JJF 2451-2026 同轴机械校准件校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2451—2026同轴机械校准件校准规范2026-08-21发布2027-02-21实施同轴机械校准件校准规范归口单位：全国无线电计量技术委员会主要起草单位：中国计量科学研究院北京芯宸科技有限公司深圳市计量质量检测研究院参加起草单位：中国电子技术标准化研究院中国电子科技集团有限公司第41研究所本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释本规范主要起草人：梁伟军(中国计量科学研究院)黄辉(北京芯宸科技有限公司)李智(深圳市计量质量检测研究院)参加起草人：刘科(中国计量科学研究院)刘冲(中国电子技术标准化研究院)梁胜利(中国电子科技集团有限公司第41研究所)陈硕(中国计量科学研究院)1 3术语和定义 5.1插针深度 5.2开路器反射系数 5.3短路器反射系数 5.4负载反射系数 5.5滑动负载反射系数 5.6直通件反射系数 6.2测量标准及其他设备 7校准项目和校准方法 7.3插针深度 7.4开路器反射系数 7.5短路器反射系数 7.6负载反射系数 7.7滑动负载反射系数 7.8直通件反射系数 9复校时间间隔 附录C主要项目测量不确定度评定示例 附录D同轴机械校准件电路模型 JJF2451—2026ⅡJJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》和JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范编制工作的基础性系列规范。本规范中插针深度和各类接头对应力矩扳手技术指标参考IEEStandard287《精密同轴连接器标准(DC～110GHz)》[IEEEStandardforPrecisionCoaxialConnectors本规范为首次发布。1同轴机械校准件校准规范本规范适用于频率范围300kHz～67GHz的50Ω同轴机械校准件(包含开路器、短路器、匹配负载和直通件等，不包含校准参数为矢量网络分析仪校准后的剩余误差的校准件)的校准，其他频率范围和特性阻抗的校准件可参照执行。2引用文件凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语和定义3.1直通-反射-传输线(thru-reflect-line,TRL校准方法矢量网络分析仪的一种双端口误差系数修正方法，通过测量两种传输线标准和一种反射标准修正具有四通道接收机结构矢量网络分析仪的8(7)项误差系数。3.2滑动负载slidingload组成的负载由一段可变长度传输线加上小反射特性负载组成。3.3开路-短路-负载-传输线(open-short-match(load)-thru,OSM(L)T)校准方法OSM(L)T校准是通过测量一种传输标准(直通)和3种反射标准(开路器、短路器、匹配负载)来确定两端口12(10)项误差系数的校准方法。注：1直通-反射-匹配(TRM)、传输线-反射-传输线(LRL)、传输线-反射-匹配(LRM)是TRL校准方法的扩展。校准方法是计算12项系统误差，包括正向和反向的方向性误差，正向和反向的源匹配误差，正向和反向的反射扫迹误差，正向和反向的方向性误差隔离误差，正向和反向的方向性误差隔离误差负载匹配误差和正向和反向的传输扫迹误差。若忽略正向和反向的方向性误差隔离误差，变为10项误差。校准是基于矩阵级联按8项误差推导计算全部12项误差，其前提是网络分析仪的信号采样部分必须是四通道接收机结构，忽略正反向隔离误差，端口转换中其开关误差假设为等效。因此，被测网络左右各级联一个误差网络，每个误差网络为4项误差，即为8项误差系数。当左右误差网络的传输扫迹误差作为乘积仅当做一项误差，即为7项误差系数。JJF2451—20262Load)、直通(Through),通常作为矢量网络分析仪进行单端OSM(L)校准、双端OSM(L)T校准和UOSM(L)校准的标准器，是一种广泛用于矢量网络分析仪系统误差修正的校准件。5.1插针深度5.2开路器反射系数模值：0.95～1.00,U=0.02(k=2)。5.3短路器反射系数模值：0.95～1.00,U=0.02(k=2)。5.4负载反射系数模值：0～0.02(300kHz～26.5GHZ),U=0.005(k=2);模值：0～0.05(26.5GHz～67GHiz),U=0.005(k=2)。5.5滑动负载反射系数5.6直通件反射系数模值：0～0.05(300kHz～26.5GHz),U=模值：0～0.10(26.5GHz～67GHz),U=0.005(k=2)。注：以上技术指标仅提供参考，不作为符合性判定依据。