衰減講稿幻燈片正式

衰減講稿幻燈片正式1第一頁，共六十二頁，2022年，8月28日

第一節(jié)衰減計(jì)量的主要參數(shù)

一．衰減

衰減是指在理想匹配的系統(tǒng)中插入被測件時(shí)被測件的入射功率與出射功率之比，通常用對(duì)數(shù)形式表示，以分貝為單位，符號(hào)為A表示。

A=10lg（P1/P2

）（ΓG=0，ΓL=0）式中：P

1——被測件輸入端的入射功率，單位為瓦(W)或毫瓦(mW)；

P

2——被測件輸出端的出射功率，單位為瓦(W)或毫瓦(mW)；

ΓG——信號(hào)源端反射系數(shù)；

ΓL——負(fù)載端反射系數(shù)。負(fù)載被測件信號(hào)源p1gp2L2第二頁，共六十二頁，2022年，8月28日衰減也可表示為匹配信號(hào)源與匹配負(fù)載直接連接時(shí)負(fù)載吸收的功率與被測件插入到它們中間時(shí)同一負(fù)載吸收的功率之比，如圖3-1-2a)和b)所示，用對(duì)數(shù)形式表示，以分貝為單位。

A=10lg（PL1/P

L2）式中：PL1————匹配信號(hào)源與匹配負(fù)載直接連接時(shí)負(fù)載吸收的功率；

P

L2————為被測件插入到匹配信號(hào)源與匹配負(fù)載中間時(shí)同一負(fù)載吸收的功率。衰減的單位為分貝，單位符號(hào)為dB。要提醒注意的是：dB與dBm是不同的。dBm是功率的單位，而不是衰減的單位。0dBm表示功率為1mW，-10dBm表示0.1mW，+20dBm表示100mW。即PdBm=10lg（PmW/1mW）。當(dāng)信號(hào)功率從0dBm減小到-20dBm，則稱為衰減20dB。3第三頁，共六十二頁，2022年，8月28日二.

電壓衰減在直流與較低頻率時(shí)，信號(hào)的幅度常用電壓表示。在理想匹配系統(tǒng)中，由被測件的入射電壓與出射電壓之比，用對(duì)數(shù)形式表示，稱電壓衰減。用符號(hào)Av

表示。

Av=20lg（V

1

/V

2

）式中：V

1——被測件的入射電壓；

V

2——被測件的出射電壓。三.起始衰減

若被測件為可變衰減器，當(dāng)可變衰減器置于起始零位時(shí)的衰減量稱起始衰減，用A

0

表示。

A

0=10lg（PL1/P’L2

）式中：PL1——匹配信號(hào)源與匹配負(fù)載直接連接時(shí)負(fù)載吸收的功率；

P’L2——可變衰減器置于起始零位插入到中間時(shí)同一負(fù)載吸收的功率。

4第四頁，共六十二頁，2022年，8月28日四．增量衰減增量衰減又稱衰減增量。若被測件為可變衰減器，可變衰減器調(diào)到某刻度位置時(shí)相對(duì)于起始零位時(shí)所增加的衰減量稱增量衰減。

A=10

lg（P’L2/P"L2）式中：P’L2——可變衰減器置于起始零位插入到匹配源和匹配負(fù)載間時(shí)負(fù)載吸收的功率；

P"L2

——可變衰減器調(diào)到某刻度位置時(shí)同一負(fù)載吸收的功率。5第五頁，共六十二頁，2022年，8月28日五．插入損失

由于衰減是在理想匹配系統(tǒng)條件下定義的，實(shí)際情況不可能實(shí)現(xiàn)理想匹配，因此不可能測得定義的衰減量。插入損失就是針對(duì)不匹配系統(tǒng)定義的。對(duì)于任何要求測量傳輸特性的被測件，可假設(shè)為一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)輸入端所接系統(tǒng)設(shè)為等效信號(hào)源簡稱信號(hào)源，網(wǎng)絡(luò)輸出端所接系統(tǒng)設(shè)為等效負(fù)載簡稱負(fù)載，如圖3-1-3所示。圖3-1-3二端口網(wǎng)絡(luò)的插入損耗

