JJF 1495-2014 矢量网络分析仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1495—2014

矢量网络分析仪校准规范

CalibrationSpecificationforVectorNetworkAnalyzers

2014-11-17发布2015-02-17实施

国家质量监督检验检疫总局发布

JJF1495—2014

目录

引言

………………………(Ⅲ)

范围

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

术语和计量单位

3………………………(1)

外差式网络分析仪

3.1…………………(1)

测试端口

3.2……………(1)

测试端口间串扰

3.3……………………(1)

测试端口本底噪声

3.4…………………(1)

扫迹噪声

3.5……………(1)

动态准确度

3.6…………(1)

校准件

3.7………………(1)

检验件

3.8………………(1)

概述

4……………………(2)

用途

4.1…………………(2)

原理和结构

4.2…………(2)

计量特性

5………………(2)

内部信号源频率范围

5.1………………(2)

内部信号源功率范围

5.2………………(2)

扫迹噪声范围

5.3………………………(2)

本底噪声范围

5.4………………………(2)

串扰范围

5.5……………(2)

模值动态准确度范围

5.6………………(2)

校准件特性范围

5.7……………………(2)

散射参数测量范围

5.8…………………(3)

校准条件

6………………(3)

环境条件

6.1……………(3)

测量标准及其他设备

6.2………………(3)

校准项目和校准方法

7…………………(4)

校准项目一览表

7.1……………………(4)

外观及工作正常性检查

7.2……………(5)

内部信号源频率

7.3……………………(5)

内部信号源功率

7.4……………………(6)

扫迹噪声

7.5……………(7)

本底噪声

7.6……………(7)

串扰

7.7…………………(8)

Ⅰ

JJF1495—2014

模值动态准确度

7.8……………………(9)

校准件特性

7.9…………(12)

散射参数测量准确度

7.10……………(12)

校准结果的表达

8………………………(14)

复校时间间隔

9…………(14)

附录校准记录格式

A…………………(15)

附录校准证书内页格式

B……………(22)

附录主要项目测量不确定度评定

C…………………(26)

Ⅱ

JJF1495—2014

引言

本规范依据国家计量校准规范编写规则和

JJF1071—2010《》JJF1059.1—2012

测量不确定度评定与表示编制

《》。

本规范主要针对频率范围为的外差式矢量网络分析仪的校准方法

9kHz~50GHz

进行了规定校准项目包括内部信号源频率内部信号源功率扫迹噪声本底噪

,:、、、

声串扰模值动态准确度校准件特性散射参数测量准确度等并在附录中给出了

、、、、。

扫迹噪声本底噪声模值动态准确度等主要校准项目的测量不确定度评定实例

、、。

本规范为首次发布

。

Ⅲ

JJF1495—2014

矢量网络分析仪校准规范

1范围

本规范适用于外差式矢量网络分析仪及使用扩展模块扩展了测量频率范围或测试端

口数量的外差式矢量网络分析仪的校准

。

2引用文件

本规范引用下列文件

:

精密同轴连接器标准

IEEEStandard287(DC~110GHz)[StandardforPrecision

CoaxialConnectors(DCto110GHz)]

