Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Приборы и методы контроля и определения состава веществ

Диссертационная работа:

Беднов Антон Владимирович. Методы компьютерной обработки при измерении параметров резистивных СВЧ структур : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.13 / Беднов Антон Владимирович; [Место защиты: Нижегор. гос. техн. ун-т].- Нижний Новгород, 2007.- 97 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/3938

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы

Современные методы и средства измерений в области СВЧ обладают значительной точностью и обширными функциональными возможностями За счет применения в анализаторах цепей, особенно за рубежом, новых технологий, существенно расширена область измерений Интеграция аппаратных реализаций и методов цифровой обработки позволила увеличить гибкость процесса измерения и улучшить результаты измерений с помощью фильтрации

Миниатюрные элементы используются практически в любом изделии В области СВЧ малые размеры обладают значительным преимуществом малыми паразитными параметрами и способностью работать на очень высоких частотах Широкополосные миниатюрные изделия выпускаются серийно как в России, так и за рубежом, и предназначены для использования в основном в микрополосковых трактах

Современные анализаторы СВЧ цепей, наоборот рассчитаны на измерение параметров в стандартных коаксиальных или волноводных каналах Такие анализаторы могут быть использованы для измерения параметров резистивных структур в нестандартном канале, но при условии, что чип-элемент установлен в контактное устройство, позволяющее подключить объект измерения к анализатору Использование контактного устройства приводит к возникновению ошибки, заключающейся в том, что анализатор измеряет параметры всего контактного устройства, а не самого миниатюрного элемента Следовательно, кроме средства измерения — анализатора цепей, необходим набор соответствующих методов обработки, позволяющих отделить окружающие цепи в измеренных анализатором параметрах и получить, таким образом, необходимые параметры миниатюрного элемента

Существующие анализаторы цепей способны измерять параметры объекта с очень высокой точностью Это справедливо как для высокоточных анализаторов на направленных ответвителях, выпускаемых западными производителями Anntsu-Wiltron, Hewlett-Packard (США), R&S и другими,

\

так и для приборов, построенных на двенадцатиполюсных рефлектометрах Однако до сих пор не было выработано единой методологии повышения точности измерений в микроволновом диапазоне, и не была сформулирована задача оптимизации измерительной системы на СВЧ, где в качестве критерия оптимальности выступала бы достигаемая точность измерений Как следствие этого, анализ точностных характеристик проектируемой измерительной системы становится возможным только после изготовления ее макета, что существенно тормозит скорость проектирования и увеличивает его стоимость

Разработка новых методов обработки измеренной информации ведутся в основном в области цифровой фильтрации В области СВЧ также широкое применение нашли матричные методы обработки Однако каждый метод работает только в рамках узкой специализированной задачи, поскольку для его применения принимается множество условий и допущений В частности, для измерений параметров объекта, закрепленного в регулярных линиях, в диапазоне частот, как правило, применяют метод временного окна, трудно поддающийся автоматизации и работающий с быстро меняющимся сигналом во временной области В то же самое время для восстановления параметров объекта по измерениям, полученным на одной частотной точке, применяют матричные методы обработки Единого алгоритма восстановления параметров не существует, следовательно, задача разработки и реализации методов и средств измерений интегральных резистивных элементов, позволяющих максимально автоматизировать процессы измерения и последующей обработки информации, не теряет своей актуальности

Цель работы состоит в разработке методов и средств компьютерной обработки измерений резистивных структур, полученных с помощью анализаторов цепей в стандартных каналах, их интеграции с современными средствами математического моделирования и пакетами анализа, реализации виртуального измерительного комплекса на базе одного из пакетов

математического моделирования и технологии управляемого программного обеспечения

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи

  1. исследовать существующие методы обработки данных и средства измерений в области СВЧ, выбрать тип анализатора, наиболее подходящий для измерения волновых параметров резистивных интегральных структур в контактном устройстве,

  2. провести моделирование электрической структуры анализатора цепей с 12-полюсными рефлектометрами, реализовать алгоритм калибровки и измерения с помощью современных компьютерных технологий, оценить погрешность разработанных алгоритмов,

  3. разработать метод компьютерной обработки для восстановления коэффициента передачи и отражения микрополоскового аттенюатора, сравнить его с традиционными методами, оценить погрешность,

  4. разработать виртуальный прибор LabView для восстановления волновых параметров микрополосковьгх аттенюаторов, провести модельные и натурные испытания образцов микрополосковых аттенюаторов

Методы исследования. При выполнении работы использовались теоретические и экспериментальные методы исследования Результаты теоретических исследований базируются на теории СВЧ цепей, теории функций комплексного переменного, методах аппроксимации числовых рядов, методах компьютерного моделирования (включая имитационное моделирование и идентификацию параметров моделей) Выводы, полученные с помощью экспериментальных методов, основываются на статистических оценках

Научная новизна

1 Предложен, исследован и реализован метод компьютерной обработки данных, предназначенный для восстановления волновых параметров рассеяния, работающий в частотной области Алгоритм способен восстанавливать элементы волновой матрицы рассеяния неизвестного

