JJG 1024-2007脉冲功率计检定规程

中华人民共和国国家计量检定规程2007-02-28发布2007-05-28实施 2概述 3计量性能要求 3.1频率范围 3.2功率测量范围 3.3功率敏感器的校准因子 3.4功率敏感器的电压驻波比 3.5脉冲响应 3.6功率敏感器的线性度 3.7功率计校准源的输出功率电平 4通用技术要求 4.1外观标志 4.2其他要求 5计量器具控制 5.1检定条件 5.2检定项目及检定方法 5.3检定结果的处理 5.4检定周期 附录A检定记录格式 附录B主要项目测量不确定度评定 1脉冲功率计检定规程3计量性能要求3.2功率测量范围：~30dBm～+20dBm3.5脉冲响应：上升时间t,:<200ns;下降时间t,:<200ns。3.6功率敏感器的线性度L:<10%4通用技术要求4.1外观标志脉冲功率计上应具有仪器名称、仪器型号、制造厂、仪器出厂序号及电源要求。4.2.2仪器送检时附件应齐全，要备有仪器使用说明书，后续检定还需有前次检定的5计量器具控制5.1.1检定用设备频率范围：10MHz～18GHz;2幅度稳定度：优于0.5%/10min;上升时间(下降时间):≤2ns。驻波系数：≤1.1(10MHz～18GHz)5.1.1.4矢量网络分析仪测量电压驻波比允许误差极限：±5%。频率范围：10MHz～18GHz;电压驻波比：<1.06。最大允许误差：±2.1%。注：用于功率参考电平的校准，常用热敏电阻座。电压驻波比：<1.3;最大允许误差：±1.1%。允许误差极限：±0.5%。5.1.1.9功分器插入损耗：8.5dB。5.1.1.10数字电压表最大有效位：6位半；允许误差极限：±0.002%(直流电压10V挡)。3衰减精度：0.2dB/10dB。5.1.2检定环境条件5.1.2.1温度：(23±5)℃。5.1.2.2相对湿度：≤80%。5.1.2.3供电电源：电压(220±10)V,频率(50±1)Hz。5.1.2.4其他：周围无影响检定系统正常工作的机械振动和电磁干扰。5.2检定项目及检定方法5.2.1检定项目见表1。使用中检验外观及工作正常性检查++功率敏感器的电压驻波比+十-功率敏感器的校准因子++—脉冲响应上升时间及下降时间++功率敏感器的线性度++功率计校准源的输出功率电平+++2.修理后检定项目与首次检定项目相同；3.检定时以被检功率计说明书的技术要求为准。5.2.2所有检定用设备均需按各自技术说明书规定的时间预热。5.2.3外观及工作正常性检查5.2.3.1外观及附件用目视法检查被检脉冲功率计的外观及附件，其结果应符合第4条的规定。5.2.3.2工作正常性检查将被检功率敏感器和与之配合使用的指示器连接，通电预热后指示器显示正常。有自检功能的，应能通过自检，并按说明书规定用内部的功率参考源对被检功率敏感器进行功率校准，检查其状态是否正常。5.2.4功率敏感器的电压驻波比S5.2.4.1按图1连接仪器，测量被检功率敏感器的反射系数；被检功率指示器矢量网络分析仪被检功率敏感器45.2.4.2根据被检功率敏感器的工作频率范围设置矢量网络分析仪的测量频率点，并用标准件(短路器、开路器、负载)校准矢量网络分析仪；5.2.4.3按公式(1)计算被检功率敏感器的电压驻波比S:T——被检功率敏感器的反射系数F。将测量结果记录于附录A2.1。5.2.5功率敏感器的校准因子K5.2.5.1传递标准法传递标准法是由一个高方向性的单定向耦合器或功分器和一个高精度的功率计组成的装置，与信号发生器组成一个负反馈的稳幅系统。该标准装置中的标准功率座是经过Fa.按图2连接仪器，并根据仪器说明，对所需预热仪器进行通电加热；b.将信号发生器的输出频率设置成所需的测量频率，并且其输出幅度被设置为被c.读取标准功率指示器的示值P和主臂上被检功率指示器的示值Pm;d.按式(2)计算被检功率敏感器的校准因子K。|1-F₂|²——作为失配项处理，计算时视为1。将计算结果记录于附录A2.1。55.2.5.2交替比较法交替比较法是利用高一级的标准功率座校准被检功率敏感器。Ia.按图3连接仪器，并按仪器要求加电预热；b.将标准功率座接在与信号发生器相连接的功分器的一个输出端；c.将被检功率敏感器接在与信号发生器相连接的功分器的另一个输出端d.