凡是注日期的引用文件仅注日期的版本使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术语和计量单位

外差式网络分析仪

3.1heterodynenetworkanalyzer

使用外差式或超外差式接收机的网络分析仪

。

测试端口

3.2testport

矢量网络分析仪面板上用来与被测网络连接输出和输入测试信号的端口

,。

测试端口间串扰

3.3testportcrosstalk

用来描述不通过测试端口之间的连接路径测试信号从一个测试端口泄漏到另一个

,

测试端口的程度常用单位是分贝简称串扰

,(dB),。

测试端口本底噪声

3.4testportnoisefloor

用来描述等效到网络分析仪测试端口的输入噪声功率常用单位是简称本

,dBm,

底噪声

。

扫迹噪声

3.5tracenoise

用来描述在输入测试端口的测试信号较大可忽略本底噪声的影响时散射参数示

,,

值模值和相角随时间的起伏

()。

注:扫迹噪声包括模值扫迹噪声和相位扫迹噪声,模值扫迹噪声常用单位是分贝(),相位

dB

扫迹噪声常用单位是度()。

°

动态准确度

3.6dynamicaccuracy

用来描述网络分析仪测量测试端口入射功率时其测量准确度依赖于被测信号频

,(

率功率的程度常用单位是分贝

、),(dB)。

校准件

3.7calibrationkit

用于矢量网络分析仪系统误差自校准的一组标准器自校准方法不同标准器的组

,,

成也随之不同

。

检验件

3.8verificationkit

1

JJF1495—2014

用于检验矢量网络分析仪自校准后测量能力的一组标准器

。

本规范中的术语定义只适用于本规范没有特别注明的话本规范中所使用的术语

。,

和定义均是相对于测试端口定义的

。

4概述

用途

4.1

矢量网络分析仪是主要用于进行微波器件网络参数测量的一种仪器可直接以扫频

,

的方式测量单端口和多端口器件的复数散射参数并可以换算成其他网络参数如电压

,,

驻波比阻抗相移和群时延等

、、。

原理和结构

4.2

矢量网络分析仪通常由信号源单元信号分离单元接收机单元数字控制及显示

、、、

部分组成一般采用测量复数入射电压与复数出射电压比的方法计算散射参数仪器

,,。

由内嵌式计算机控制对被测参数进行系统误差的修正和转换

,。

矢量网络分析仪主要用于测量电信号传播路径或电子元器件的散射参数还可用于

。

测量阻抗的模Z相位角θ等参数

(||)、()。

矢量网络分析仪一般有两个测试端口也有单端口三端口或更多端口的形式测

,、。

试端口一般为同轴金属接头随测量频率范围的不同有精密型

,,7mm、N、3.5mm、

和等型式具体型式可参见

2.92mm、2.4mm1.85mm,IEEEStandard287。

5计量特性

内部信号源频率范围

5.1

9kHz~50GHz。

内部信号源功率范围

5.2

-110dBm~20dBm。

扫迹噪声范围

5.3

模值相位

(0~0.1)dB,(0~1)°。

注:由于扫迹噪声与矢量网络分析仪的接收机中频带宽有关,也与接收到的测试信号功率有关,

这里的测量范围是在中频带宽为,接收到的测试信号功率为时给出的。

1kHz-15dBm

本底噪声范围

5.4

(-140~-60)dBm。

注:由于本底噪声与矢量网络分析仪的接收机中频带宽有关,不同中频带宽下的本底噪声测量

范围不同,这里的测量范围是在中频带宽为时给出的。

10Hz

串扰范围

5.5

(-150~-70)dB。

模值动态准确度范围

5.6

在的动态范围内模值动态准确度

(-70~10)dBm,(0~1)dB。

校准件特性范围

5.7

开路器反射系数模值不大于相角

:1,-180°~180°;

2

JJF1495—2014

短路器反射系数模值不大于相角

:1,-180°~180°;

固定负载反射系数模值不大于相角

:0.1,-180°~180°。

散射参数测量范围

5.8

Sii模值相角Sij模值相角

0~1,-180°~180°;0dB~70dB,-180°~180°。

注:Sij为矢量网络分析仪测量得到的散射参数矩阵[S]中的元素,i,j指散射参数的下标,

几端口可测得几维[S]。散射参数测量不确定度一般按模值和相角分别考虑,并用绝对测

量不确定度形式表示。由于矢量网络分析仪的测量范围很大,测量设置较复杂,常以图表

或公式的形式列出对应测量设置和测量范围的散射参数测量不确定度。

以上指标不是用于合格性判别仅供参考

,。

6校准条件

环境条件

6.1

环境温度且校准和测量过程中温度起伏不超过

6.1.1:(23±3)℃,1℃。

相对湿度

6.1.2:(60±20)%。

电源电压及频率

6.1.3:(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

6.1.4:。

测量标准及其他设备

6.2

校准所选用的设备详见表

6.2.11。

表1校准用主要设备及配套设备

序号名称主要技术指标备注

功率测量范围

:(-60~20)dBm

功率计测量不确定度优于

1:0.2dB

线性度优于

:0.02dB(-50dBm~-20dBm)

频率分辨力优于

频率计:1Hz

2测量不确定度优于-7f

:1Hz+1×10×(Hz)

含开路短路固定负载和精密转接头

、、校准用主要设备

开路器相角不确定度优于

:3°的技术指标可根

校准件短路器相角不确定度优于

3:3°据被校矢量网络

负载反射系数不确定度优于

:0.01分析仪的具体技

精密转接头符合中接头指标

IEEEStandard287LPC术指标或被校矢

失配负载量网络分析仪的

标称电压驻波比

(VSWR):2.00具体被校准指标

反射系数模值不确定度优于

:0.01范围进行调整

检验件反射系数相角不确定度优于

:3°

含失配负载衰减器

4(

和衰减器标称衰减量

):20dB

两端口电压驻波比优于

(VSWR):1.5

传输系数模值不确定度优于

:0.05dB

传输系数相角不确定度优于

:1°

3

JJF1495—2014

表1续

()