четырехполюсника по результатам измерений контактного устройства, включающего в себя помимо объекта измерения четырехполюсники погрешностей, состоящие из переходов различного типа и соединительных линий передачи для подключения объекта к анализатору цепей Концепция алгоритма заключается в применении алгоритма спектрального анализа к результатам измерений в частотной области и анализе «виртуального спектра» коэффициента отражения от контактного устройства, представляющего собой распределение всей совокупности отраженных волн по запаздыванию Для получения результата необходимо провести измерения коэффициента отражения от контактного устройства с установленным в него объектом измерения и эталонным объектом Метод разработан как альтернатива методу «временное окно», использует простой фильтр гладких функций и позволяет оценить результат еще до проведения основной фильтрации

  1. Предложена и реализована технология построения виртуального измерительного комплекса на базе двенадцатиполюсных рефлектометров как средства измерения параметров контактного устройства с установленным резистивным элементом

  2. Реализованы алгоритмы калибровки и измерения в рамках виртуального измерительного комплекса на базе концепции идентификации параметров моделей Пакет прикладного моделирования использовался не только как среда создания схемотехнических моделей, но и как среда выполнения для таких операций как калибровка рефлектометра и измерение коэффициента отражения подключенного объекта При этом разработанные алгоритмы могут работать как на модельном уровне, так и в связке с векторными и двенадцатиполюсными анализаторами цепей

  3. Разработан виртуальный прибор LabView, предназначенный для восстановления коэффициента отражения и передачи микрополосковых аттенюаторов

Практическая ценность. Результаты проведенных исследований легли в основу разработки программного обеспечения для автоматизированного анализатора СВЧ цепей в стандартном коаксиальном канале, а также позволяют измерить параметры чип-резисторов и аттенюаторов для гибридных интегральных СВЧ устройств с поверхностным монтажом элементов

Практическое использование

Работа выполнялась в соответствии с планом кафедры "Компьютерные технологии в проектировании и производстве" Полученные в диссертации результаты использованы при выполнении проекта РФФИ № 05-02 08075 «Исследование возможности создания интеллектуальных систем измерения и обработки сигналов», ОАО НПО «ЭРКОН» в ОКР «Поглотитель» и «Микрочип» при испытаниях характеристик чип-резисторов и аттенюаторов, а также в учебном процессе НГТУ в лабораторном практикуме по дисциплине «Интеллектуальный анализ СВЧ цепей и антенн»

Обоснованность и достоверность результатов работы Все положения, выносимые на защиту, прошли проверку на соответствие с теорией на модельном уровне Адекватность предлагаемых в работе моделей подтверждается сравнением результатов теоретических и экспериментальных исследований Основные результаты работы реализованы в виртуальном макете анализатора СВЧ цепей на базе комплекса программ математического моделирования Программный комплекс использовался в связке с компьютерной моделью анализатора и анализатором цепей ZVK фирмы R&S

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на

VIII Нижегородской сессии молодых ученых, Н Новгород, 2003,

Всероссийской НТК "Прогрессивные технологии в машиностроении и приборостроении" ("ПТ-2003"), Нижний Новгород - Арзамас, 2003,

VII международной конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП-2004, Новосибирск, 2004,

ВНТК "Методы и средства измерений в области электромагнитной совместимости технических средств", Нижний Новгород, 2004,

НТК «Информационные системы Средства, технологии, безопасность», Нижний Новгород, 2005,

III Международной НТК "Физика и технические приложения волновых процессов", Волгоград, 2004,

Международной НТК информационные системы и технологии ИСТ-2006, Нижний Новгород, 2006,

Международной НТК «Информационные системы и технологии (ИСТ-

2007)», Нижний Новгород, 2007

Публикации По теме диссертации опубликовано 12 работ

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения,

Подобные работы
Тырышкин Сергей Юрьевич
Метод контроля микроклимата на основе обработки результатов совокупных измерений
Яхин Рашит Гарафутдинович
Развитие методов магнитного резонанса для неразрушающего контроля структуры веществ
Киреев Павел Анатольевич
Методы контроля и идентификации информационных сигналов на основе синапс-нейронных структур
Седалищев Виктор Николаевич
Высокочувствительные приборы и методы контроля параметров технологических процессов с использованием связанных колебаний в пьезорезонансных структурах
Уланова Наталия Юрьевна
Методы и алгоритмы обработки измерительной информации для количественной оценки дополнительного запаса газа в магистральном газопроводе
Щеников Ярослав Алексеевич
Метод и технические средства активного контроля параметров электрохимического процесса обработки воды ионами серебра
Каратаев Оскар Робиндарович
Методы контроля и регулирования процессов водоподготовки плавательных бассейнов при их обработке хлорирующими химическими реагентами
Налькин Максим Евгеньевич
Методы и средства измерений волновых параметров устройств на основе ненаправленных датчиков
Курт Виктор Иванович
Аппаратно-методический комплекс метрологического обеспечения средств измерений и контроля параметров тепловизионных приборов
Садчиков Валерий Викторович
Комплекс аппаратуры для измерения и контроля параметров светорассеяния пыледымовых образований и наземных движущихся объектов

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net