JJF(军工) 194-2018 在片负载牵引测量系统校准规范

国防军工计量技术规范JJF(军工)194-2018在片负载牵引测量系统校准规范主要起草单位：国防科技工业1312二级计量站参加起草单位：国防科技工业3412二级计量站本规范主要起草人：栾鹏(国防科技工业1312二级计量站)王一帮(国防科技工业1312二级计量站)霍晔(国防科技工业1312二级计量站)孙静(国防科技工业1312二级计量站)刘晨(国防科技工业1312二级计量站)吴爱华(国防科技工业1312二级计量站)韩利华(国防科技工业1312二级计量站)梁法国(国防科技工业1312二级计量站)孙晓颖(国防科技工业1312二级计量站)陈丹(国防科技工业1312二级计量站)参加起草人：张思敏(国防科技工业3412二级计量站)盛永鑫(国防科技工业3412二级计量站)IE(军工I194-2018 1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 47.1校准项目 4 4 9 9附录A校准记录格式 0 附录C端面3-端面1之间的S参数测量方法 1当信号源阻抗与负载阻抗成复数共轭时，即反射系数满3.2负载吸收功率loadabsorb3.3转换功率增益transducerpowT—被测件输入端面看向信号源的反射系数；2L—被测件输出端面看向负载的反射系数；R——信号源传输到无反射负载上的功率S,—被测件的S参数，(=1,2:=1,2)。4.1系统组成在片负载牵引测量系统主要由微波功率计、阻抗调配器、信号源、功率放大器、衰减器、偏置网络、微波探针、探针台等组成，如图1所示。其中信号源和功放用于提供激励信号，阻抗调配器用于改变被测件的输入输出阻抗状态，直流电源和偏置网络用于给被测的功率器件施加偏置电压，衰减器和功率计用于测量器件的输出功率，探针台及探针用于连接在片被测件。品1路端44.2工作原理在片负载牵引测量系统是实现功率器件性能参数测试的测量系统，主要工作原理为：通过调配阻抗调配器改变被测件源端和负载端阻抗状态，用功率计测量被测件在各阻抗状态下的输出功率，获得被测功率器件的等值曲线，并得到输出功率和转换功率增益的最大值。在片负载牵引测量系统主要用于微波裸芯片功率器件在不同阻抗状态下的功率和增益参数测试，为功率管/功率单片匹配电路设计提供支撑。5计量特性5.1输出功率频率范围：2GHz~10GHz;测量范围：1mW-10W,测量不确定度6.0%-8.0%(A-2):频率范围：10GHz~18GHz;测量范围：1mW-8w,测量不确定度7.0%-8.0%(k=2):3频率范围：18GHz~40GHz:测量范围：1mW-4W,测量不确定度7.5%-8.5%(k=2)。5.2转换功率增益频率范围：2GHz-6GHz:阻抗调配器反射幅度范围：0.2-0.8:转换功率增益范围：22dB,测量不确定度0.15dB-0.35dB(k-2):频率范围：6GHz-18GHzi阻抗调配器反射幅度范围：0.2-0.7:转换功率增益范围：<18dB,测量不确定度0.20dB-0.40dB(k-2);频率范围：18GHz-40GHz:阻抗调配器反射幅度范围：0.2-0.6;转换功率增益范围：<15dB,测量不确定度0.30dB-0.60dB(k-2);6校准条件6.1环境条件a)环境温度：15℃~25℃;b)相对湿度：≤80%:)供电电源：(220±11)V.(50±1)Hz:d)空气洁净度等级：优于八级：e)其他：周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械报动。6.2校准用设备校准用设备应经过计量技术机构检定或校准，满足校准使用要求，并在有效期内6.2.1标准功率计频率范围：2GHz~40GHz;功率范围：-30dBm-50dBm,测量不确定度：3.5%-5.5%(L-2):电压驻波比：≤1.25.6.2.2在片矢量网络分析仪频率范围：2GHz~40GHz:反射幅度：0~0.8,测量不确定度：0.012~0.030(k=2):传输幅度：0-60dB,测量不确定度：0.12dB~0.30dB(k=2):传输相位：-180°~+180°,测量不确定度：0.7°~2.5°(k-2)。6.2.3在片转换功率增益传递件a)在片失配衰减器(两个)转换功率增益测量不确定度：0.14dB~0.46dB(l=2)。b)高增益功率单片频率范围：2GHz~6GHz;转换功率增益测量不确定度：0.18dB~0.27dB(=2)。转换功率增益测量不确定度：0.24dB~0.30dB(=2)。转换功率增益测量不确定度：0.24dB~0.44dB(k-2)。c)低增益功率管频率范围：2GHz~40GHz;传输幅度：0-10dB:转换功率增益测量不确定度：0.23dB~0.58dB(=2)。