矢量网络分析仪测量不确定度研究

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1、中图分类号：TM931论文编号：102870418-S037学科分类号：080904硕士学位论文矢量网络分析仪测量不确定度研究研究生姓名胡雪萍学科、专业电磁场与微波技术研究方向微波测量技术指导教师周永刚副教授南京航空航天大学研究生院电子信息工程学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofElectronicandInformationEngineeringMeasurementUncertaint

2、yResearchonVectorNetworkAnalyzerAThesisinElectronicsScienceandTechnologybyXuepingHuAdvisedbyAssociateProf.YonggangZhouSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加

3、以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要矢量网络分析仪（VectorNetworkAnalyzer，VNA）是进行微波元件测试最通用、最复杂的仪器，矢网的校准和测量不确定度分析对基于矢网的微波测量具

4、有重要的理论和现实意义。本文研究二端口及多端口矢量网络分析仪的校准方法和测量不确定度，具体研究内容和创新如下：1.研究了引入测量随机误差情况下的二端口矢量网络分析仪的测量不确定度。在不确定度计算公式推导过程中不仅考虑了系统误差，还引入了在实际测试过程中产生的新的误差（随机误差）。通过引入随机误差，在经典矢量网络分析仪12项误差模型的基础上，得到完备的二端口VNA误差模型。通过流图化简，推导得到测量不确定度的评估公式，通过多次测试，验证了公式的准确性。2.基于上述完备的二端口误差模型，研究了多端口矢量网络分析仪测

5、量不确定度的计算方法。本文以四端口矢量网络分析仪测量，借助广义结点方程和流图化简，推导了评估多端口被测件散射参数测量不确定度的计算公式。3.研究了一种基于ABCD矩阵的LZZ（line-offsetoffset-openoffset-short）校准方法，并分析了采用该校准方法时，由非理想校准件引入的二端口矢量网络分析仪测量的不确定度。关键词：矢量网络分析仪，不确定度，随机误差，散射参数，LZZ校准，ABCD矩阵I南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTThevectornetworkanalyzer(VN

6、A)isthemostcommonandcomplexinstrumentformicrowavecomponentmeasurement.ThecalibrationandmeasurementuncertaintyanalysisofVNAareofgreattheoreticalandpracticalsignificanceformeasurement.Thispaperresearchesthemeasurementuncertaintyandcalibrationmethodoftwo-portan

7、dmulti-portvectors,accordinglytheresearchworksandinnovationareasfollows:1.Themeasurementuncertaintyoftwo-portvectornetworkanalyzerwithrandomerrorinmeasurementisintroduced.Intheprocessoftheformuladerivationfortheuncertainty,notonlysystematicerrorsbutalsonewer

8、rors(randomerrors)whicharegeneratedduringtheactualtestareintroduced.Byconsideringrandomerrors,acompletetwo-portVNAerrormodelisobtainedbasedonthegeneral12errormodelsofclassicalvectornetworkanalyz