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18-26.5GHz功率密度标准的研究

靳盛皓  
【摘要】:当前,世界各国都十分重视微波功率密度标准的研究。现有标准的频率范围大多在1GHz-40GHz,功率密度上限10mW/cm2。我国这方面唯一的标准是中国计量科学研究院的1-18GHz功率密度标准,但该标准的频率范围和量程与世界先进水平都还有一定差距。所以,为缩小我国与世界发达国家间的技术差距,以及推进我国科学研究事业和国民经济发展,进一步扩展现有标准的频率范围和功率密度量程,显得十分必要。 本论文的研究目的是:建立一套严谨、精确、可溯源的微波功率密度标准装置,频率范围18-26.5GHz,量程≥5mW/cm2。论文主要内容如下: 1、介绍了根据标准场法建立微波功率密度标准的具体过程,提出了建立该标准所涉及的几个关键问题。 2、深入分析了标准所涉及的关键问题之一:角锥喇叭天线的近场和远场增益。对于近场增益,本文利用矩量法(MoM)进行计算,并将所得结果与NPL实测值进行比较,结果表明二者非常吻合。对于远场增益,利用基于MoM和FITD的两款仿真软件分别计算。通过比较仿真值与NPL实测值以及理论计算值,可看出本论文的仿真结果符合基尔霍夫公式的预测,并和实测结果的一致性非常好。 3、开发了系统控制软件。软件基于VB开发平台和GPIB接口。在控制输入功率方面,该软件利用实际测试得到信号源输入与馈入天线的净功率关系曲线,提高了测试系统的效率。 4、研究了测量不确定度的评定方法。本文建立了数学模型,并以18GHz功率密度标准的测量不确定度为例,具体分析了测量不确定度的评定方法。


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