摘要将微波干涉仪用于测量微小位移在工业中具有重要意义，它利用两路信号之间的相位差实现对微小位移的精确测量，精度可以达到0.05mm。 本文主要论述了微波干涉仪的原理及其设计，这里提出零差干涉仪来实现。该干涉仪采用单片微波集成电路和微波集成电路集成的平面结构，具有轻便、紧凑和低成本的特点，在不纠正正交混频器的非线性相位响应的情况下，采用此结构可以达到 0.05mm 的精度。 此外在相位重构过程中，距离模糊问题的产生是由于相位检测处理器的2π相位不连续，故文章还介绍了相位解缠的原理及方法，编写了相位解缠程序。文章还介绍了去泄漏算法，分析了正交混频器的非线性相位响应造成的I/Q误差。 通过对该系统的多次调试和设计改进，系统的各项性能指标和主要功能均能达到相关要求。 61009
毕业论文关键词 微波干涉仪 零差 相位解缠
Title Research on Microwave Interferometer
Abstract Microwave interferometer for measuring small displacements of great significance in the industry, which uses the phase difference between the two signals to achieve the accurate measurement of small displacement, the accuracy can reach 0.05mm. This paper mainly discusses the theory and design of microwave interferometer, homodyne interferometer. The interferometer using monolithic microwave integrated circuits and microwave integrated circuits integrated planar structure, with a lightweight, compact and low cost, The displacement measurement results employing homodyne configuration show that sub-millimeter resolution in the order of 0.05 mm is feasible without correcting the non-linear phase response of the quadrature mixer. In this displacement construction process, the range ambiguity problem arises due to the 2π-phase discontinuity of the phase detecting processor, which is typically expected in the interferometry technique. The article also explains the principles and methods of phase unwrapping, the programme of the phase unwrapping process. The article also describes the algorithm to romove the leak caused by the circulator and the I/Q error analysis contributed by non-linear phase response of quadrature mixer. By several debugging and design improvements of the system, the performance indicators and main functions of the system can meet the relevant requirements.
Keywords Microwave interferometer homodyne phase unwrapping
1绪论.1
1.1微波主要特点及应用..1
1.2微波干涉仪发展及应用.1
1.3本文主要工作..2
2微波干涉仪的原理与设计2
2.1干涉仪结构.3
2.2干涉仪测量相对位移的原理5
2.3系统详细设计.8
3微波干涉仪关键技术.11
3.1相位解缠11
3.1.1概述11
3.1.3一维相位解缠的误差分析15
3.1.4噪声与解缠算法设计18
3.2泄漏误差分析.19
3.2.1泄漏分析.19
3.2.2去泄漏算法..20
3.3正交混频器的误差分析26
3.3.1正交混频器传输函数26
3.3.2I/Q误差矫正算法28
3.3.3极大误差分析30
4实测数据分析.31
4.1实验装置及测试方法31
4.2数据分析.33
4.3后续工作36
结论37
致谢38
参考文献.39
附录.41
附录A41
附录B..41
附录C..42
附录D..42
附录E..43
1 绪论 1.1 微波主要特点及应用 就现代微波理论和技术的研究和发展而论，微波是指频率从 300MHz 到 3000GHz范围内的电磁波，其相应的波长从 1m 至 0.1mm。这段电磁频谱包括分米波（频率从300MHz至3000MHz） 、 厘米波（频率从3GHz至30GHz）、毫米波（频率从30GHz至300GHz）和亚毫米波（频率从300GHz 至3000GHz）四个阶段。 微波具有不同于其它波段的如下重要特点： 1.微波频率高， 传播过程中衰减很大。 其中氧气和水蒸气对微波的传播影响较大，微波选择性的吸收和散射。但微波却存在“宇宙窗口”，这是因为微波能够穿透电离层，照射到物体时可以深入物体内部。同时也可以穿透云、雨、雾以及地表等，具有全天候工作能力。还能够穿透生物体，穿透等离子层。 2.微波还具有信息性。由于微波频率高，在相对带宽不大的情况下，可用频带很宽，甚至可以达到几千兆赫。低频无线电波则无法达到，这就意着微波具有较大的信息容量。现在的卫星通信系统等多路通信系统都工作在微波波段。通过微波信号还可以解析出极化信息、相位信息以及多普勒信息等，这使得微波具有广泛的应用。 3.微波具有似光性和似声性。微波波长短源]自=751-·论~文"网·www.751com.cn/，比一般的物体尺寸小得多，这使得其与几何光学相似。工作在微波的器件尺寸可以减小，使系统紧凑。微波可以制作成方向强、波束宽、增益高的天线，敏捷的接收微弱信号，分析目标特征，确定物体距离速度等信息。 微波干涉仪研究:http://www.751com.cn/tongxin/lunwen_66614.html