天饋線測試儀校準(zhǔn)規(guī)范

JJF1740—20191天饋線測試儀校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于天饋線測試儀的校準(zhǔn)。2術(shù)語故障定位距離distancetofault天饋線測試儀根據(jù)反射系數(shù)或電壓駐波比最大值來確定故障位置,測試端面到故障位置的距離即為故障定位距離。3概述天饋線測試儀能夠快速評估傳輸線和天線系統(tǒng)的狀況,測量反射系數(shù)或電壓駐波比、電纜損耗和故障定位距離等。天饋線測試儀是通信中常用的測量儀表,廣泛應(yīng)用于無線系統(tǒng)的安裝、配置、維護(hù)和故障分析。天饋線測試儀通常由信號源單元、信號分離單元、接收機(jī)單元、數(shù)字控制及顯示部分組成。端口阻抗一般為50Ω。4計量特性4.1輸出信號頻率范圍:2MHz~18GHz,最大允許誤差:±(1×10-6~7.5×10-5)。4.2輸出功率范圍:-30dBm~20dBm,最大允許誤差:±2dB。4.3電壓駐波比范圍:VSWR>1,最大允許誤差:±20%。4.4衰減量范圍:0dB~30dB,最大允許誤差:±1.5dB。4.5故障定位距離范圍:0m~1500m,最大允許誤差:±(3%×物理長度+0.1m)。4.6射頻功率范圍:-50dBm~20dBm,最大允許誤差:±2dB。注:以上技術(shù)指標(biāo)不作合格性判別,僅提供參考。5校準(zhǔn)條件5.1環(huán)境條件a)環(huán)境溫度:(23±5)℃;b)相對濕度:≤80%;JJF1740—20192c)電源電壓及頻率:(220±11)V、(50±1)Hz;d)周圍無影響儀器正常工作的電磁干擾和機(jī)械振動。5.2校準(zhǔn)用設(shè)備5.2.1頻率計數(shù)器頻率測量范圍:2MHz~18GHz;最大允許誤差:±1×10-7。5.2.2功率計頻率范圍:2MHz~18GHz;功率測量范圍:-60dBm~20dBm;5.2.:器.5dB(k=2)。頻率范圍:2MHz~18GHz;輸出功率電平范圍:-50dBm~20dBm。5.2.4標(biāo)準(zhǔn)失配器頻率范圍:2MHz~18GHz;標(biāo)稱電壓駐波比:1.10,1.50,2.00;不確定度:5%(k=2)。5.2.5開路/短路器頻率范圍:2MHz~18GHz;電壓反射系數(shù):≥0.98。5.2.6標(biāo)準(zhǔn)匹配負(fù)載頻率范圍:2MHz~18GHz回波損耗:≥24dB。5.2.7標(biāo)準(zhǔn)衰減器頻率范圍:2MHz~18GHz;衰減值為:0dB~30dB;不確定度:0.1dB/10dB(k=2)。5.2.8標(biāo)準(zhǔn)長度饋線頻率范圍:2MHz~18GHz;長度:15m~100m;最大允許誤差:±1%。6校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)項(xiàng)目見表1。JJF1740—20193表1校準(zhǔn)項(xiàng)目表序號項(xiàng)目名稱1外觀及工作正常性檢查2輸出信號頻率3輸出功率4電壓駐波比5衰減量6故障定位距離7射頻功率6.1外觀及工作正常性檢查天饋線測試儀外觀應(yīng)完好無損,無影響正常工作的機(jī)械損傷,其開關(guān)、按鍵、旋鈕應(yīng)牢固且調(diào)節(jié)正常,顯示屏能正常顯示,附件功能正常。被校儀器通電后,應(yīng)能正常工作,并按規(guī)定時間進(jìn)行預(yù)熱。將檢查結(jié)果記錄于附錄A的表A.1中。6.2輸出信號頻率a)儀器連接如圖1所示。圖1輸出信號頻率校準(zhǔn)儀器連接圖b)設(shè)置天饋線測試儀工作在點(diǎn)頻模式,按照頻率低、中、高原則至少選取3個頻率點(diǎn)。c)在頻率計數(shù)器上讀頻率值并記錄于附錄A的表A.2中。6.3輸出功率a)功率計進(jìn)行調(diào)零,自校準(zhǔn)。儀器連接如圖2所示。圖2輸出功率校準(zhǔn)儀器連接示意圖b)設(shè)置天饋線測試儀工作于點(diǎn)頻模式,按頻率范圍選擇輸出頻率。c)每個頻率點(diǎn)按照功率高中低的原則,至少選取3個功率點(diǎn),如果輸出功率為固定值,則只測一個功率點(diǎn)即可。從功率計上讀功率值記錄于附錄A的表A.3中。6.4電壓駐波比a)按天饋線測試儀工作頻率范圍分別設(shè)置最低、最高以及中間頻率,至少選取3個頻率點(diǎn),對天饋線測試儀進(jìn)行單端口自校準(zhǔn)。b)設(shè)置天饋線測試儀平均次數(shù)不少于10次。c)連接標(biāo)準(zhǔn)失配器到天饋線測試儀,如圖3所示。JJF1740—20194圖3電壓駐波比測量儀器連接示意圖d)分別連接三個標(biāo)準(zhǔn)失配器進(jìn)行電壓駐波比值的測量,并將測量結(jié)果記錄于附錄A的表A.4中。6.5衰減量a)按天饋線測試儀工作頻率范圍分別設(shè)置最低、最高以及中間頻率,至少選取3個頻率點(diǎn),對天饋線測試儀進(jìn)行單端口自校準(zhǔn)。