中功率計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范

中功率計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本校準(zhǔn)規(guī)范適用于頻率范圍為1MHz～40GHz,功率范圍為0.1W～500W的各終端式中功率計(jì)是一種可作為終端負(fù)載吸收功率，同時(shí)指示出功率量值的測(cè)量儀校準(zhǔn)因子測(cè)量不確定度：2.0%～9%(k=2);電壓駐波比：大于1.00。相對(duì)濕度：不大于80%;供電電源：電壓(220±11)V,頻率(50±1)Hz;頻率范圍：1MHz～40GHz;]2輸出電壓駐波比：小于2.5。電壓駐波比：小于1.3;校準(zhǔn)因子不確定度：1.5%～3.0%(k=2)。功率穩(wěn)定度：優(yōu)于0.5%/5min。紋波有效值：小于10μV。功率范圍：1mW～100mW;3電壓駐波比：小于1.2。5校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法中功率計(jì)的校準(zhǔn)項(xiàng)目見表1。電壓駐波比5.1外觀及工作正常性檢查5.1.1被校中功率計(jì)應(yīng)有說明書、原校準(zhǔn)證書及全部配套附件。5.1.2被校中功率計(jì)的外觀應(yīng)完好，各開關(guān)、按鍵等應(yīng)調(diào)節(jié)正常，儀表不應(yīng)有影響電氣性能的機(jī)械損傷。5.1.3被校中功率計(jì)通電后應(yīng)正常工作，并按其技術(shù)說明書規(guī)定時(shí)間預(yù)熱，預(yù)熱后指示正常，零點(diǎn)穩(wěn)定可調(diào)。5.1.4校準(zhǔn)前，如中功率計(jì)具有內(nèi)部自校準(zhǔn)功能，則應(yīng)首先運(yùn)行儀器內(nèi)部自校準(zhǔn)。5.2直流功率校準(zhǔn)熱偶式、干負(fù)載量熱式中功率計(jì)需要進(jìn)行直流功率校準(zhǔn)，常用的校準(zhǔn)方法有電流電壓法和電阻電壓法。校準(zhǔn)步驟如下：a)調(diào)準(zhǔn)被校中功率計(jì)的零點(diǎn)，按圖1連接校準(zhǔn)設(shè)備；b)調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源電壓輸出，使被校中功率計(jì)指示在被校功率值上；c)待被校中功率計(jì)的示值穩(wěn)定后，分別記錄被校中功率計(jì)示值P.、數(shù)字多用表示值U和電流表示值I于附錄A中的表A.1;d)按式(1)計(jì)算加到被校中功率計(jì)的直流功率Poc4c)按式(2)計(jì)算被校中功率計(jì)的示值P。的引用誤差，將其記錄于附錄A中的表A.1:D改變直流穩(wěn)壓電源電壓輸出，重復(fù)步驟b)～e),校準(zhǔn)功率值應(yīng)根據(jù)高、中、低a)調(diào)準(zhǔn)被校中功率計(jì)的零點(diǎn)，按圖2連接校準(zhǔn)設(shè)備；圖2電阻測(cè)量框圖b)數(shù)字多用表的電阻量程設(shè)置為自動(dòng)量程，用四線電阻法測(cè)量被校中功率計(jì)的直c)按圖3連接校準(zhǔn)設(shè)備，選擇直流功率校準(zhǔn)值，根據(jù)高、中、低原則在被校中功率計(jì)量程內(nèi)至少選擇三個(gè)點(diǎn)，記錄直流功率校準(zhǔn)值Pc于附錄A中的表A.2;d)按式(3)計(jì)算直流功率所對(duì)應(yīng)的電壓值Uc,將其記錄于附錄A中的表A.2:5e)根據(jù)計(jì)算得出的電壓值Uc調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的電壓輸出，用數(shù)字多用表測(cè)量輸出電壓值U,待被校中功率計(jì)的示值穩(wěn)定后，記錄被校中功率計(jì)的示值P。、電壓測(cè)量值U于附錄A中的表A.2;f)按式(4)計(jì)算直流功率Poc,將其記錄于附錄A中的表A.2:g)按式(2)計(jì)算被校中功率計(jì)的示值P。的引用誤差，將其記錄于附錄A中的h)改變直流穩(wěn)壓電源電壓輸出，重復(fù)步驟e)～g)。5.3校準(zhǔn)因子/射頻功率校準(zhǔn)終端式中功率計(jì)的校準(zhǔn)因子或射頻功率采用交替比較法或傳遞標(biāo)準(zhǔn)法校準(zhǔn)。通過式中功率計(jì)有兩個(gè)端口(輸人端口、輸出端口),校準(zhǔn)輸出端口的校準(zhǔn)因了或射頻功率采用直接測(cè)量法校準(zhǔn)；校準(zhǔn)輸人端口的校準(zhǔn)因子或射頻功率采用通過式中功率計(jì)輸出端連接負(fù)載作為終端式中功率計(jì)來進(jìn)行校準(zhǔn)。5.3.1交替比較法交替比較法是利用高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)校準(zhǔn)被校中功率計(jì)。