4.1 普通測量方法的誤差分析63-66
• 4.4.2 差值電壓測量的誤差分析66-68
• 5 功率計量校準系統(tǒng)68-81
• 5.1 功率計量校準系統(tǒng)的操作方法68-73
• 5.1.1 等效源反射系數(shù)的測量68-69
• 5.1.2 功率傳遞標準的校準69-71
• 5.1.3 功率座的校準71-73
• 5.2 系統(tǒng)不確定度的評定73-81
• 5.2.1 不確定度的來源分析74-75
• 5.2.2 等效源反射系數(shù)的不確定度評定75-76
• 5.2.3 功率傳遞標準校準因子K_C的不確定度評定76-79
• 5.2.4 功率座K_u的不確定度評定79-81
• 6 結(jié)論81-82
• 參考文獻82-84
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果84-86
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集86

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王婷婷;王俊;;基于GPIB的自動測試系統(tǒng)設(shè)計[J];電子測量技術(shù);2007年05期

2 李世平,許化龍;評定測量系統(tǒng)不確定度的方法[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);1998年10期

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本文編號：517716