二端口網(wǎng)絡(luò)信號(hào)源負(fù)載b2b1a2a1端口1端口26第六頁，共六十二頁，2022年，8月28日令P1表示當(dāng)反射系數(shù)為Γg

的信號(hào)源與反射系數(shù)為ΓL

的負(fù)載直接相接時(shí)負(fù)載吸收的功率，設(shè)信號(hào)源和負(fù)載間插入一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)使負(fù)載吸收的功率減小到P

2，則二端口網(wǎng)絡(luò)的插入損失為：

L=10

lg(P1/P2)(3-1-6)

（ΓG，ΓL不為零）1.

插入損失與網(wǎng)絡(luò)散射參數(shù)的關(guān)系二端口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)（即散射參數(shù)）為S11，S12，S21，S22，網(wǎng)絡(luò)輸入與輸出復(fù)數(shù)波幅有如下關(guān)系：

b1=S11a1+S12a2(3-1-7)b2=S21a1+S22a2(3-1-8)

7第七頁，共六十二頁，2022年，8月28日a1，a2

分別為二端口網(wǎng)絡(luò)輸入端和輸出端的入射波波幅；b1，b2分別為二端口網(wǎng)絡(luò)輸入端和輸出端的出射波波幅；S11，S22分別為二端口輸入端和輸出端的反射系數(shù)（當(dāng)端口1接信號(hào)源，端口2接匹配負(fù)載，則ａ2=0，由式(3-1-7)得S11=b1/a1，所以S11為端口2全匹配時(shí)看向端口1的電壓反射系數(shù)；同樣，S22為端口1全匹配時(shí)看向端口2的電壓反射系數(shù)。）；S21，S12分別為二端口網(wǎng)絡(luò)的正向和反向傳輸系數(shù)（S21為端口2全匹配時(shí)，由端口1到端口2的電壓傳輸系數(shù)；同樣，S12為端口1全匹配時(shí)，由端口2到端口1的電壓傳輸系數(shù)。）

8第八頁，共六十二頁，2022年，8月28日插入損耗L為：由式(3-1-10)可見,插入損耗不僅與二端口網(wǎng)絡(luò)的特性（S參數(shù)）有關(guān)，而且與系統(tǒng)的匹配情況（ΓG，ΓL）有關(guān)。同一被測件在不同的系統(tǒng)中插入損耗大小是不一樣的。因此，從定義而言，插入損耗不宜用于作為描述元器件特性的術(shù)語。9第九頁，共六十二頁，2022年，8月28日2.

衰減與S參數(shù)的關(guān)系

根據(jù)插入損耗的公式，當(dāng)在理想匹配系統(tǒng)中，即源端和負(fù)載端反射系數(shù)均為零時(shí)（ΓG=ΓL=0）,得到衰減的S參數(shù)表達(dá)式：

由此可見，衰減是表征二端口網(wǎng)絡(luò)特性的參量，它與所接系統(tǒng)無關(guān)。因此，我們用衰減作為描述元器件特性的術(shù)語。在實(shí)際測量系統(tǒng)中，由于不可能理想匹配，使衰減測量結(jié)果與定義的衰減有差別，因此要考慮由失配引入的測量不確定度。10第十頁，共六十二頁，2022年，8月28日六.衰減的反射分量和損耗分量衰減是二端口網(wǎng)絡(luò)自身的特性，實(shí)質(zhì)上，它包含兩個(gè)分量，一部分衰減是由于二端口網(wǎng)絡(luò)的端口反射引起，稱衰減的反射分量；另一部分衰減是網(wǎng)絡(luò)的吸收耗散引起，稱衰減的損耗分量。

1.