6.2.4在片直通件在片直通件S参数标准值由在片矢量网络分析仪测量得到。7校准项目和校准方法7.1校准项目a)输出功率：b)转换功率增益。7.2校准方法a)按使用说明书规定的时间进行预热，预热后系疏工作正常；b)按使用说明书规定对被校系统进行自校准，一般阻抗调配器阻抗点数不少于740个。7.2.2输出功率7.2.2.1基本方法输出功率是指图2中在片负载牵引测量系统端面2处的传输功率，采用间接测量的3JE(军工1194-20185端面2负载端反射系数I、端面3源端输出功率Po,按公式(5)计算得到输出功率值5端s 自P——信号源在端面3传输到无反射负载上的功Pg—标准功率计读数：S—端面3~端面1的S参数(=1,21F1,2):Ts—端面3源端反射系数Ts;'——连接在片直通件时端面1负载端反射系数：F——端面1源端反射系数，由厂、S级联计算得到：Ip—功率探头的反射系数，由在片矢量网络分析仪测量得到：Pm—端面1的可资用输入功率：L——端面2负载端反射系数ST—在片直通件的S参数(-1,2;户1,2)由在片矢量网络分析仪测量得到：G₁(S,Cr)在片直通件的转换功率增益a)设置在片矢量网络分析仪频率范围为被校准负载牵引测量系统起始和终止频率频率步进为1GHz,中频带宽为100Hz:b)对在片矢量网络分析仪的同轴端面进行单端口S参数校准：c)关闭被校系统中信号源射频输出，断开隔离器与偏置网络的连接，在图3所示端面3使用在片矢量网络分析仪对源端反射系数Sn(CTs)进行测量，并保存测量结果7.2.2.3端面3-端面1的S参数测量a)按图4所示将在片矢量网络分析仪连接至端面3,将源阻抗调配器设为初始状态；b)在探针端面1分别端接3个在片标准件(Open,Short,Load),利用在片矢量网络分析仪对在片标准件的S进行测量，结合附录C所给的方法进行计算，得到端面3-端面1的S参数S,并保存测量结果网络靖刚靖自图4端面3-娱面1的S参数测量连接示意图HE(军工1194-201870.7<TL<0.8,则I/LI-0.7),并将设置值记作/记录到附录A表A.1中；2)设置被校准在片负载牵引测量系统负载阻抗的反射系数为其它值，重复步骤件连接在探针端面1和端面2之间；c)在被校准系统中，根据被校准系统源输出功率的大小，输入功率Pmm在lmW-15W中选取2-4个功率点测量。设置端面1输入功率Pm为起始功率点，将信g)按图6所示将标准功率计连接至端面3,使用标准功率计依次测量附录A表A.1A.1中h)根据标准功率计测得的功率P、源端反射系数厂、端面3-端面1的S参数S、频率为校准频点的起始频率e)对于选定的测量频点，依次将6.2.3节中所有适用该频点的在片转换功率增益传递件依次连接到被校系统中，参照7.2.2.4步骤c)设定：6)设定系统源反射系数为附录D中对应的厂，计算值，测量获得对应的G量值，填写到附录A表A2中：8)设置测量频率为其它频点，重复步骤e)-0).8校准结果的处理校准结束后应出具校准证书。校准证书应准确、客观地报告校准结果，校准结果以校准数据等形式给出(见附录A)。校准证书应包括委托方要求的、说明校准结果所必需的和所用方法要求的全部信息9复校时间间隔在片负载牵引测量系统的复校时间间隔一般不超过12个月。由于复校时间间隔的长短是由系统的使用情况、使用者、系统本身质量等诸因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。信号源(()JJE(军工)194-2018测量不确定度评定示例Ps—标准功率计读数；Is—端面3源端反射系数[s:r'—连接在片直通件时端面1负载端反射系数： B.1.2测量不确定度来源输出功率标准值的不确定度来源于公式(B.1)~(B.5)中的各输入量的测量，包括：在片直通件的S参数、功率计的校准因子、功率探头的反射系数、源端反射系数、端面3-端面1的S参数、端面2负载端反射系数。B.1.3标准不确定度评定以频率40GHz,输出功率1W.负载反射幅度0.6为例，输入量的根率密度函数(PDF)期望(p)SNo.o)SNO.)SN(u.oNou.o)SN(.0)PNG.o²N(.oN(.SNo.)SN(.o)LN(.)/网网r—端面2负载端反射系数：I—端面1源端反射系数；S。—传递件的S参数(=1,2:=1,2)。表B.2在片转换功牢增益中各输入量的期望与期望(p)标准偏差(a)SS相位()n图B.2为转换功率增益蒙特卡洛(MCM)仿真结回冈附录C端面3-端面1之间的S参数测量方法ff5矿图C.1中，S为端面3-端面1的S参数(=1,2j:-1,2);端面1处在片标准件反射系数Sn标准值(反射系数分别为Io、FAs、F),Fx在片转换功率增益传递件标准值的计算方法I——端面2负载端反射系数： e)保持在片直通件连接在两个探针间，调节阻抗调配