a)按圖4連接校準(zhǔn)設(shè)備；b)設(shè)置信號(hào)發(fā)生器和功率放大器的射頻輸出開關(guān)到“OFF”位置，設(shè)置信號(hào)發(fā)生器的功率電平為最小值；c)按要求設(shè)置信號(hào)發(fā)生器的頻率；d)將標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)連接到測(cè)試端面；6e)設(shè)置信號(hào)發(fā)生器和功率放大器的射頻輸出開關(guān)到“ON”位置；f)逐漸調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的功率電平、穩(wěn)幅器的穩(wěn)幅電平至穩(wěn)幅狀態(tài)，使標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)示值達(dá)到選定值，記錄標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)示值P,于附錄A中的表A.3;g)設(shè)置信號(hào)發(fā)生器和功率放大器的射頻輸出開關(guān)到“OFF”位置，從測(cè)試端面上斷開標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)，連接被校中功率計(jì)到測(cè)試端面；b)設(shè)置信號(hào)發(fā)生器和功率放大器的射頻開關(guān)到“ON”位置，保持穩(wěn)幅狀態(tài)，記錄被校中功率計(jì)示值P于附錄A中的表A.3;i)按式(5)計(jì)算被校中功率計(jì)的校準(zhǔn)因子：K——被校中功率計(jì)的校準(zhǔn)因子；K,——標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)的校準(zhǔn)因子；Pw——被校中功率計(jì)示值，W;P標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)示值，W;F——等效源反射系數(shù)；r——被校中功率計(jì)反射系數(shù)；T;——標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)反射系數(shù)。j)按式(6)計(jì)算人射到被校中功率計(jì)人射端的射頻功率P:k)設(shè)置信號(hào)發(fā)生器和功率放大器的射頻輸出開關(guān)到“OFF”位置，設(shè)置信號(hào)發(fā)生器的功率電平為最小值，從測(cè)試端面上斷開被校中功率計(jì)；l)重復(fù)步驟d)～k),測(cè)量3次，分別計(jì)算被校中功率計(jì)校準(zhǔn)因子K。和射頻功率P;的平均值，數(shù)據(jù)記錄于附錄A中的表A.3;m)改變信號(hào)發(fā)生器頻率，重復(fù)步驟d)～I(xiàn)),在被校中功率計(jì)頻率范圍內(nèi)按高、中、低原則至少選擇三個(gè)頻率點(diǎn)。5.3.2傳遞標(biāo)準(zhǔn)法傳遞標(biāo)準(zhǔn)是由定向耦合器和功率計(jì)組成，由高一級(jí)的功率標(biāo)準(zhǔn)定標(biāo)，確定出其校準(zhǔn)因子K。。傳遞標(biāo)準(zhǔn)法是利用傳遞標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)被校中功率計(jì)。校準(zhǔn)步驟如下：a)按圖5連接校準(zhǔn)設(shè)備；7 F圖5傳遞標(biāo)準(zhǔn)法校準(zhǔn)框圖b)設(shè)置信號(hào)發(fā)生器和功率放大器的射頻輸出開關(guān)到“OFF”位置，設(shè)置信號(hào)發(fā)生f)逐漸調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的功率電平、穩(wěn)幅器的電平，使被校中功率計(jì)示值達(dá)到選g)按式(7)計(jì)算被校中功率計(jì)的校準(zhǔn)因子：h)按式(8)計(jì)算人射到被校中功率計(jì)輸人端面的射頻功率P;i)設(shè)置信號(hào)發(fā)生器和功率放大器的射頻輸出開關(guān)到“OFF”位置，設(shè)置信號(hào)發(fā)生j)重復(fù)步驟d)～i),測(cè)量3次，分別計(jì)算被校中功率計(jì)校準(zhǔn)因子K。和射頻功率P的平均值，數(shù)據(jù)記錄于附錄A中的表A.4;8a)按圖6連接校準(zhǔn)設(shè)備；測(cè)試端面被校通過式中功率計(jì)TF信號(hào)發(fā)生器定向耦合器功率放大器圖6直接測(cè)量法校準(zhǔn)框圖b)設(shè)置信號(hào)發(fā)生器和功率放大器的射頻輸出開關(guān)到“OFF”位置，設(shè)置信號(hào)發(fā)生d)將標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)連接到測(cè)試端面，設(shè)置信號(hào)發(fā)生器和功率放大器的射頻輸出開e)逐漸調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的功率電平、穩(wěn)幅器的電平，使被校中功率計(jì)示值達(dá)到選定值，分別記錄標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)示值P和被校中功率計(jì)示值P于附錄A中的表A.3;f)按公式(9)計(jì)算被校中功率計(jì)的校準(zhǔn)因子K:g)按公式(10)計(jì)算入射到被校中功率計(jì)輸出端面的射頻功率P;h)置信號(hào)發(fā)生器和功率放大器的射頻輸出開關(guān)到“OFF”位置，設(shè)置信號(hào)發(fā)生器i)重復(fù)步驟d)～h),測(cè)量3次，分別計(jì)算被校中功率計(jì)校準(zhǔn)因子K。