衰減的反射分量AR為：

式中：Pi——二端口網(wǎng)絡(luò)的入射功率；

PR——二端口網(wǎng)絡(luò)輸入端的反射功率；

Pi

與PR

之差為二端口網(wǎng)絡(luò)的吸收功率。由網(wǎng)絡(luò)的入射功率與吸收功率之比得到衰減的反射分量。11第十一頁，共六十二頁，2022年，8月28日

2.衰減的損耗分量Ad為：

式中：PL——匹配負(fù)載的吸收功率。由網(wǎng)絡(luò)的吸收功率與負(fù)載的吸收功率之比得到衰減的損耗分量。12第十二頁，共六十二頁，2022年，8月28日3.AR,Ad和

A的S參數(shù)表達(dá)式：由于衰減是在匹配條件下定義的，因此：

所以，衰減的反射分量AR為：

衰減的損耗分量Ad

為：

衰減A

由兩個(gè)分量組成13第十三頁，共六十二頁，2022年，8月28日七.替代損耗

在任意系統(tǒng)中，第一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)插入時(shí)負(fù)載吸收的功率與第二個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)代替第一個(gè)插入時(shí)負(fù)載吸收的功率之比用分貝為單位表示，稱為替代損耗Ls。

在校準(zhǔn)可變衰減器時(shí)，也就是兩次刻度放置時(shí)負(fù)載分別吸收的功率之比。式中S’

與

S”

分別表示第一次和第二次時(shí)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。當(dāng)Γg

，ΓL為零時(shí)的替代損耗即增量衰減A：

14第十四頁，共六十二頁，2022年，8月28日八．網(wǎng)絡(luò)效率

當(dāng)二端口網(wǎng)絡(luò)接入任意系統(tǒng)中，負(fù)載吸收的功率與二端口網(wǎng)絡(luò)輸入端吸收的功率之比稱為網(wǎng)絡(luò)效率，一般用比值表示，符號(hào)為η。

當(dāng)接匹配負(fù)載時(shí)，網(wǎng)絡(luò)效率與衰減的損耗分量有如下的關(guān)系：

15第十五頁，共六十二頁，2022年，8月28日第二節(jié)常用衰減器簡介

衰減器的種類很多。根據(jù)衰減器的不同用途，有：標(biāo)準(zhǔn)衰減器、隔離衰減器、電平調(diào)節(jié)衰減器、傳遞標(biāo)準(zhǔn)衰減器等；根據(jù)輸出形式不同，有：波導(dǎo)衰減器、同軸衰減器；根據(jù)衰減量的可變情況，有固定式、步進(jìn)式、連續(xù)可變式；根據(jù)原理不同，有電阻式、感應(yīng)式、截止式、回轉(zhuǎn)式、吸收式等衰減器。一般，衰減器的主要指標(biāo)包括衰減量及其最大允許誤差，電壓駐波比，頻率響應(yīng)，承受功率，分辨力，重復(fù)性等。在第二章中將介紹幾種不同原理的常用衰減器。16第十六頁，共六十二頁，2022年，8月28日

第二章常用的衰減器

衰減器的種類很多,對(duì)衰減器的分類根據(jù)不同的劃分規(guī)則可分為多種形式，這在第一章中已經(jīng)作了簡要介紹。根據(jù)不同的工作原理，衰減器可分為:電阻式、感應(yīng)式、截止式、回轉(zhuǎn)式、吸收式等幾種。

第一節(jié)電阻式衰減器

電阻式衰減器通常由電阻分壓基本單元組成，基本單元有T型和π型兩種，電阻式衰減器多為同軸型，一般，3GHz以下時(shí)可用棒狀電阻，3GHz以上時(shí)用微帶薄膜電阻。通常有固定衰減器和步進(jìn)衰減器兩種。一.T型電阻式衰減器

