Niniejsza rozprawa przedstawia mikrofalowe wielowrotowe systemy służące do pomiarów parametrów rozproszenia, w których w miejsce dedykowanych obwodów podziału mocy zastosowano klasyczne macierze Butlera. Z przedstawionej analizy wynika, iż przy użyciu macierzy Butlera możliwy jest pomiar współczynników odbicia i transmisji przy jednoczesnym uproszczeniu układu pomiarowego w stosunku do klasycznych rozwiązań. W rozprawie przedstawiono analizę teoretyczną kilku zaproponowanych systemów pomiarowych, w których zastosowano szerokopasmowe macierze Butlera. Poprzez analizę błędu pomiaru wykazano, że systemy pomiarowe wykorzystujące macierze Butlera zapewniają większą dokładność pomiaru niż rozwiązania klasyczne. Dalsze badania nad źródłem błędów pomiaru doprowadziły do opracowania nowej klasy systemów pomiarowych o strojonym podziale mocy zapewniających zwiększoną precyzję pomiaru parametrów rozproszenia o małym module.
Przeprowadzone pomiary potwierdziły, że macierze Butlera stosować można w systemach wielowrotowych, a uzyskiwana w ten sposób dokładność pomiaru jest wyższa niż w przypadku rozwiązań klasycznych. Weryfikacji poddano również dwa opracowane szerokopasmowe systemy o strojonym podziale mocy. Przeprowadzone z ich użyciem pomiary parametrów rozproszenia wykazały znaczną poprawę precyzji pomiaru, uzasadniając użyteczność nowej klasy wielowrotowych systemów pomiarowych.
The Thesis presents microwave multiport measuring systems for scattering parameter measurements, in which Butler matrices are applied instead of dedicated power division networks. The presented analysis reveals that utilizing Butler matrices one can measure reflection and transmission coefficients and the measuring set-up can be simplified with respect to the classic solutions. The Thesis provides theoretical analysis of several proposed measuring systems involving Butler matrices being capable of broadband operation.
Comprehensive studies of the measurement errors have shown that the systems incorporating Butler matrices provide higher measurement accuracy than the classic solutions. Further analysis of the measurement error sources has led to the development of novel multiport systems featuring a tunable power distribution, which provide an enhanced measurement accuracy for scattering parameters having small magnitudes. The performed measurements prove that the Butler matrices can serve in multiport measuring systems. Moreover, they provide higher measurement accuracy than the classic six-port reflectometers. Finally, the concept of tunable power distribution has been verified for two proposed systems involving a classic Butler matrix. The obtained results clearly show the enhanced measurement accuracy, certifying the novel class of tunable multiport measuring systems.