和射頻功率9終端式中功率計(jì)需進(jìn)行單端口的電壓駐波比校準(zhǔn)，校準(zhǔn)框圖如圖7或圖8所示；通校準(zhǔn)，校準(zhǔn)框圖如圖9所示；通過式中功率計(jì)也可以在非校準(zhǔn)端面連接負(fù)載，用單端口校準(zhǔn)步驟如下：a)按圖7連接校準(zhǔn)設(shè)備；圖7標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀法校準(zhǔn)框圖c)設(shè)置數(shù)據(jù)格式為電壓駐波比(簡(jiǎn)寫為VSWR);d)設(shè)置信號(hào)發(fā)生器的頻率、功率電平，校準(zhǔn)頻率應(yīng)能覆蓋被校中功率計(jì)頻率范圍g)在測(cè)試端口連接被校中功率計(jì)，讀取電壓駐波比數(shù)據(jù)，將所得結(jié)果記錄于附錄校準(zhǔn)步驟如下：a)終端式中功率計(jì)校準(zhǔn)按圖8連接校準(zhǔn)設(shè)備，通過式中功率計(jì)按圖9連接校準(zhǔn)設(shè)備；圖8終端式中功率計(jì)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀法校準(zhǔn)框圖圖9通過式中功率計(jì)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀法校準(zhǔn)框圖b)設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量參數(shù)為S或Szz;c)設(shè)置數(shù)據(jù)格式為VSWR;d)設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的掃描類型、頻率、掃描點(diǎn)數(shù)、平均次數(shù)、中頻帶寬、功e)分別連接短路器、開路器和標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試端口，進(jìn)行單端f)連接被校中功率計(jì)于測(cè)試端口，讀取電壓駐波比數(shù)據(jù)，將所得結(jié)果記錄于附錄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(shí)(如編號(hào)),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識(shí)；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(shí)，應(yīng)說明被校對(duì)象的決定的，因此送校單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔，推薦為12個(gè)月。校準(zhǔn)記錄格式引用誤差Uc/V引用誤差123表A.4傳遞標(biāo)準(zhǔn)法校準(zhǔn)被校中功率計(jì)校準(zhǔn)因子或射頻功率傳遞標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)因子值K。:123校準(zhǔn)因子平均值K。=射頻功率平均值P;=表A.5被校終端式中功率計(jì)電壓駐波比電壓駐波比表A.6被校通過式中功率計(jì)輸入端電壓駐波比附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式表B.1中功率計(jì)直流功率引用誤差表B.2中功率計(jì)校準(zhǔn)因子U表B.3中功率計(jì)射頻功率U電壓駐波比UU測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定實(shí)例C.1交替比較法校準(zhǔn)因子的測(cè)量不確定度評(píng)定校準(zhǔn)因子測(cè)量不確定度評(píng)定時(shí)選揮頻率為1GHz,功率電平為100W。交替比較法是將標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)和被校中功率計(jì)交替連接在等效信號(hào)源的輸出端口來校準(zhǔn)被校中功率計(jì)。C.1.2測(cè)量模型K?——標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)的校準(zhǔn)因子；P?——標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)示值，W;rg——等效源反射系數(shù)；F?——被校中功率計(jì)反射系數(shù)；T;——標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)反射系數(shù)。C.1.3不確定度來源a)標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)校準(zhǔn)因子K,引入的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(K。);b)標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)示值功率P.,引入的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定u(P。);c)被校中功率計(jì)示值功率Pm引入的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Pou);d)失配引入的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(M);e)接頭連接重復(fù)性引人的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度uA。C.1.4相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定a)標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)校準(zhǔn)因子K.引入的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(K.)標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)校準(zhǔn)因子由高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)定標(biāo)，其相對(duì)擴(kuò)展不確定度為2.5%,按B類評(píng)定，視其為正態(tài)分布，包含因子k(K,)=2,則b)標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)示值功率P。