序号名称主要技术指标备注

衰减范围步进

:(0~70)dB,1dB

步进衰减器两端口电压驻波比优于

5(VSWR):1.5

衰减不确定度优于衰减值

:0.006dB+0.0004×

功率输出范围步进

:(-20~10)dBm,1dB

线性测量装置两端口电压驻波比优于

6(VSWR):1.5

衰减不确定度优于校准用主要设备

:

0.02dB的技术指标可根

测试端口本底噪声优于

(IFBW=100Hz):-90dBm据被校矢量网络

测试端口扫迹噪声优于

矢量网络分析仪(IFBW=100Hz):0.004dB分析仪的具体技

7自校准修正后方向性源匹配和负载匹配优于

:、40dB,术指标或被校矢

传输扫迹优于

0.01dB量网络分析仪的

长度以上

:1m具体被校准指标

两端口电压驻波比优于

柔性测试电缆(VSWR):1.6范围进行调整

8电缆幅度稳定性优于

:0.15dB

电缆相位稳定性优于f

:(0.08×+0.8)°

最佳分辨力

插针深度量规:2.54μm

9测量不确定度优于

:4μm

力矩扳手技术指标参见

10IEEEStandard287

注:

校准用设备的频率范围和接头型式应与被校矢量网络分析仪相适应,如需转接,则应保证转接

1

后的技术指标仍满足表。

1

电缆稳定性指电缆以弯折半径弯折然后拉直,重复次以后电缆的S模值和相角的

210cm90°321

变化。f为以为单位的测试频率。

GHz

同轴接头连接时应正确使用相应的力矩扳手以保证连接的有效和可靠。

3

线性测量装置是一种放大器、两电阻功分器和步进衰减器组合。

4

主要技术指标中的不确定度的包含因子k。

5=2

校准用设备均应具备检定证书或校准报告

。

6.2.2

7校准项目和校准方法

校准项目一览表

7.1

校准项目见表

2。

表2校准项目一览表

校准项目名称类型

外观及工作正常性检查功能检查

内部信号源频率信号源部分量值校准

4

JJF1495—2014

表2续

()

校准项目名称类型

内部信号源功率信号源部分量值校准

扫迹噪声接收机部分量值校准

本底噪声接收机部分量值校准

串扰接收机部分量值校准

模值动态准确度接收机部分量值校准

校准件特性校准件量值校准

散射参数测量准确度总体量值校准

外观及工作正常性检查

7.2

外观检查

7.2.1

被校矢量网络分析仪外观检查

7.2.1.1

被校矢量网络分析仪应结构完整无影响正常工作的机械损伤电源电压选择开关

,。

设置电压与所用电源电压一致仪器各按键工作应保持正常被校矢量网络分析仪的测

。。

试端口应无明显松动内外表面均应无明显损伤端口表面和内部需保持清洁同轴型

,,。

式的测试端口需测量其插针深度重复测量次数应在次以上取重复测量结果的中位

,3,

数作为最终校准结果校准记录格式参见附录表

,A1.1。

被校校准件检查

7.2.1.2

被校矢量网络分析仪配合使用的校准件固定负载短路器和开路器等如需校

(、)

准其端口表面和内部应无明显损伤被校校准件的端口表面和内部需保持清洁

,,。

需对同轴型式被校校准件测量其插针深度取重复测量结果的中位数作为最终校准

,

结果校准记录格式参见附录表重复测量次数应在次以上

,A1.2,3。

被校矢量网络分析仪工作正常性

7.2.2

通电后被校矢量网络分析仪能进入正常工作状态有自检功能的被校矢量网络分析

。

仪应能通过自检在被校矢量网络分析仪的测试端口连接失配负载或测试电缆作为被

,。

测对象显示合适的图形检查被校矢量网络分析仪的基本测量设置数据处理和显示

,,、

功能是否正常

。

内部信号源频率

7.3

这项校准旨在校准被校矢量网络分析仪内部信号源在测试端口输出信号的频率

7.3.1。

如图所示用电缆连接被校矢量网络分析仪的测试端口和频率计的输入端

1,。

图内部信号源频率校准连接框图

1

设置被校矢量网络分析仪工作在连续波输出模式