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电子技术是现代信息社会最主要的基础支撑性技术,其中微波技术扮演了十分重要的角色,不断进行深入的理论探讨,开发更加精密、有效、经济的微波测量技术,满足日益重要和迫切的微波网络系统和电磁材料特性参数测试需求,是电磁场与微波技术研究工作者永恒的追求。
端口反射系数和网络散射参数的存在,是微波网络技术研究应用区别于低频电路的最基本特征。论文在总结前人有关多端口和多状态技术研究工作的基础上,阐述了两种技术在本质上的一致性,给出了多状态多端口技术测量反射系数的典型方法,基于反射系数测量成功进行了高介电常数电磁材料特性参数测量,并基于多状态技术进一步实现了特定条件下的网络传输特性测量,解决了雷达罩插入相位延迟长周期在线稳定精密测量问题。论文的另一项重要工作是全面系统地探索了多状态理论在微波网络散射参数测量中的应用,首次提出了利用多状态技术实现双端口网络和多端口网络全部散射参数测量的有效方法,相对于传统矢量网络分析仪采用的测试方法,具有校准模型无误差、校准件不苛求特定理想参数等优越性。
论文的主要工作和成果可概括为:
1.基于分式线性变换理论系统研究了多状态多端口反射计的取样方程,在证明广义三端口反射计及等效三端口反射计取样方程的分式线性变换特征的基础上,阐明了多状态技术和多端口技术的内在统一性。分别给出了矢量和标量检测反射计取样方程的标准形式,实现了微波网络复反射系数的精密测量。
2.基于多端口电路分式线性变换的保圆特性,提出了判断微波测试电路高次模的方法,在网络测量的同时判断是否存在高次模干扰以及干扰程度,既提供了测量电路工作是否正常的自诊断方法,也为有效拓宽测量电路的工作频段提供了理论依据和检测方法。
3.基于微波网络分式变换特性,以及波导传输线填充材料电磁特性与双端口网络散射参数的关系,通过设计适当的取样电路,实现了高介电常数电磁材料特性的测量,并针对取样电路的特点和被测材料的物理特征,提出了相应的补偿方法,为材料科学的研究和验证提供了有力的手段。
4.提出了某特定应用环境下基于多状态技术的网络传输特性测量方法,研制了专用的测试装置,并应用于系列国产主战飞机关键部件生产线,突破了雷达罩插入相位延迟特性的长周期在线精密稳定测量的技术瓶颈。
5.提出了基于多状态技术的完整矢量网络分析方案,指出了多状态多端口技术区别于传统矢量网络分析仪的本质特征是无误差测最模型,设计提供了典型的测量电路结构,给出了明确的测量步骤和仿真结果,实现了双端口和多端口非互易微波网络S参数的测量。
6.阐明了多状态多端口技术应用于微波测量的优越性。相对于传统矢量网络分析仪,该测量方法对信号分离器件没有苛刻的方向性要求,校准过程不需要外来传输校准件,也不强求校准件提供精确的开路、短路、匹配等状态,适应了电子校准的发展方向。基于多状态技术的矢量网络分析仪能够不依赖于外来传输校准件,通过自身校准解决非插入性测量问题。