将信号发生器的输出频率设置成所需的测量频率，并且其输出幅度被设置为被检功率指示器所能正常显示的值；e.保持信号发生器输出功率不变，分别读出标准功率指示器指示值P和被检功率指示器指示值P;f.按式(3)计算被检功率敏感器的校准因子K。。式中：K—被检功率敏感器的校准因子；K,——标准功率座的校准因子；P——被检功率指示器的功率指示值，mW:P——标准功率指示器的功率指示值，mW;失配项，计算时视为1。将计算结果记录于附录A2.1。5.2.6上升时间和下降时间5.2.6.1按图4连接仪器，并按仪器要求加电预热；JJG1024—200765.2.6.2设置信号发生器的频率在所需要的测量频率，其输出功率电平在所需要的测5.2.6.3设置脉冲产生器的重复周期为1ms,上升时间为小于或等于2ns,幅度为0.5V,占空比为50%;5.2.6.4设置被检脉冲功率计的频率与信号发生器的频率一致，改变被检功率计的扫5.2.6.5选择不同的测量功率电平，重复上述步骤，分别测出不同功率电平下的上升按图5连接仪器，并按仪器要求进行加电预热。脉冲产生器标准功率座脉冲产生器标准功率座标准步进衰减器被检功率敏感器信号发生器标准步进衰减器被检功率敏感器信号发生器首先将标准步进衰减器衰减值置为0dB,此时记录标准功率计和被校脉冲功率计的读数分别为P₁和R,然后将标准步进衰减器衰减值置另一个值(一般为10dB),此时记录标准功率计和被校脉冲功率计的读数分别为P₂和R₂,其线性度L表示式为：a.设置信号发生器的输出频率为所需要的测量频率，并且其输出电平为所需要的f.选择不同的测量功率电平，重复上述a~e步骤，按公式(4)计算线性度；75.2.7.2连续波模式a.设置信号发生器的输出频率为所需要的测量频率，并且其输出电平为所需要的测量功率电平，同时将信号发生器的脉冲调制方式关掉；b.设置脉冲产生器的输出状态为“关”;c.设置标准功率计的频率与信号发生器的频率一致d.设置被检功率计的测量模式为连续波测量模式，其频率与信号发生器的频率一致；e.分别记录标准功率指示器和被检功率指示器的功率示值；f.选择不同的测量功率电平，重复上述a~e步骤，按公式(4)计算线性度g.根据说明书的技术指标判断测量数据是否满足要求。将测量结果记录于附录A2.3.5.2.8功率计校准源的输出5.2.8.1按图6连接仪器，并将功率指示器后面板的V中心端接到数字电压表的正数字电压表被检脉冲功率计(校准源)功率座功率指示器5.2.8.2按仪器要求进行加电预热；5.2.8.3在功率指示器上进行调零操作；5.2.8.4设置被检脉冲功率计校准源的输出功率状态为OFF,此时记录数字电压表读5.2.8.5设置被检脉冲功率计校准源的输出功率状态为ON,此时记录数字电压表读5.2.8.6将与数字电压表负端相连接的功率指示器V的连接线断开，直接将功率指示器后面板的Vam连接到数字电压表的电压输入端，此时记录数字电压表读数Vag;5.2.8.7按公式(5)计算被检脉冲功率计校准源的输出功率P₀式中：P₀——被检脉冲功率计校准源的输出功率；Vmp——第f步记录值；V₀——第d步记录值8R标准功率计的工作电阻2002:将计算结果记录于附录A2.4。9A2被检脉冲功率计项目A2.1校准因子及电压驻波比或反射系数射频频率/GHz标称值/(%)校准值/(%)误差/(%)电压驻波比校准因子的测量不确定度；A2.2上升时间和下降时间校准电平；视频带宽；标准输出信号上升时间t./ns被检脉冲功率计上升时间t/ns23被检脉冲功率计上升时间平均值=上升时间t.的测量不确定度；测量模式(连续波/脉冲):校准电平/dBm最小值/dBCH₁/dBCH₂/dB最大值/dB功率敏感器的线性测量不确定度；A2.4功率计校准源的输出功率电平校准电平/mW最小值/mW校准值/mW最大值/mW主要项目测量不确定度评定A——脉冲调制信号与连续波信号幅度比例系数，也即脉冲幅度修正因子u(K₀)=√[u(K,)]²+[u(P)]²+[u(Pu)]²+[u(A)]²+[u(M)]²+[u(D)]²(B2)标准功率座的校准系数可直接溯源到小功率标准，其扩展不确定度U(K,)=1.0%～1.5%。由此引入的不确定度分量按B类进行评定，其包含因子一般情况下取技术说明书给出的指标可信度为90%,自由度v₂=v(P)=50。