b)設(shè)置天饋線測試儀平均次數(shù)不少于10次。c)按照低、中、高原則,選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)衰減器,連接到天饋線測試儀,如圖4所示。圖4衰減量測量儀器連接示意圖d)連接開路器到標(biāo)準(zhǔn)衰減器,進(jìn)行衰減量的測量,讀取測量結(jié)果Xn,并將測量結(jié)果記錄于附錄A的表A.5中(如果使用可調(diào)衰減器,需要測量0dB時衰減量X0)。e)連接短路器到標(biāo)準(zhǔn)衰減器,進(jìn)行衰減量的測量,讀取測量結(jié)果Yn,并將測量結(jié)果記錄于附錄A的表A.5中(如果使用可調(diào)衰減器,需要測量0dB時衰減量Y0)。f)按公式(1)計算天饋線測試儀衰減量,記錄于附錄A的表A.5中:式中:A=(Xn+Yn-X0-Y0)/2式中:6.6故障定位距離a)設(shè)置天饋線測試儀的終止頻率和起始頻率分別為工作頻率范圍的上限和下限,對天饋線測試儀進(jìn)行單端口自校準(zhǔn)。b)連接標(biāo)準(zhǔn)長度饋線到天饋線測試儀,標(biāo)準(zhǔn)長度饋線另一端接開路器或短路器,如圖5所示。圖5故障定位距離校準(zhǔn)儀器連接示意圖c)設(shè)置天饋線測試儀工作在故障定位距離模式。設(shè)置距離測量單位為米,天饋線測試儀開始距離為0m,終止距離適當(dāng)大于標(biāo)準(zhǔn)長度饋線,測量平均次數(shù)不少于10次。移動標(biāo)記到反射系數(shù)最大,或者電壓駐波比最大處,讀出測量結(jié)果并將其記錄于附錄A的表A.6中。6.7射頻功率a)功率計清零和自校準(zhǔn),選擇天饋線測試儀的功率測量模式,進(jìn)行清零,儀器連接如圖6所示。JJF1740—20195圖6射頻功率校準(zhǔn)儀器連接示意圖b)按天饋線測試儀工作頻率范圍分別設(shè)置最低、最高以及中間頻率,至少選取3個頻率點(diǎn)。c)設(shè)置信號發(fā)生器頻率,功率點(diǎn)設(shè)置按照高、中、低原則選取,分別讀出功率計和天饋線測試儀上的顯示值,并將測量結(jié)果記錄于附錄A的表A.7中。7校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)天饋線測試儀校準(zhǔn)后,出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書至少應(yīng)包含以下信息:a)標(biāo)題,“校準(zhǔn)證書”;b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同);d)證書的唯一性標(biāo)識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識;e)客戶的名稱和地址;f)被校對象地描述和明確標(biāo)識;g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期,如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)說明被校對象的接收日期;h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說明;i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識,包括名稱及代號;j)本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;l)校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明;m)對校準(zhǔn)規(guī)范偏離的說明;n)校準(zhǔn)證書及校準(zhǔn)報告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識;o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的聲明;p)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書的聲明。8復(fù)校時間間隔復(fù)校時間間隔由用戶根據(jù)使用情況自行確定,建議為1年。