JJF 1887-2020 射频与微波功率传感器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1887—2020

射频与微波功率传感器校准规范

CalibrationSpecificationforRF&MicrowavePowerSensors

2020-11-26发布2021-05-26实施

国家市场监督管理总局发布

JJF1887—2020

射频与微波功率传感

器校准规范

JJF1887—2020

CalibrationSpecificationforRF&

MicrowavePowerSensors

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

:

参加起草单位上海市计量测试技术研究院

:

中国电子科技集团公司第四十一研究所

本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释

JJF1887—2020

本规范主要起草人

:

李勇中国计量科学研究院

()

崔孝海中国计量科学研究院

()

赵巍中国计量科学研究院

()

参加起草人

:

沈菊霞上海市计量测试技术研究院

()

郄泽奇中国电子科技集团公司第四十一研究所

()

JJF1887—2020

目录

引言

………………………(Ⅱ)

范围

1……………………(1)

概述

2……………………(1)

计量特性

3………………(1)

频率范围

3.1……………(1)

电平范围

3.2……………(1)

校准因子

3.3……………(1)

电压驻波比

3.4…………(1)

校准条件

4………………(1)

环境条件

4.1……………(1)

校准用设备

4.2…………(1)

校准项目和校准方法

5…………………(2)

校准项目

5.1……………(2)

外观及工作正常性检查

5.2……………(3)

校准因子

5.3……………(3)

反射系数

5.4……………(5)

校准结果表达

6…………(6)

复校时间间隔

7…………(6)

附录原始记录格式

A…………………(7)

附录校准证书内页格式

B……………(10)

附录主要项目校准不确定度评定示例

C……………(11)

附录源反射系数

D……………………(18)

附录校准因子的校准原理

E…………(21)

Ⅰ

JJF1887—2020

引言

本规范依据国家计量校准规范编写规则编制测量不确定度评

JJF1071—2010《》。

定依据测量不确定度评定与表示和用蒙特卡

JJF1059.1—2012《》JJF1059.2—2012《

洛法评定测量不确定度

》。

本规范为首次发布

。

Ⅱ

JJF1887—2020

射频与微波功率传感器校准规范

1范围

本规范适用于频率范围为电平范围包含的射频

9kHz~75GHz、0dBm~10dBm

与微波功率传感器的校准工作电平小于的功率传感器可参考本规范进行校准

。0dBm。

2概述

射频和微波功率传感器以下简称功率传感器配接功率指示器组成的功率计是通

()

信广播电视雷达宇航国防军工等技术领域不可缺少的功率测量仪器功率传

、、、、、。

感器由接头功率敏感部件直流或低频电路等部分组成功率传感器有多种类型按

、、。,

工作原理可以分为热敏电阻功率传感器热偶功率传感器和二极管功率传感器等按接

、;

头型式可以分为同轴和波导型功率传感器

。

3计量特性

频率范围

3.1:9kHz~75GHz。

电平范围

3.2:0dBm~10dBm。

校准因子大于校准因子相对不确定度为k

3.3:30%,0.7%~10%,(=2)。

电压驻波比

3.4:

频率范围

<1.3(:9kHz~18GHz);

频率范围

<1.4(:18GHz~26.5GHz);

频率范围

<1.6(:26.5GHz~40GHz);

频率范围

<1.8(:40GHz~50GHz);

频率范围

<1.9(:50GHz~75GHz)。

注:以上技术指标不作合格性判别,仅提供参考。

4校准条件

环境条件

4.1

环境温度校准过程中温度波动不超过

:(23±5)℃,1℃;

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系统正常工作的机械振动和电磁场干扰

:。

校准用设备

4.2

标准功率计台

4.2.1(2)

频率范围

:9kHz~75GHz;

功率测量范围

:-20dBm~+10dBm;

校准因子相对不确定度k

:0.5%~4.0%(=2)。

1

JJF1887—2020

功率指示器

4.2.2

频率范围

:9kHz~75GHz;

功率测量范围

:-20dBm~+10dBm;

不确定度k

:0.5%(=2)。

信号源

4.2.3

频率范围最大允许误差-5

:9kHz~75GHz,:±1×10;

输出电平范围幅度稳定度优于

:0dBm~10dBm,:0.02dB/10min;

谐波抑制

:<-25dBc。

功率传递标准

4.2.4

频率范围

:9kHz~75GHz;

功率测量范围

:0.5mW~10mW;

校准因子K不确定度k

cs:0.5%~4.0%(=2);

输出端口等效源电压驻波比

:<1.65。

两电阻功分器

4.2.5

频率范围

:10MHz~75GHz;

端口对称性

:<0.4dB。

定向耦合器

4.2.6

频率范围

:10MHz~75GHz;

方向性

:>20dB;

输出端电压驻波比

:<1.65。

矢量网络分析仪

4.2.7

频率范围

:9kHz~75GHz;

反射系数模值测量不确定度k

:0.005~0.02(=2);

反射系数相位测量不确定度uk

:0.5°+2arcsin(rel)(=2)。

式中u为反射系数线性模值的相对标准不确定度

rel。

固定衰减器

4.2.810dB

频率范围

:10MHz~75GHz;

端口驻波比

:<1.65。

5校准项目和校准方法

校准项目

5.1

校准项目见表表1校准项目列表

1。

序号校准项目类型条款

外观及工作正常性检查功能检查

15.2

校准因子量值校准

25.3

反射系数量值校准

35.4

2

JJF1887—2020

外观及工作正常性检查

5.2

被校功率传感器应外观完好端口无明显松动内外表面均应清洁无污物无

a),,、

明显损伤

。

被校功率传感器和与之配合使用的指示器或安装有相应软件的计算机连接

b)()

