微波衰减标准装置的不确定度评定

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衰减是无线电计量的基本参量之-，它表征了无线电信号的幅度在传输过程中减弱的程度，是各种传输线、电子元器件、电子设备及系统的传输特性。衰减测量在军事计量和军工计量中都具有很重要的意义。通常-个衰减标准装置都可归结为信号源、被测衰减器所在的传输线系统和信号的检测指示器三大部分。衰减标准装置的不确定度反映了标准的水平，显而易见对衰减标准装置进行正确的不确定度评定尤为重要。对标准装置进行不确定度评定时-般选择-个重复性好、电压驻波比孝分辨力高的被测衰减器，用装置对该被测衰减器的测量结果来评价该装置的最佳测量能力。

2 测量标准的组成和工作原理这里选择 TEGAM公司生产的 VM-7精密接收机、8852和8853频率变换器及 HP83620A微波信号源组成微波衰减标准装置。该装置可以对频率范围在(0.O1-40)GHz内的各种同轴固定、可变衰减器(包括其他微波元器件的衰减参量)进行计量检定。

微波信号源l 1隔离 1被测 I 1隔离HP83620A l衰减器l衰减器l衰减器图 1 (O.O1-l8)GHz频段衰减器的检定框图精密接收机VM-7微波信号源I 频率变换器 L 频率变换器8852 HP83620A I l 8853 AUX OUT 1精密接收机] VM-7图2 (18-40)GHz频段衰减器的检定框图该标准装置采用并联中频替代法对微波衰减器开展计量检定，通过 8852、8853频率变换器将微波信号转换成 30MHz的中频信号，与 VM-7精密接收机中的高精度衰减器进行交替比较，实现对被检衰减器的精确测量。

3 测量标准不确定度的评定依据 GJB 22l494《电阻式衰减器检定规程》，选择安捷伦 84906L步进式 衰减器作为 被测件，分 别在18GHz、40GHz频率点上，选择 10dB和 80dB测量点对测量标准的不确定度进行分析与评定。

3.1 测量重复性引人的A类标准不确定度评定采用 A类方法评定，分别在 18GHz、40GHz频率点上，选择 10dB和80dB测量点进行 6次重复性i贝4试，测得数据如表 1。

表 1算数平均值： ∑，il厂-了-- ----- 单次实验标准偏差： ( )√ ( - )通常以平均值的实验标准偏差作为测量结果的标准不确定度，所以： s( f)/√6，则：18GHz时，u4(10dB)0.98×10～dB，UA(80dB)6.1×10- dB40GHz时，u 4(10dB)：1.3×10。。dB，u 4(80dB)11.8×10-。dB3.2 B类标准不确定度评定(1)精密接收机引人的标准不确定度频率范围为(0.O1～18)GHz时，设备使用说明书中给出的允许误差极限为：±0.005dB/10dB，按正态分布取： 2。贝0：u 1(10dB)2.5×10- dB，B1(80dB)2.0×l0-2dB。

频率范围为(18 40)GHz时，设备使用说明书中给出的允许误差极限为：±0.04dB/10dB，按正态分布取2。则：M B1(1OdB)2.0×10-dB， Bl(80dB)0.16dB。

(2)混频器的非线性引人的标准不确定度测量 10dB时，选择合适的信号源电平可使混频器非线性影响忽略不计。测量80dB时，其最大偏差不超过±频 ∞f蒙等：微波衰减标准装置的蚕确定度评定0.1OdB。该项不确定度概率分布设为均匀分布，k√3。

(3)信号泄漏引人的标准不确定度按均匀分布取 43，测量 10dB时可忽略不计，测量 80dB时估计最大偏差不超过 4-0.05dB，则：uB3(80dB) 2.89×10～dB。

(4)噪声引人的标准不确定度测量 lOdB时，噪声影响可以忽略不计。测量 80dB时，噪声的最大影响量为 ±0.08dB。按均匀分布取 k√3。则：M肼(80dB)4.62×10～dB。

(5)数字显示中±1个字引入的标准不确定度该分量为±0.OldB，按均匀分布取 k43。B5：5.77×10- dB。

(6)系统失配引入的测量不确定度选-驻波系数较为理想的衰减器(两端驻波比均为1.10，衰减量为20dB)作为被测件，对系统的失配误差进行实验分析，按照失配误差公式估计失配误差极限。按反正弦分布，取 √2。

频率范围为(0.O1～l8)Gz时，±8.69(J 1-' j I r JJ s J I F jJ rG!r j)±0.061(则： B60.043dB频率范围为(18 40)G时，3/tm±8.69(I1G lj rl lI s I I 1 JI r1GJ I1 J)±0.040dB则： B60.028dB3.3 合成标准不确定度评定。 √∑ ∑ ，则：频率范围为(0.O1～18)GHz时：u (1OdB)：4.3×lO- dB，u (80dB)9.3×10- dB频率范围为(18-40)GHz时：M (10dB)3.5×10dB，Ⅱ (80dB)0.22dB3.4 扩展不确定度评定U：ku (k2)，则：频率范围为(0.Ol～l8)GHz时： (10dB)0.086dB， U(80dB)0.19dB频率范围为(18-40)GHz时： (10dB)0.070dB，U (80dB)0.44dB进而可推出本装置的扩展不确定度约为：频率范围为(0.01～18)GHz时：U(0.086-0.19)dB (k2)频率范围为(18～40)GHz时：U (0.070-O.44)dB (k2)4 测量标准性能的验证采取传递比较法进行验证，选炔捷伦 84906L步进式衰减器，本标准装置测量值 Y与中国航天科工集团第二研究院计量技术机构校准(检定)值 yo的偏差值为(Y- Y。)的绝对值，该值应小于本标准装置的扩展不确定度，如下表 2所示。

5 结论通过对该微波衰减标准装置不确定度的分析与评定，可以看到，采取本文所述的方法测量符合 JB 22l4-94《电阻式衰减器检定规程》要求，可开展微波衰减器衰减参数的计量检定。随着相关技术的不断发展，我们的校准和检测工作也需要不断更新，提高测量准确度，科学合理地评定测量不确定度，是每个计量工作者的首要任务，上述内容是实践工作中的-些积累，提出供同行们参考。