6校准条件6.1环境条件环境温度：(23±5)℃;相对湿度：(20～80)%;电源电压及频率：(220±11)V,(50±1)Hz;其他：周围无影响校准工作正常进行的电磁干扰及机械振动。6.2测量标准及其他设备6.2.1网络分析仪(含TRL校准件)频率范围：300kHz～67GHz;具有四通道接收机；TRL校准件特性阻抗50Ω,直通和传输线端口回波损耗优于45dB;3校准后方向性、端口匹配优于40dB。6.2.2插针深度量规(含连接器量块)测量不确定度优于4μm(k=2)。6.2.3线缆和连接器频率范围：300kHz～67GHz;线缆幅度稳定度：±0.05dB;相位稳定度：±3°。注：校准时，采用夹具和相应固定线缆方式，使其相位稳定度满足相位测量要求。7校准项目和校准方法7.1校准项目校准项目见表1。表1校准项目表项目名称条款1插针深度2开路器反射系数3短路器反射系数4负载反射系数5滑动负载反射系数6直通件反射系数7.2外观检查7.2.1检查被校同轴机械校准件接头以及外表面状况，应无影响正常工作的机械损伤，各种必要的附件和文件应齐全，检查结果记录到附录A的A.1中。注：被校校准件的端口表面和内部如有污垢，会影响校准结果，也会将污垢带给校准中使用的其他标准设备，因此需按被校校准件的使用指南对被校校准件进行清洁。7.3插针深度7.3.1采用与被测校准件极性一致的连接器量块，连接至插针深度量规，参考IEEEStandard287用对应力矩的扳手拧紧并将插针深度量规指针调零或清零(带数字显示功能),完成对插针深度量规零位校准。7.3.2用零位校准后的插针深度量规，分别对被校校准件中开路器、短路器、负载和滑动负载进行插针深度的测量，直接读取插针深度量规的示值，多次测量并记录结果，取中位数为插针深度的测量结果，记录到附录A的A.2中。注：两种极性的校准件均需测量。7.4开路器反射系数7.4.1矢量网络分析仪(标准设备)的两个测试端口均连接线缆，在线缆末端分别连接精密连接器，如图1所示。47.4.2矢量网络分析仪的测试信号频率设置为被校开路器频率，功率设置在(-20~-10)dBm,接收机中频带宽设置为10Hz,仪器预热至少30min。7.4.3采用TRM/TRL校准件，在精密连接器端面对矢量网络分析仪进行TRM/TRL校准。7.4.4根据被校开路器的极性，选择精密连接器相反极性的自校准参考端面，连接被7.4.5根据厂家定义的开路器模型以及参数(附录D),计算反射系数模值标称值ITa|和相位标称值θ(F),记录到A.3、A4中。7.4.6根据公式(1)计算相位偏差，取最大值(或分频段的最大值)作为开路器的相位偏差(或分频段的相位偏差),记录到A.5中。式中：7.5短路器反射系数7.5.1用校准后的矢量网络分析仪测量被校短路器的反射系数模值F||和相位7.5.2根据厂家定义的开路器模型以及参数(附录D),计算反射系数模值标称值IT|和相位标称值θ(Ta),记录到A.6、A.7中。7.5.3根据公式(2)计算相位偏差，取最大值(或分频段的最大值)作为短路器的相位偏差(或分频段的相位偏差),记录到A.8中。式中：D——被校短路器的相位偏差，(°);5θ(F)——计算的反射系数相位标称值，(°);7.6负载反射系数7.6.1用校准后的矢量网络分析仪测量被校同轴匹配负载反射系数模值|Fl,记录到7.6.2取|Fl最大值(或分频段的最大值)作为被校负载的反射系数模值(或分频段的反射系数模值),记录到A.10中。7.7滑动负载反射系数7.7.1用校准后的矢量网络分析仪测量被校同轴滑动负载反射系数，按其标记的刻度，在5~7个刻度处记录其复反射系数P到A.11中。7.7.2在每个频点，采用最小二乘法对式(3)拟合，可得滑动负载反射系数模值滑动负载原理见图2。测试端口拉动杆刻度1,2.…,5,6,7终端负载图2滑动负载原理图式中：Im——被校滑动负载的实测反射系数；Ep——矢量网络分析仪单端口方向性误差项；t——滑动负载的刻度；T——滑动负载反射系数。7.7.3取|T最大值(或分频段的最大值),作为滑动负载的反射系数(或分频段的反射系数),记录到A.13中。注：公式(3),拟合需采用反射系数的复数形式。7.8直通件反射系数7.8.2取|T最大值(或分频段的最大值)作为被校负载的反射系数模值(或分频段的反射系数模值),记录到A.15中。注：被校直通件接入校准后矢网的一个端口，则直通件另一端口需端接匹负载。68校准结果表达同轴机械校准件校准后，出具校准证书。校准证书至少应包含以下信息：a)标题：“校准证书”;b)实验室名称和地址；c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识；e)客户的名称和地址；f)被校对象的描述和明确标识；g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；h)如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；i)校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；k)校准环境的描述；1)校准结果及其测量不确定度的说明；m)对校准规范的偏离的说明；n)校准证书签发人的签名、职务或等效标识；o)校准结果仅对被校对象有效的说明；p)未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。