后应能正常工作

,。

校准所用标准器和被校功率传感器应按照技术说明书要求完成预热并运行自校

c)

准和清零等操作

。

将检查结果记录于附录表中

d)AA.1。

校准因子

5.3

交替比较法

5.3.1

图交替比较法校准框图

1

Г标准功率计反射系数Г信号源反射系数Г被测功率传感器反射系数

s—;g—;u—

按图连接仪器根据所需校准频率范围下限设置信号源频率

a)1,;

将标准功率计连接到测试端面开启信号源输出调节输出电平使得标准功率

b),,

计读数接近所需要的校准功率值通常为

,1mW;

等待标准功率计读数稳定后记录其指示值P于附录表中相应位置

c),bsAA.2;

连接被校功率传感器至测试端面等待功率指示器读数稳定后记录其指示值

d),,

P于附录表中相应位置关闭信号源输出

buAA.2,;

根据被校功率传感器的工作频率范围实际需要和标准功率计具有校准因子的

e)、

频点选择新的校准频率重复步骤直至完成全部所需频率的校准然后根据

,b)~d),,

附录表按照式计算被校功率传感器的校准因子

AA.2(1)。

P

K=KbuM

usP(1)

bs

式中

:

K被校功率传感器的校准因子

u———;

K标准功率计的校准因子

s———;

P功率指示器示值

bu———,mW;

P标准功率计示值

bs———,mW;

M失配因子

———。

3

JJF1887—2020

注:

如果标准功率计处于频率修正模式,式()中K取值为,否则取其实际值代入计算。

11s1

采用交替比较法无法准确获得M,用式()计算校准因子时可令M,由此引入的误差将

21=1

在不确定度评定时予以考虑。

传递标准法

5.3.2

按图连接仪器根据被校功率传感器频率范围下限设置信号源频率开启其

a)2,,

输出

;

图传递标准法校准框图

2

调节输出电平使得功率指示器读数接近所需要的校准功率值通常为

b),1mW;

等待标准功率计和功率指示器读数稳定后记录标准功率计示值P和功率指

c),cs

示器示值P于附录表中相应位置

buAA.3;

根据被校功率传感器的工作频率范围实际需要和传递标准具有校准因子的频

d)、

点选择新的校准频率重复步骤直至完成全部所需频率的校准关闭信号源

,b)~c),,

输出然后根据附录表按照式计算被校功率传感器的校准因子

,AA.3(2)。

P

K=KbuM

ucPu(2)

cs

式中

:

K被校功率传感器的校准因子

u———;

K传递标准的校准因子

c———;

P功率指示器示值

bu

———,mW;

P标准功率计示值

cs———,mW;

M失配因子

u———。

注:采用传递标准法无法准确获得M,用式()计算校准因子时可令M,由此引入的误

u2u=1

差将在不确定度评定时予以考虑。

直接比较法

5.3.3

按图连接仪器根据被校功率传感器工作频率范围下限设置信号源频率

a)3,;

4

JJF1887—2020

图直接比较法校准框图

3

将标准功率计连接到测试端面开启信号源输出调节输出电平使得标准功

b)1,,

率计读数接近所需的校准功率值通常为

1,1mW;

等待标准功率计及标准功率计读数稳定后记录其指示值PP于附录

c)12,bs、cs

表中相应位置

AA.4;

连接被校功率传感器至测试端面等待功率指示器及标准功率计读数稳定后

d),2,

记录其指示值PP于附录表中相应位置

bu、cuAA.5;

根据被校功率传感器的工作频率范围实际需要和标准功率计具有校准因子

e)、1

的频点选择新的校准频率重复步骤直至完成全部所需频率的校准关闭信

,b)~d),,

号源输出然后根据附录表按照式计算被校功率传感器的校准

,AA.4、A.5(3)

因子

。

PP

K=KcsbuM

usPP(3)

cubs

式中

:

K被校功率传感器校准因子

u———;

K标准功率计的校准因子

s———1;

P连接标准功率计时标准功率计的示值

cs———12,mW;

P标准功率计示值

bs———1,mW;

P连接被校功率传感器时标准功率计的示值

cu———2,mW;

P功率指示器示值

bu———,mW;

ΓΓ2

M失配因子M1-Geu其中

———,=ΓΓ2,:

1-Ges

Г插入的三端口器件等效源反射系数

Ge———;

Г被校功率传感器反射系数

u———;

Г标准功率计的反射系数

s———1。

反射系数

5.4

按说明书要求对矢量网络分析仪进行通电预热

a);

设置矢量网络分析仪测量参数为S对矢量网络分析仪进行单端口校准

b)11,;

设置矢量网络分析仪的中频带宽为适当值通常为在被校功率传感

c)(100Hz),

5

JJF1887—2020

器的工作频率范围内选择矢量网络分析仪的测试频率和测量点数所选校准频点应与被

;

校功率传感器校准因子的校准频点相同

;

按图所示连接被校功率传感器于测试端口设置数据格式为反射系数模值加

d)4,

相角读取反射系数的数据将所得结果记录在附录表中的相应位置

,,AA.6。

图反射系数的校准框图

4

注:校准热敏电阻型功率传感器的反射系数时,必须将其与配接的功率指示器连接并处于正常

工作状态,其他功率传感器一般无需连接功率指示器。

6校准结果表达

功率传感器校准后出具校准证书校准证书至少应包含以下信息

,。:

标题校准证书

a):“”;

实验室名称和地址

b);

进行校准的地点如果与实验室的地址不同

c)();

证书的唯一性标识如编号每页及总页数的标识

d)(),;

客户的名称和地址

e);

被校对象的描述和明确标识

f);

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

g),,

接收日期

;

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

h),