矢量网络分析仪是射频微波领域的重要测量仪器，设计实现了一套基于光采样的微波光子矢量网络分析仪。该系统使用锁模激光器的超稳光脉冲序列通过马赫-曾德尔调制器直接采样单音信号，再采用数字信号处理技术获取待测器件的散射参数。实验测试表明：采用20 GHz电光调制器实现的系统带宽可达20 GHz，更大的系统带宽可以通过采用更大带宽的电光调制器达到。系统的动态范围约为60 dB，最小频率分辨率为11.92 Hz。对中心频率为10 GHz的带通滤波器的散射参数（S参数）进行了测试，在通带范围内，与商用矢量网络分析仪的测试结果相比，S₂₁的幅度平均偏差为0.1241 dB，S₂₁的相位平均偏差为3.6356°，具有很好的一致性。

在Ku波段低磁场相对论返波管中, 由于阴极发射的角向不均匀性, 产生的微波除了TM01模, 还有主模TE11等其他微波模式。由于目前设计的圆波导耦合器只能测量TM01模式功率, 其他微波模式存在会导致在线微波波形异常, 给在线测量带来困难。本文设计了一种模式抑制器, 其结构由5个腔组成。通过数值模拟和实测结果得出: TM01模在频率14.8~15 GHz衰减小于0.1 dB, 而对其他模式, 如主模TE11模式微波能够全反射。模式抑制器置于相对论返波振荡器(RBWO)与圆波导耦合器之间, 实验观察在线输出微波与辐射场波形一致, 微波功率符合较好。

在微波测量领域, 功率计、示波器、检波器和矢量网络分析仪都是常用测量器件, 其使用过程中引入的误差对实验结果的准确性有直接的影响。在描述了功率计、示波器、检波器和矢量网络分析仪在微波功率测量领域的使用方法的基础上, 分析对比了一些典型型号的测量器件在不同测量条件下引入的测量误差。实验结果表明: 检波器测得的功率比示波器测得的功率最大大0.4 dB。示波器的不同带宽抑制对功率测量最大相差0.3 dB。N9917矢量网络分析仪比AV3672矢量网络分析仪在频率4 GHz, 衰减器衰减幅值为60 dB时测得的功率大1 dB。

提出了一种基于受激布里渊散射效应的瞬时频率测量方法.未知信号经过强度调制作为泵浦光, 矢量网络分析仪产生的信号经过相位调制作为扫描信号光, 当泵浦光和扫描信号光之间满足相位匹配条件时, 受激布里渊散射效应发生并实现相位调制到强度调制的转换, 未知信号的频率被测量.实验验证可以测量0.5 GHz-27 GHz的微波信号的频率, 最大误差小于20 MHz.

针对高功率微波(HPM)脉冲测试用峰值检波器标定不确定度评估中测量函数非显式, 直接测量量与被测量间概率分布传递困难等问题, 研究建立了蒙特卡罗分析方法(MCM), 利用有限带宽S参数网络时域响应计算原理建立了检波器标定系统的时域仿真模型, 模型包含标定系统各微波器件S参数、检波电压、监测峰值功率等直接测量量, 以及微波脉冲反射、叠加及传输延迟等物理过程。根据MCM原理对模型中各直接测量量引入特定分布的随机误差, 通过重复计算, 获得了检波器标定曲线的不确定度及其概率分布。

为解决高功率微波源传输线内能量的测量, 研制了一种全吸收式液体高功率微波能量计。能量计采用乙醇、去离子水等混合液作为吸收液, 吸收液吸收微波后体积膨胀, 探测器内的液面升高, 通过控制系统得到液面升高引起的电压变化值, 从而得到被测能量的大小。该套能量计具有结构简单、测量准确度高等特点, 经过实验, 测得能量计端口的电压反射系数小于-20 dB, 具有较好的匹配性, 能够开展10~600 J能量的测量, 5次测量结果标准偏差优于3%, 可满足高功率微波源传输线内或空间辐射能量的测量。

提出一种多级高精度可调谐的瞬时频率测量(IFM)方法，采用单光源无滤波的IFM 系统结构，结合光偏振调制和偏振分束原理，利用偏振调制器和偏振控制器等器件来实现对同一波长下不同光偏振维度上微波信号的加载和分离。通过控制单模光纤的色散参数，可以获得较大的测量范围，利用色散所致的射频功率衰落效应，能获得单调变化的频率—幅度映射关系，进一步通过光电探测的射频信号输出功率比来得到幅度比较函数fACF。由于fACF 可以通过改变偏振角或直流偏置电压进行调节，因此该测量方法可用于多级频率测量实现对特定频率的高精度检测。结果表明，可以获得2~17.3 GHz的测量范围和±0.15 GHz的测量精度。

射频夹具去嵌入技术通过将测量回路等效为网络级联的思想来实现,通常工作频率低于6 GHz。基于误差模型参数修正原理,利用工作在Q波段回旋行波管输出窗的S参数进行验证,证明了该方法在微波测量去嵌入上具有很高的准确度,并给出了射频夹具去嵌入无法直接用于微波测量去嵌入的原因。回避了射频夹具去嵌入用于微波测量去嵌入的谐振问题,详细介绍了误差模型参数修正原理及具体实施方式,对于微波波导测量去嵌入具有一定的借鉴意义。

利用电磁场模拟软件模拟了BJ100矩形开口波导的增益特性,探讨了法兰和波导长度对矩形开口波导增益的影响,得出了开口波导增益随波导长度以半波长为周期振荡的规律。为了减小增益随频率的振荡,抑制法兰对开口波导增益的影响,采用在波导外壁宽边贴覆吸波材料的办法。数值模拟表明:在波导外壁宽边贴上吸波材料后,增益随频率振荡的现象减弱或消失,矩形开口波导方向图的主瓣变宽,中心的增益值最大,满足高功率微波辐射场测量中使用的要求。