PDF《CNAS-GL38》

1001 中华人民共和国国家计量技术规范《通用计量术语及定义》 JJF

1059 中华人民共和国国家计量技术规范《测量不确定度评定与表示》 CNAS-GL05 中国合格评定国家认可委员会《测量不确定度要求的实施指 南》

3 术语、定义和符号 3.1 术语和定义 关于不确定度的术语和定义见 JJF 1059《测量不确定度评定与表示》 ,计量 学通用名词术语和定义见 JJF 1001《通用计量术语及定义》 CNAS-GL38:2016 第5页共117 页2016 年03 月31 日 发布

2016 年03 月31 日 实施 3.2 符号 为了表征简洁清晰,以下缩略语将在本文中加括号使用. - c:基于已知和测量数据计算得到 - d:从测量设备资料中得到 - m:测量 - r:均匀分布 - u:U 形分布 - p:功率电平值 - v:电压电平值 - σ:标准偏差

4 无线电校准参数不确定度评估实例 4.1 功率校准 4.1.1 测量原理 本测量不确定度分析的频率范围是 50MHz~6GHz,功率范围是 0dBm~ -120dBm. 根据射频信号发生器校准规范(JJF)中的测量方法,在功率标称值大于等 于-45dBm 时,使用功率传感器校准射频信号发生器的输出功率;

在功率标称值 小于-45dBm 时,首先在标称值大于等于-45dBm 的某个功率点分别使用功率传感 器和频谱分析仪进行校准, 然后调整频谱仪的读数偏置,使频谱仪与功率传感器 读数相等,然后在此基础上,利用频谱仪较好的线性度,校准标称值低于-45dBm 的功率值. 测试用设备的主要技术指标如下所示: (1)功率计 NRVD+NRV-Z5 频率范围:50MHz~6GHz 功率范围:-50dBm~0dBm 校准因子不确定度:U=2% (k=2) (50MHz~6GHz) 线性度:±0.03dB(-50dBm~0dBm) (2)频谱分析仪 E4440A 线性度:±0.13dB 4.1.2 数学模型 CNAS-GL38:2016 第6页共117 页2016 年03 月31 日 发布

2016 年03 月31 日 实施 基于测量原理, 首先考虑的是使用功率传感器校准射频信号发生器的输出功 率的不确定度.其数学模型如下(4-1)式所示: (4-1) 其中 是指信号源输出功率,即为被校准参量.而 为测量中功率传感器吸收 的功率, 是信号发生器输出端口的反射系数, 是功率传感器的反射系数. 如下图 4-1 所示: 图4-1 射频功率校准示意图 在一般的测量场景下, 远小于 1,则进行泰勒级数展开且忽略高阶小量, (4-1)式就可以近似为: (4-2) 以对数形式表示为: (4-3) 将(4-3)写成自然对数的形式有: (4-4) (4-4)式中存在失配误差项 M: (4-5) CNAS-GL38:2016 第7页共117 页2016 年03 月31 日 发布

2016 年03 月31 日 实施 在不确定度分析中一般认为 M 是反正弦分布.考虑反射系数的模值,由于 ,则将(5)式中自然对数项进行泰勒展开有 , 且有 ,即: (4-6) 考虑到功率测量线性度引入的误差 ΔL,则信号发生器的输出功率可由如下 公式得到: (4-7) 在低于-45dBm 的功率点使用频谱仪测量时,是利用频谱仪的线性度,代替 功率计进行低量程的测量, 但测量过程是一致的,可使用一致的数学模型进行分 析. 4.1.3 影响量不确定度分量的评估和计算 4.1.3.1 不确定度来源分析 根据校准规范中的测量方法, 在使用频谱分析仪校准时, 在使用相同的量程, 相同的测量参数设置条件下, 频谱分析仪的量程误差,衰减器误差等因素带来 的误差可以消除.因此不确定度来源如下: (1)功率计参考电平测量不确定度分量引入的不确定度 u1;

(2)功率计校准过程中的连接及读数重复性引入的不确定度 u2;