T型電阻式衰減器基本單元見圖3-2-1。R1R1R2Z0V2V1Z0圖3-2-1T型電阻式衰減器基本單元17第十七頁，共六十二頁，2022年，8月28日

若要求衰減量為A，

則傳輸系數(shù)K

為：

T型衰減器基本單元中，電阻R

1和R

2可按以下公式計(jì)算：

式中：R1——串臂電阻，單位為Ω；

R2——分流電阻。單位為Ω。18第十八頁，共六十二頁，2022年，8月28日

二．π型電阻式衰減器

π型電阻式衰減器的基本單元電路圖見圖3-2-2。π型電阻式衰減器基本單元中電阻R3和R

4

可按以下公式設(shè)計(jì)：

Z0R3R4R4Z0圖3-2-2π型電阻式衰減器基本單元19第十九頁，共六十二頁，2022年，8月28日三．平衡式電阻衰減器在通信等領(lǐng)域，常采用平衡式電阻衰減器，它是由兩個(gè)相同阻值電阻的T型或π型衰減基本單元組合而成。常用的特性阻抗有150Ω，300Ω，600Ω等。T型平衡式電阻衰減器和π型平衡式電阻衰減器的基本單元分別示于圖3-2-3和圖3-2-4。設(shè)計(jì)平衡式電阻衰減器時(shí)，電阻的計(jì)算公式與一般電阻衰減器的公式相同，但應(yīng)注意要用Z

0/2代替原來公式中的Z

0。圖3-2-3T型平衡式電阻衰減器基本單元圖3-2-4π型平衡式電阻衰減器基本單元20第二十頁，共六十二頁，2022年，8月28日

四．薄膜電阻式衰減器

薄膜電阻式衰減器示意圖見圖3-2-5。薄膜電阻衰減器是由薄膜電阻片和同軸外導(dǎo)體構(gòu)成的同軸衰減器。薄膜電阻是由在高頻陶瓷基片上濺射一層極薄的鉭電阻材料，經(jīng)光刻，腐蝕等工藝做成。它相當(dāng)于無限多個(gè)T型衰減基本單元組成。薄膜中間的電阻較小，相當(dāng)于串臂電阻；薄膜兩邊的電阻較大，相當(dāng)于分流電阻。薄膜電阻衰減器具有非常寬的頻率范圍，現(xiàn)已可做到一個(gè)衰減器覆蓋DC～40GHz。因此是目前使用最廣泛的衰減器。其缺點(diǎn)是：雖然可用理論計(jì)算其衰減量和特性阻抗，但實(shí)際上衰減量還與薄膜工藝和材料有很大關(guān)系，因此準(zhǔn)確度較差，需要用校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)后使用。圖3-2-5薄膜電阻式衰減器示意圖陶瓷基片同軸內(nèi)導(dǎo)體同軸外導(dǎo)體分流電阻串聯(lián)電阻21第二十一頁，共六十二頁，2022年，8月28日五．步進(jìn)式電阻衰減器串聯(lián)開關(guān)型步進(jìn)衰減器，見圖3-2-6所示(以1dB步進(jìn)的10dB衰減器為例)。每一個(gè)衰減節(jié)相當(dāng)于一個(gè)固定衰減器，把衰減節(jié)組合成步進(jìn)衰減器。這種型式的優(yōu)點(diǎn)是只需4個(gè)衰減基本單元就能構(gòu)成一個(gè)十進(jìn)步進(jìn)衰減器，一般步進(jìn)量有0.01dB，0.1dB，1dB，10dB。最大衰減量可達(dá)100dB。同軸步進(jìn)式衰減器具有體積小，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，電性能穩(wěn)定，頻率范圍寬，起始衰減小等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)和制造良好的衰減器具有小于0.0001dB/（dB?℃）的溫度系數(shù)和低于0.0003dB/(dB·W)的功率敏感度，頻率范圍可為0～18GHz，起始衰減接近零。當(dāng)使用程控開關(guān)時(shí)，可用于能自動(dòng)控制衰減量的自動(dòng)化系統(tǒng)中。圖3-2-6串聯(lián)開關(guān)型步進(jìn)電阻衰減器22第二十二頁，共六十二頁，2022年，8月28日第二節(jié)