技术说明书给出的指标可信度为90%,自由度v₃=v(P)=50。技术说明书给出的指标可信度为90%,自由度v₄=v(A)=50。值服从反正弦分布，包含因子k=√2。测量得出的等效信号源反射系数为0.05,被校技术说明书给出的技术指标可信度为90%,自由度vs=v(M)=50。接头连接重复性引入的标准不确定度分量进行A类表B1重复性测试数据(%)频率/GHz1195.1892.91299.8695.0692.84表B1(续)频率/GH13456平均值自由度v₆=接头连接重复性等随机因素引入的测量相对不确定度u(D)<0.001自由度v₆=v(D)=6-1=5。B1.2.7合成标准不确定度不确定度分量评定方法k值标准不确定度灵敏系数自由度标准功率座校准因子B类正态20.005～0.00751u(P)标准功率座直流替代功率B类均匀0.0029u(Pm)被检脉冲功率计直流替代功率B类均匀0.00291u(A)脉冲与连续波一致性B类均匀0.00291u(M)失配B类反正弦0.0035～0.00921u(D)接头连接重复性A类0.00115各不确定度分量不相关，则合成标准不确定度为：u(K₁)=√[u(K,)]²+[u(P~)]²+[u(Pm)]²+[u(A)]²+[=0.80%～1.29%有效自由度：B1.2.8扩展不确定度当取置信概率为95%时，有效自由度在194～550之间的，k值取k=2,则校准因JJG1024—2007U(K)=k·u(K)=1.6%～2.6%(B11)y=A+△A△T=F-B2.3脉冲功率敏感器F的标准不确定度评定网络分析仪的源端F为0.00316,由此引入的不确定度B类评定，取k=√2(反正频率为18GHz时：网络分析仪的源端F为0.00562,由此引入的不确定度B类评定，取k=√2(反正弦分布),则：B2.3.1.2uz(T)的评定网络分析仪校准后的反射频响是由网络分析仪引起的，对网络分析仪进行反射校准后，接上校准过的短路器，其反射系数模值与1的差为反射频响所引入的误差，频率的变化对它的影响不大，其最大值为0.004,由此引入的不确定度B类评定，取k=√3(均匀分布),则：B2.3.1.3ug(T)的评定频率为50MHz时，网络分析仪的方向性为-50dB,用反射系数表示为0.00316;频率为18GHz时，网络分析仪的方向性为-45dB,用反射系数表示为0.00562,由此引入的不确定度B类评定，取k=√3(均匀分布),则：频率为50MHz时：频率为18GHz时：对网络分析仪进行反射校准后，接上校准过的匹配负载，频率为50MHz时，回波损耗最差的点为-50dB,用反射系数表示为0.00316;频率为18GHz时，回波损耗最差的点为-42dB,用反射系数表示为0.00794,由此引入的不确定度B类评定，取k=√2(反正弦分布),则：频率为50MHz时：频率为18GHz时B2.3.1.5计算u频率为50MHz时：u₁=u(F)=√u²(F)+ui(F₂)+ui(F₁)+ui₄(T)=0.003V₁→o频率为18GHz时：u₁=u(T₁)=√uí(F₁)+ui₂(T₁)+uì(F)+ui(T)=0.007V₁→0o到的结果列人表B3。To₁-F=O1-0.000020.000000000420.000000000130.00000000364-0.000100.000000010050.00000000016-0.000070.000000004970.000000008180.00000001219-0.000060.00000000360.00000000000.0000000429u₂(F₀)=√2o:|(n-1)=0.00006B2.3.3网络分析仪测量反射系数误频率为50MHz时：不确定度分量不确定度来源评定方法k值标准不确定度灵敏系数自由度uu(T)源端反射B反正弦0.0021ujz(F,)反射频响B均匀0.00121ug(I)方向性B均匀0.0009剩余失配B反正弦0.00221被测件A正态0.000069频率为18GHz时：不确定度分量不确定度来源评定方法k值标准不确定度灵敏系数自由度u(T)源端反射B反正弦0.00401ouiz(F)反射频响B均匀0.00281ui(I)方向性B均匀0.00401剩余失配B反正弦0.00541