JJF1740—20196附錄A原始記錄格式表A.1外觀及工作正常性檢查有無數(shù)量備注12開關(guān)、按鍵、旋鈕損傷3通電后顯示功能正常/不正常表A.2輸出信號頻率頻率標(biāo)稱值/MHz實(shí)測值/MHz不確定度U(k=2)表A.3輸出功率頻率/MHz標(biāo)稱值/dBm實(shí)測值/dBm不確定度U(k=2)7表A.4電壓駐波比頻率MHz標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)測值標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)測值標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)測值校準(zhǔn)不確定度U(k=2):表A.5衰減量頻率MHz標(biāo)準(zhǔn)值dB實(shí)測值(開路器)/dB實(shí)測值(短路器)/dB實(shí)測值dBX0XnY0Yn校準(zhǔn)不確定度U(k=2):表A.6故障定位距離故障定位距離實(shí)際值/m實(shí)測值/m不確定度U(k=2)表A.7射頻功率頻率/MHz實(shí)際值/dBm實(shí)測值/dBm不確定度U(k=2)8附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式表B.1輸出信號頻率頻率標(biāo)稱值/MHz實(shí)測值/MHz不確定度U(k=2)表B.2輸出功率頻率/MHz標(biāo)稱值/dBm實(shí)測值/dBm不確定度U(k=2)表B.3電壓駐波比頻率MHz標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)測值標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)測值標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)測值9校準(zhǔn)不確定度U(k=2):表B.4衰減量頻率/MHz標(biāo)準(zhǔn)值/dB實(shí)測值/dB校準(zhǔn)不確定度U(k=2):表B.5故障定位距離故障定位距離實(shí)際值/m實(shí)測值/m不確定度U(k=2)表B.6射頻功率頻率/MHz實(shí)際值/dBm實(shí)測值/dBm不確定度U(k=2)10附錄C主要項(xiàng)目校準(zhǔn)結(jié)果不確定度評定示例C.1電壓駐波比測量不確定度評定C.1.1測量模型先用開路器、短路器和負(fù)載單端口校準(zhǔn)天饋線測試儀,然后用天饋線測試儀測試標(biāo)準(zhǔn)失配器,得到電壓駐波比測量示值。C.1.2不確定度來源根據(jù)測量模型可知,標(biāo)準(zhǔn)失配器的標(biāo)準(zhǔn)值、測量重復(fù)性均會引入不確定度,同時需要考慮天饋線測試儀的分辨力影響,因此不確定度來源有以下三項(xiàng):(1)標(biāo)準(zhǔn)失配器引入的不確定度;(2)天饋線測試儀顯示分辨力引入的不確定度;(3)連接及讀數(shù)重復(fù)性。C.1.3各不確定度分量的評定C.1.3.1標(biāo)準(zhǔn)失配器引入的不確定度u1標(biāo)準(zhǔn)失配器的電壓駐波比的不確定度,為上級單位給出的擴(kuò)展不確定度,查詢證書可知為U1=5%,k=2,那么標(biāo)準(zhǔn)不確定度:2天饋線測試儀分辨力為0.01,換算為測量2.0失配器時百分比為0.5%。a2為天饋線測試儀分辨力的影響量,a2等于天饋線測試儀顯示分辨力一半,則C.1.3.3連接及讀數(shù)重復(fù)性引入22.3aC.1.3.3連接及讀數(shù)重復(fù)性引入22.3使用標(biāo)準(zhǔn)失配器2.0,對天饋線測試儀進(jìn)行電壓駐波比重復(fù)測量10次,測量結(jié)果列于表C.1。表C.1電壓駐波比測量結(jié)果測量次數(shù)測量結(jié)果12.0022.0132.0042.0152.0062.0072.0111表C.1(續(xù))測量次數(shù)測量結(jié)果81.9992.00101.99VSWRi為第i次測量結(jié)果;VSWR為10次測量的平均值。C.1.度用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差表示,則u3=s=0.4%各個不確定度分量之間互不相關(guān)。C.1.5不確定度分量匯總表表C.2不確定度分量匯總表序號不確定度分量不確定度來源類型測量誤差或不確定度分布類型包含因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度1標(biāo)準(zhǔn)失配器引入的不確定度B5%正態(tài)分布22.5%2天饋線測試儀分辨力引入的不確定度B0.25%均勻分布 30.15%3連接及讀數(shù)重復(fù)性對結(jié)果的影響A0.4%C.1.6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度:uc=≈2.55%。C.1.7擴(kuò)展不確定度C.2,定uc=5.1%。C.2.1測量模型先用開路器、短路器和負(fù)載單端口校準(zhǔn)天饋線測試儀,然后用天饋線測試儀測試標(biāo)準(zhǔn)衰減器,得到衰減量測量示值。