感應(yīng)分壓器式衰減器感應(yīng)分壓器又稱比率變壓器，它是工作于音頻的準(zhǔn)確度非常高的步進(jìn)衰減器。一臺(tái)七位感應(yīng)分壓器包括了七個(gè)非常準(zhǔn)確抽頭的自耦變壓器，采用優(yōu)質(zhì)開關(guān)相互連接，這種連接方法使輸出電壓對(duì)輸入電壓的分壓比按1×10-7的步進(jìn)量從0變到1。這種感應(yīng)分壓器的工作頻率為10Hz～1MHz，但在1kHz～10kHz左右可獲得最高準(zhǔn)確度。若感應(yīng)分壓器的輸入和輸出電壓分別為V1和V2，則感應(yīng)分壓器的分壓比D為：

D=V2/V1(3-2-7)

衰減增量A為：

A=20log（D

1/D2）(3-2-8)式中：D

1——第一次平衡指示時(shí)感應(yīng)分壓器的分壓比；

D

2——第二次平衡指示時(shí)感應(yīng)分壓器的分壓比。

23第二十三頁，共六十二頁，2022年，8月28日第三節(jié)

截止式衰減器截止式衰減器因其結(jié)構(gòu)如活塞，故又稱活塞式衰減器。其基本工作原理是：電磁波在截止波導(dǎo)內(nèi)，其電場強(qiáng)度隨距離呈指數(shù)衰減，如圖3-2-7所示。

濾膜器激勵(lì)電極接收電極lEl=E0e-l圖3-2-7截止式衰減器的工作原理圖24第二十四頁，共六十二頁，2022年，8月28日當(dāng)截面均勻的圓截止波導(dǎo)輸入端用激勵(lì)電極激勵(lì)起單一振蕩模式電磁波時(shí)，電磁波波幅Eｌ

沿波導(dǎo)呈指數(shù)衰減：

式中：Eｌ——輸入端某參考面的場強(qiáng)；

α-——衰減常數(shù)；

ｌ-——接收電極到參考面的距離。當(dāng)接收電極從ｌ1移到ｌ2時(shí)，衰減增量A為：當(dāng)αΔ<<1時(shí)，

A≈8.686αΔ（dB）由此可見，衰減量連續(xù)可變，并且與Δｌ成線性正比，由于距離長度的測量準(zhǔn)確度很高，因此，截止式衰減器可以達(dá)到很高的準(zhǔn)確度。例如30MHz截止式衰減器的分辨力可達(dá)到0.002dB，衰減量大于100dB，最大允許誤差達(dá)±0.005dB/10dB。可以作為標(biāo)準(zhǔn)衰減器或衰減傳遞標(biāo)準(zhǔn)。25第二十五頁，共六十二頁，2022年，8月28日第四節(jié)

回轉(zhuǎn)式衰減器回轉(zhuǎn)式衰減器為波導(dǎo)衰減器，根據(jù)它的原理又稱極化式衰減器。它由三段波導(dǎo)串聯(lián)而成，兩端為固定的矩形轉(zhuǎn)圓形過渡波導(dǎo)，中間為可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓波導(dǎo)。每段波導(dǎo)內(nèi)裝有衰減片，兩端波導(dǎo)段內(nèi)的衰減片與矩形波導(dǎo)的寬臂并行，中間波導(dǎo)段內(nèi)的衰減片沿圓波導(dǎo)截面的直徑方向放置，可隨圓波導(dǎo)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-2-8所示。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)圓波導(dǎo)到使三片衰減片在同一平面上時(shí)，為零刻度（θ=0°）。衰減量可以通過回轉(zhuǎn)的角度θ計(jì)算得到，其工作原理如圖3-2-9所示。衰減片圓波導(dǎo)矩形—圓過渡波導(dǎo)圖3-2-8回轉(zhuǎn)式衰減器結(jié)構(gòu)示意圖回轉(zhuǎn)式衰減器從0°轉(zhuǎn)到θ°時(shí)的衰減增量A為：

