衰減是無線電計(jì)量的基本參量之一,它表征了無線電信號的幅度在傳輸過程中減弱的程度。測量不確定度是表征合理地賦予被測量之值的分散性,與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。本文所作不確定度分析評定是依據(jù)jjf1059-1999《測量不確定度評定與表示》,并結(jié)合我單位實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況開展的。詳細(xì)分析了用rohde &schwarz公司的測量接收機(jī)fsmr26對衰減器衰減量測量時不確定度的各個因素與來源。

1 概述

1·1 測量依據(jù)

jjg 387-2005《同軸電阻式衰減器檢定規(guī)程》。

1·2 測量標(biāo)準(zhǔn)

測量接收機(jī)fsmr26。

1·3 被測對象

(0~110)db的可變衰減器。

1·4 環(huán)境條件

溫度(23±5)℃;相對濕度≤80%。

1·5 測量方法

按圖1連接儀器,將信號發(fā)生器與測量接收機(jī)接至相同的頻率標(biāo)準(zhǔn)。將信號發(fā)生器的輸出端口接至固定衰減器,此處的固定衰減器是為了改善信號發(fā)生器和測量接收機(jī)的輸出駐波比,以減少失配影響。待測量接收機(jī)的讀數(shù)穩(wěn)定后,將測量接收機(jī)的電平值設(shè)置成相對電平的參考值,依次改變衰減器的衰減量,直接讀出測量接收機(jī)的相對電平值即是衰減量。

2 衰減量測量不確定度的評定

2·1 數(shù)學(xué)模型

式中,ax—衰減器輸出衰減量值;ax—測量接收機(jī)測出的衰減量值;δar—端口失配損耗引入的修正值;δaml—測量接收機(jī)相對電平測量線性引入的修正值;δarr—量程改變引入的修正值;δar—測量分辨力引入的修正值;δas—信號發(fā)生器電平穩(wěn)定性引入的修正值;δan—測量接收機(jī)讀數(shù)的重復(fù)性引起的相對示值誤差的修正值。

2·2 不確定度分量

由于測量接收機(jī)的動態(tài)范圍比較大,所以衰減量測量點(diǎn)為0db時,不確定度最小;測量點(diǎn)為110db時,不確定度最大。

(1)端口失配損耗δar

固定衰減器(10db)的電壓駐波比為1·05,信號發(fā)生器的電壓駐波比為1·5,則等效信號發(fā)生器的反射系數(shù)模值為|γg|0·048(即電壓駐波比為1·1),測量接收機(jī)fsmr26射頻輸入端口的電壓駐波比為1·5,則等效測量接收機(jī)的反射系數(shù)模值|γm|為0·048(即電壓駐波比為1·1),被檢可變衰減器的反射系數(shù)模值|γa|為0·09(即電壓駐波比為1·2),被檢可變衰減器的衰減量變化時,其兩端電壓駐波比變化不大。所以s′11=s′11=s′22=s′22=0·09,零刻度時的起始衰減量為0db,被測刻度時衰減量最大為110db,所以s′12=s′21=1,s′12=s′21=3·2×10-6,其中s′和s′分別表示可變衰減器刻度第一次和第二次放置時的s參數(shù)。|γ′1|和|γ′1|分別表示可變衰減器刻度第一次和第二次放置時的從被檢衰減器輸入端向測量接收機(jī)看的反射因子。

按失配誤差公式估計(jì)失配誤差極限:

因此,按反正弦分布估算,包含因子2,則由于失配引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(δa′r)=0·020/2=0·014db

(2)測量接收機(jī)相對電平測量線性δaml測量接收機(jī)相對電平測量線性引入的誤差為(0·01~0·065)db,屬于均勻分布,引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

(3)量程改變δarr

量程改變引入的誤差為(0·005~0·015)db,屬于均勻分布,引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

(4)測量分辨力δar

測量分辨力引入的誤差為0·001db,屬于均勻分布,引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u(δar)=0·001/ 3=0·00058db

(5)信號發(fā)生器電平穩(wěn)定性δas

信號發(fā)生器電平穩(wěn)定性引入的誤差為0·02db,屬于均勻分布,則引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

(6)重復(fù)性δan

本標(biāo)準(zhǔn)的測量方法采用直接法,重復(fù)性屬于a類標(biāo)準(zhǔn)不確定度

該計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置在正常工作條件下,進(jìn)行重復(fù)性的測量,被檢對象為可變衰減器的衰減量。分別對其1ghz、10db和18ghz、100db衰減量進(jìn)行六次測量,每次測量均重復(fù)校準(zhǔn),實(shí)際測量值見表1:

2·3 測量不確定度來源匯總表(見表2)

2·4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

在測量接收機(jī)測量衰減的過程中沒有任何輸入量具有值得考慮的相關(guān)性。

2·5 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2,于是擴(kuò)展不確定度

3 結(jié)論

從上面的分析可以看出不確定度分量端口失配損耗在擴(kuò)展不確定度中起重要作用,是衰減測量中不可忽視的一項(xiàng)不確定度來源,特別是在衰減量值傳遞過程中經(jīng)常由于端口失配使得測量不確定度大大增加,所以在檢定衰減器時必須同時測量其電壓駐波比,以便計(jì)算端口失配損耗不確定度?？偠灾?我們需要盡可能設(shè)法減少測量系統(tǒng)的各種誤差,滿足計(jì)量測試的要求。