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基于虚拟仪器技术的微波自动测量系统的研制

王陈宁  
【摘要】: 为了满足现代微波实验教学的需要,根据手动测量系统的实验原理,我们在常规测量系统的基础上配置计算机、步进电机、硬件电路和相应软件实现了自动微波测量系统。该系统可实现微波多参数的测量,方便地测出点频状态下的波导波长、频率、驻波比、复反射系数、负载阻抗、扫频状态下的谐振腔Q值、中心频率及带宽等。系统既可以手动又可以自动测量,在自动测量时以微机为主体,微机按照预定编制的程序,模拟手动测量线的方法和步骤进行采集、运算、误差分析与处理等测量,除了实现手动状态下的测量功能,自动状态下还能进行普通衰减器的定标、校准以及负载的传输系数测量。该自动测量系统将单调枯燥的手工操作变为由微机自动采集、处理,并可生动形象的实时显示点频驻波分布和扫频频响曲线。其功能满足了常规微波测量的要求,且界面简单易于操作,实现一机多用,增加了测试的灵活性与全面性,另外该装置性价比高,手动为教学实验所备,自动为科研测量所需,尤其适合于微波教学实验设备的升级换代。本论文主要包括以下内容: 第一章主要讲述了微波测量技术及微波测量当今的发展趋势,紧接着对课题的背景技术及研究概况也作了说明,在讲述研究概况时,主要对上一代实验室网络分析仪软硬件存在的不足做了分析。 第二章引入了虚拟仪器的概念,讲述虚拟仪器技术的四大优势,并将虚拟仪器和传统仪器进行了对比,另外还对虚拟仪器图形化软件开发工具LabVIEW及其程序构成、设计和功能特点做了介绍。 第三章主要讲述标量网络分析仪内部主要电路的设计,实现了包括电源电路、A/D直流分档放大电路、步进电机驱动电路、锯齿波发生器电路、加法器及峰值采集输出电路和采集卡接口电路的设计。 第四章首先讲述了软件的总体设计,实现了微波测量中的点频和扫频参数测量,然后对软件中的六个主要测量模块从测量原理和具体的程序实现两方面做了详细的介绍,最后对整过软件设计中的一些关键技术做了讨论。 第五章主要说明了如何利用软件来进行点频和扫频状态下的参数测量,并对测量结果进行了讨论。 第六章对测试系统中所存在的误差做了详尽的分析,并对减少系统误差提出了改进方法。 第七章对所作的工作进行总结,指出今后课题努力的方向。


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