,引人的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定u(Pa。)標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)示值功率P的技術(shù)指標(biāo)為：功率準(zhǔn)確度±0.5%,按B類評(píng)定，視其為均勻分布，包含因子k(PL)=√3,則c)被校中功率計(jì)示值功率P引入的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(P)被校中功率計(jì)示值功率PM的技術(shù)指標(biāo)為：功率準(zhǔn)確度±0.5%,按B類評(píng)定，視其為均勻分布，包含因子k(Pu)=√3,則d)失配引入的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(M)由失配引入的測(cè)量相對(duì)擴(kuò)展不確定度U(M)=2|F|(|F,|+|Fl)。等效信號(hào)源反射系數(shù)模值|F|為0.03,標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)的反射系數(shù)模值|T,|為0.05,被校中功率計(jì)的反射系數(shù)模值|F|為0.06。按B類評(píng)定，視其為反正弦分布，包含囚子e)接頭連接重復(fù)性引入的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u按A類評(píng)定，經(jīng)3次測(cè)量，n=3,則C.1.5標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表(表C.1)不確定自由度2均勻均勻2C.1.6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度各不確定度分量不相關(guān)，則合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度用公式(C,2)計(jì)算：u(K?)=√[u(K,)]2+[u(Pe)]2+由vα=100,在p=95%情況下，查t分布臨界值，得ta.ss=1.96,則擴(kuò)展不確定C.2傳遞標(biāo)準(zhǔn)法校準(zhǔn)因子的測(cè)量不校準(zhǔn)因子測(cè)量不確定度評(píng)定時(shí)選擇頻率為1GHz,功率電平為8W。b)傳遞標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)示值功率P。引入的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定u(P);c)被校中功率計(jì)示值功率P引入的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(P);d)失配引人的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(M);C.2.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表(表C.2)不確定自由度2均勻均勻2其中，失配項(xiàng)u(M)按公式(C.5)計(jì)算：C.2.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度各不確定度分量不相關(guān)，則合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(C.6)計(jì)算：u(K?)=√[u(Ku)]2+[u(Pa)]3+[u有效自由度按公式(C.7)計(jì)算：C.2.6擴(kuò)展不確定度由vn=100,在p=95%情況下，查t分布臨界值，得ta.g=1.96,則擴(kuò)展不確定度為C.3直接測(cè)量法校準(zhǔn)因子的測(cè)量不確定度評(píng)定校準(zhǔn)因子測(cè)量不確定度評(píng)定時(shí)選擇頻率為1GHz,功率電平為100W。C.3.1測(cè)量方法直接測(cè)量法是利用終端式中功率標(biāo)準(zhǔn)對(duì)被校通過式中功率計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。C.3.2測(cè)量模型直接測(cè)量法進(jìn)行通過式中功率計(jì)校準(zhǔn)，其校準(zhǔn)因子用公式(C.8)計(jì)算：K。——被校中功率計(jì)的校準(zhǔn)因子；K,——標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)的校準(zhǔn)因子；C.3.3不確定度來源a)標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)校準(zhǔn)因子K。引人的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(K.);b)標(biāo)準(zhǔn)中功率計(jì)示值功率PL引入的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定u(Pa);c)被校中功率計(jì)示值功率P引人的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Pm);d)失配引入的測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(M);e)接頭連接