9复校时间间隔复校时间间隔由用户根据使用情况自行确定，推荐为1年。7附录A原始记录内页格式A.1外观检查检查项目结果A.2插针深度校准件123开路器短路器负载滑动负载A.3开路器反射系数模值信号频率标称值(线性模)实测值(线性模)A.4开路器反射系数相位信号频率标称值(相位)/(°)JJF2451—20268A.5开路器反射系数相位偏差频段下限/(°)相位偏差值/(°)上限/(°)A.6短路器反射系数模值信号频率标称值(线性模)实测值(线性模)A.7短路器反射系数相位信号频率实测值(相位)/(°)A.8短路器反射系数相位偏差频段9A.9负载反射系数模值信号频率标称值(线性模)实测值(线性模)A.10负载反射系数模值频段实测值(线性模)A.11滑动负载反射系数信号频率位置5或7实测值(复数)实测值(复数)实测值(复数)A.12滑动负载反射系数模值信号频率下限上限(线性模)A.13滑动负载反射系数模值频段实测值(线性模)上限A.14直通件反射系数模值信号频率标称值(线性模)实测值(线性模)A.15直通件反射系数模值频段实测值(线性模)上限注：所有表格中的-M-表示极性为阳，-F-表示极性为阴。校准证书内页格式B.1外观检查检查项目结果B.2插针深度校准件极性实测值上限开路器短路器负载B.3开路器反射系数模值信号频率标称值(线性模)实测值(线性模)B.4开路器反射系数相位信号频率相位/(°)标称值相位/(°)实测值B.5开路器相位偏差频段下限/(°)实测值/(°)上限/(°)B.6短路器反射系数模值信号频率标称值(线性模)实测值(线性模)B.7短路器反射系数相位信号频率相位/(°)标称值相位/(")实测值B.8短路器相位偏差频段B.9负载反射系数模值频段标称值(线性模)实测值(线性模)B.10滑动负载反射系数模值信号频率标称值(线性模)实测值(线性模).….B.11直通件反射系数模值信号频率标称值(线性模)实测值(线性模)注：所有表格中的-M-表示极性为阳，-F-表示极性为阴。C.1校准件反射系数的测量不确定度评定C.1.1测量方法和测量模型对校准件反射系数的校准，按本规范规定的校准方法，用经TRL自校准的矢量网络分析仪(标准设备)直接测量被校校准件反射系数作为校准结果。C.1.2不确定度来源和测量不确定度分析反射系数的测量不确定度来源主要包括：网络分析仪自校准不完善引入的不确定度和重复测量引入的不确定度。图C.1描述了网络分析仪校准后的前向剩余误差信号流图，当选取合适的测量电平可以忽略接收机非线性和噪声的影响，那么反射系数测量由于自校准不完善引入的不确定度分量为：u₁²(IT|)=(δ+r₁S+μ₁S²+μ₂SzS₁2+A₁S₁)/4其中[S,]为被测件的散射参数。那么反射系数模值的测量不确定度为：反射系数相位的测量不确定度为：u₂(IF|)——反射系数模值的重复性测量不确定度；u₂(Tp)——反射系数相位的重复性测量不确定度。++表C.1给出了3.5mmTRL校准后网络分析仪的剩余误差项数值，根据公式(C.1)可以计算得到由于系统校准不完善引入的系统误差不确定度分量。表C.13.5mmTRL校准网络分析仪剩余误差项校准件频段δ0.001~210-10-⁴C.1.3标准不确定度评定a)网络分析仪自校准不完善引人的标准不确定度u₁(IT|)被测校准件反射系数由于自校准不完善引入的标准不确定度分量按公式C.1～公式C.3计算得到，服从正态分布，k=2,自由度为∞。b)重复测量引入的不确定度u₂(IF|)由于是取多次测量结果的中位数，中位数的分散性用标准四分位数间距表示，假设测量次数N为6次，自由度为5。C.1.4不确定度分量的评定假设被校是3.5mm阳极性接头的开路器，其反射系数模值|厂校准结果在1附近，在50MHz,18GHz和26.5GHz的不确定度分量，如表C.2所示。表C.23.5mm阳接头的开路器反射系数模值校准结果不确定度分量一览表频率不确定度分量来源分布标准不确定网络分析仪自校准不完善正态2网络分析仪自校准不完善正态2测量重复性网络分析仪自校准不完善2测量重复性由式(C.4),开路器反射系数模值校准结果的标准不确定度如表C.3所示。lki=√u²(IT|)+u₂²(IF|)表C.33.5mm阳接头的开路器反射系数模值校准结果的标准不确定度频率标准不确定度有效自由度C.1.5扩展不确定度C.1.5.1模值扩展不确定度根据表C.3可以计算得到开路器反射系