C.2.2不確定度來源根據(jù)測量模型可知,標(biāo)準(zhǔn)衰減器的校準(zhǔn)值、測量重復(fù)性均會引入不確定度,同時需JJF1740—201912要考慮天饋線測試儀的分辨力影響,以及標(biāo)準(zhǔn)衰減器與被測設(shè)備的系統(tǒng)失配引起的誤差。因此不確定度來源有以下四項(xiàng):(1)標(biāo)準(zhǔn)衰減器引入的不確定度;(2)測量過程中標(biāo)準(zhǔn)衰減器與被測儀表間的系統(tǒng)失配誤差引入的不確定度;(3)天饋線測試儀分辨力引入的不確定度;(4)連接及讀數(shù)重復(fù)性。C.2.3各不確定度分量的評定C.2.3.1由標(biāo)準(zhǔn)衰減器的衰減值測量的誤差引入的不確定度分量u1標(biāo)準(zhǔn)衰減器的不確定度,為上級單位給出的擴(kuò)展不確定度,查詢證書可知為U1=0.04dB,k=2,那么標(biāo)準(zhǔn)不確定度:u1=U1/k=0.02(dB)C.2.3.2測量過程中標(biāo)準(zhǔn)衰減器與被測儀表間的系統(tǒng)失配誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2根據(jù)校準(zhǔn)證書得:標(biāo)準(zhǔn)衰減器電壓駐波比<1.3。假設(shè)被測儀表輸入端電壓駐波比≤1.3,失配誤差極限用下式估計:a2=4.34×2×∣Гs∣∣Гu∣式中:Гs———被測天饋線測試儀測試端反射系數(shù);Гu———標(biāo)準(zhǔn)衰減器輸入端反射系數(shù)。根據(jù)儀表的技術(shù)指標(biāo)得:∣Гs∣=(1.3-1)/(1.3+1)=0.13∣Гu∣=(1.3-1)/(1.3+1)≈0.13那么:a2=8.68×0.13×0.13≈0.14(dB)設(shè)測量值落在該區(qū)間內(nèi)的概率分布為反正弦分布,k=2。標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2=a2/k≈0.10(dB)C.2.3.3天饋線測試儀分辨力引入的不確定度分量u3天饋線測試儀分辨力為0.01dB。a3為天饋線測試儀顯示分辨力的影響量,a3等于天饋線測試儀顯示分辨力一半,則a3=0.005dB。測量值落在該區(qū)間內(nèi)的概率分布為均勻分布,k=3。那么標(biāo)準(zhǔn)不確定度:u=a3/k=0.003(dB)C.2.3.4連接及讀數(shù)重復(fù)性引入的不確定度分量u4使用標(biāo)準(zhǔn)衰減器10.0dB,對天饋線測試儀進(jìn)行衰減量重復(fù)測量10次,測量結(jié)果列于表C.3:JJF1740—201913表C.3衰減量測量結(jié)果測量次數(shù)測量結(jié)果/dB110.00210.0439.9749.99510.00610.04710.02810.0199.971010.00C.2.度用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差表示,則u4=s=0.03(dB)各個不確定度分量之間互不相關(guān)。C.2.5不確定度分量匯總表表C.4不確定度分量匯總表序號不確定度分量不確定度來源類型測量誤差或不確定度/dB分布類型包含因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度dB1標(biāo)準(zhǔn)衰減器引入的不確定度B0.04正態(tài)分布20.022系統(tǒng)失配誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度B0.14反正弦分布 20.103天饋線測試儀分辨力引入的不確定度B0.005均勻分布 30.0034連接及讀數(shù)重復(fù)性對結(jié)果的影響A0.03JJF1740—201914C.2.6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度:uc=≈0.10C.2.7擴(kuò)展不確定度C.3故障定位距離測量不確定度評定C.3.1測量模型取包含因子k=2,則U=kuc=2ucC.3故障定位距離測量不確定度評定C.3.1測量模型先用開路器、短路器和負(fù)載單端口校準(zhǔn)天饋線測試儀,然后用天饋線測試儀測試標(biāo)準(zhǔn)長度饋線,得到故障定位距離測量示值。C.3.2不確定度來源根據(jù)測量模型可知,標(biāo)準(zhǔn)長度饋線的長度標(biāo)定值、測量重復(fù)性均會引入不確定度,同時需要考慮天饋線測試儀的分辨力影響,因此不確定度來源有以下三項(xiàng):(1)標(biāo)準(zhǔn)長度饋線引入的不確定度;(2)天饋線測試儀分辨力引入的不確定度;(3)連接及讀數(shù)重復(fù)性。C.3.3各不確定度分量的評定C.3.3.1標(biāo)準(zhǔn)長度饋線引入的不確定度u1標(biāo)準(zhǔn)長度饋線的不確定度,為上級單U1=1%,k=2,那么標(biāo)準(zhǔn)不確定度:C.3.3.2