26第二十六頁，共六十二頁，2022年，8月28日第五節(jié)波導(dǎo)吸收式衰減器波導(dǎo)吸收式衰減器是將衰減片置于波導(dǎo)中垂直于波導(dǎo)寬邊，當(dāng)衰減片并行于波導(dǎo)窄邊移動(dòng)時(shí)，衰減量發(fā)生變化。其結(jié)構(gòu)原理圖見圖3-2-10。ax

a)

b)

c)圖3-2-10波導(dǎo)吸收式衰減器的原理和結(jié)構(gòu)示意圖a)電場沿矩形波導(dǎo)寬壁的分布b)吸收式衰減器示意圖c)原理圖27第二十七頁，共六十二頁，2022年，8月28日

吸收式衰減器的衰減量A的表達(dá)式為：式中：A0——起始衰減，即當(dāng)ｘ=0時(shí)的衰減量，一般A0≈0,單位為dB；ａ——波導(dǎo)寬臂的寬度,單位為毫米；ｘ——波導(dǎo)中衰減片離窄邊的距離，單位為毫米；

A0+A

V——衰減片位于波導(dǎo)中心（ｘ=ａ/2）時(shí)的衰減量,單位為dB。由于實(shí)際上衰減量還受到衰減片與波導(dǎo)壁之間分布電容的影響，因此上述計(jì)算公式是近似的，通常要由衰減校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)，給出校準(zhǔn)曲線后使用。

A

B

圖3-2-11吸收式衰減器校準(zhǔn)曲線示意圖28第二十八頁，共六十二頁，2022年，8月28日第六節(jié)

PIN電調(diào)衰減器

用PIN二極管制成同軸可變衰減器，其結(jié)構(gòu)原理圖見圖3-2-12。PIN電調(diào)衰減器就是由PIN二極管構(gòu)成的電容分壓器，按圖3-2-12的原理構(gòu)成時(shí)，隨著偏壓加大，衰減減小，實(shí)現(xiàn)了衰減量的電調(diào)節(jié)。

PIN電調(diào)衰減器可以實(shí)現(xiàn)微波頻率下寬頻帶工作，其功率容量大，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，體積很小，易實(shí)現(xiàn)程控。一般用作電平調(diào)節(jié)衰減器，也可用于信號(hào)穩(wěn)幅電路，隨著智能儀器的發(fā)展，應(yīng)用非常廣泛。對(duì)于可程控的PIN衰減器，按程控碼校準(zhǔn)其衰減量后，可在自動(dòng)化測試系統(tǒng)中使用。圖3-2-12PIN二極管電調(diào)衰減器原理圖寬頻帶小駐波直流回路外導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)體29第二十九頁，共六十二頁，2022年，8月28日

第三章衰減測量與校準(zhǔn)方法

衰減測量方法和標(biāo)準(zhǔn)衰減器的校準(zhǔn)方法是一樣的，僅僅在于后者要求更高的準(zhǔn)確度。方法種類很多，最常用的方法是替代法，即通過與標(biāo)準(zhǔn)衰減器比較而測量被測件的衰減。除替代法外，還有功率比法，時(shí)間間隔法，信號(hào)幅度倍增法，調(diào)配反射計(jì)法，Q值法，網(wǎng)絡(luò)分析儀法等。既可以購置衰減校準(zhǔn)裝置，也可以根據(jù)需要，即根據(jù)所需的頻率，量程，和要求的最大允許誤差來選擇某種方法，由自己組建系統(tǒng)?，F(xiàn)將常用的校準(zhǔn)方法及其典型裝置簡單介紹如下。。30第三十頁，共六十二頁，2022年，8月28日

