● 摘要
随着电子技术的发展，设计要求和测试需求不断提升，不仅需要得到器件的线性参数，其非线性参数同样重要，X参数应运而生。X参数是新一代微波测试标准，通过对器件加载双激励，扫描器件的线性分量和谐波和交调等非线性分量幅度和相位响应信息，X参数测量仪能够全面、准确衡量待测器件的线性和非线性特征。X参数极大地方便了线性和非线性仿真和设计，X参数测试仪是未来微波测试实验室和通讯综合测试仪的必备部分。本论文主要工作是X参数测试系统的设计与研制，其中包括设计工作频率范围为10MHz~6GHz、频率步进为1Hz的超宽带射频信号源，涉及到小数分频锁相环、倍频、二分频、四分频、混频、滤波等环节；设计超宽带、高精度、大动态范围的自动电平控制系统，对射频信号源的输出进行功率调整；设计超宽带、高灵敏度、大动态范围的幅相接收机，包括射频前端、混频部分和中频增益控制等部分；研制X参数测试仪中使用到的无源器件，如定向耦合器、微带低通滤波器、微带带通滤波器等；研究利用SCPI协议连接微波测试仪器的方法，搭建自动校准、自动测试平台。本课题的最终成果包括：完成规模庞大、结构复杂的X参数测试系统的设计；深入研究无源器件设计原理，设计出基于偏置带状线结构的宽带定向耦合器，基于扇形短截线和高阻抗线结构的椭圆微带低通滤波器，发卡型带通滤波器等无源器件；制作完成10MHz~6GHz 超宽带、频率步进1Hz、高精度、高线性度的发射机；完成10MHz~6GHz、高灵敏度、大动态范围的超宽带接收机的设计制作；利用SCPI协议，搭建自动校准、自动测试平台，连接微波测试仪器和发射机，对发射机进行误差参数提取，得到其在整个频段的校准模型，使其在整个频段、整个功率段内功率误差小于2dB。