第一節(jié)射頻替代法

將被測衰減量與在同頻率上的標(biāo)準(zhǔn)衰減器的衰減量進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)衰減測量的方法稱為射頻替代法。有時(shí)又稱高頻替代法或同頻率替代法。通?？煞譃榇?lián)射頻替代法和并聯(lián)射頻替代法兩種。一．串聯(lián)射頻替代法串聯(lián)射頻替代法的原理框圖見圖3-3-1，它是將被測衰減器與標(biāo)準(zhǔn)衰減器串聯(lián)起來。信號(hào)源隔離器標(biāo)準(zhǔn)衰減器隔離器被測件隔離器檢波器電平指示器調(diào)制信號(hào)接收機(jī)圖3-3-1串聯(lián)射頻替代法的基本原理框圖31第三十一頁，共六十二頁，2022年，8月28日二．并聯(lián)射頻替代法并聯(lián)射頻替代法原理框圖見圖3-3-2。由于被測衰減器與標(biāo)準(zhǔn)衰減器是并聯(lián)的，只要每次調(diào)到指示不變，則被測衰減增量可由標(biāo)準(zhǔn)衰減器衰減增量替代。1kHz方波發(fā)生器30MHz晶振標(biāo)準(zhǔn)衰減器30MHz晶振被測衰減器電平調(diào)節(jié)衰減器30MHz中放檢波與選放相位檢波器反向方波調(diào)制參考信號(hào)圖3-3-330MHz并聯(lián)射頻替代法衰減校準(zhǔn)系統(tǒng)32第三十二頁，共六十二頁，2022年，8月28日三．射頻替代法的優(yōu)缺點(diǎn)射頻替代法的優(yōu)點(diǎn)是：由于被測衰減量用同頻率標(biāo)準(zhǔn)衰減量替代得到，衰減測量不受檢測器的非線性影響。因此只要信號(hào)源輸出功率大和接收指示系統(tǒng)靈敏度高，量程可以非常大，例如量程可達(dá)130～140dB。缺點(diǎn)是：必須具有與被測件同頻率的標(biāo)準(zhǔn)衰減器，目前，尚難制造準(zhǔn)確度能與中頻標(biāo)準(zhǔn)衰減器同樣高的射頻標(biāo)準(zhǔn)衰減器。因此，射頻替代法不是衰減測量方法中最準(zhǔn)確的方法，但是是衰減測量量程最大的方法。射頻替代法沒有現(xiàn)成的校準(zhǔn)裝置可買到，選用這種方法時(shí)需要自己組建校準(zhǔn)系統(tǒng)33第三十三頁，共六十二頁，2022年，8月28日

第二節(jié)中頻替代法和低頻替代法

中頻替代法的基本工作原理是用外差變頻方法將微波或高頻信號(hào)線性地變換成固定的中頻信號(hào)，用準(zhǔn)確度很高的中頻標(biāo)準(zhǔn)衰減器的衰減量來替代被測衰減量。一．串聯(lián)中頻替代法以我國生產(chǎn)的RS-12及美國生產(chǎn)的AIL-136型測量接收機(jī)為代表產(chǎn)品的串聯(lián)中頻替代法原理框圖見圖3-3-4。串聯(lián)中頻替代法是將穩(wěn)定的射頻信號(hào)經(jīng)被測衰減器后加到線性混頻器上，混頻器輸出的中頻信號(hào)經(jīng)前置放大器放大，以補(bǔ)償截止式衰減器的起始衰減。工作在固定中頻上的標(biāo)準(zhǔn)衰減器可以有很高的準(zhǔn)確度。由標(biāo)準(zhǔn)衰減器輸出的信號(hào)經(jīng)中放檢波后指示在某一恒定電平。被測衰減增量由標(biāo)準(zhǔn)衰減器減小的衰減量替代。信號(hào)源被測衰減器混頻器本振前置中放截止式衰減器主中放檢波

RC網(wǎng)絡(luò)指示器圖3-3-4串聯(lián)中頻替代法原理框圖34第三十四頁，共六十二頁，2022年，8月28日二．并聯(lián)中頻替代法以我國生產(chǎn)的TO-7和美國生產(chǎn)的VM-3型衰減校準(zhǔn)裝置為典型代表，其原理框圖見圖3-3-5。

并聯(lián)中頻替代法與串聯(lián)替代法的比較：1，當(dāng)采用截止式衰減器作標(biāo)準(zhǔn)衰減器時(shí)，并聯(lián)替代法只要增加30MHz晶振的輸出幅度，就可以比較容易地避開截止式衰減器起始衰減量，從而減小衰減器非線性引入的不確定度。串聯(lián)替代法要用增加前放的放大量來解決，就會(huì)增加噪聲，減小量程。2，并聯(lián)替代時(shí)，兩路信號(hào)快速比較，可以大大減小放大器增益不穩(wěn)定引入的測量不確定度。3，使用方波調(diào)制，便于采用相位檢波器和零指示器，提高了靈敏度和分辨力。

信號(hào)源被測衰減器混頻器本振中頻振蕩器標(biāo)準(zhǔn)衰減器電子開關(guān)中放檢波選放相檢指示器方波發(fā)生器AGC圖3-3-5典型的并聯(lián)中頻替代法原理框圖35第三十五頁，共六十二頁，2022年，8月28日

三．低中頻替代法串聯(lián)低中頻替代法的原理框圖見圖3-3-6。

同步鎖相信號(hào)源被測衰減器混頻器射頻跟隨器感應(yīng)分壓器高阻放大器放大檢波差分放大基準(zhǔn)電壓指示器本振圖3-3-6串聯(lián)低中頻替代法的原理框圖低中頻替代法的優(yōu)點(diǎn)：采用感應(yīng)分壓器作為中頻標(biāo)準(zhǔn)衰減器，使衰減測量的不確定度降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)；中頻頻率降低后，使中放帶寬可以做的非常窄，大大減小了噪聲引入的不確定度；10kHz放大器可以做得增益非常穩(wěn)定，避免了一般串聯(lián)替代法由于增益不穩(wěn)引入不確定度的缺點(diǎn)；感應(yīng)分壓器價(jià)格低廉，系統(tǒng)組建方便，重復(fù)性好；采用頻率合成信號(hào)源，可以覆蓋很寬的頻率范圍。低中頻替代法的缺點(diǎn)：1.量程不夠大；2.感應(yīng)分壓器為手動(dòng)，若程控就會(huì)降低準(zhǔn)確度；3.對(duì)信號(hào)的頻率穩(wěn)定性要求高。

36第三十六頁，共六十二頁，2022年，8月28日四．矢量中頻替代法以美國WE公司生產(chǎn)的VM-4B為典型儀器的衰減和信號(hào)校準(zhǔn)裝置，采用了矢量中頻替代技術(shù)，擴(kuò)大了衰減測量量程，衰減與相移同時(shí)測量，并采用微處理器提高了智能化和自動(dòng)化程度。其原理框圖見圖3-3-7。

源鎖相電路本振功分器信號(hào)源放大器混頻器中放矢量和中放中放中放矢量和放大器混頻器去耦去耦被測衰減器微處理器

PSD移相

PSD

PSD

PSD標(biāo)準(zhǔn)衰減器標(biāo)準(zhǔn)衰減器標(biāo)準(zhǔn)移相器標(biāo)準(zhǔn)移相器移相圖3-3-7

矢量中頻替代法的原理框圖37第三十七頁，共六十二頁，2022年，8月28日

目前為止，VM-4B還是技術(shù)較為先進(jìn)的商品裝置。它采用雙通道，大大減小了由于信號(hào)幅度不穩(wěn)引入的測量不確定度；每個(gè)通道用兩個(gè)相位檢波器（PSD），一個(gè)控制移相器，使兩路信號(hào)準(zhǔn)確反相，另一個(gè)控制標(biāo)準(zhǔn)衰減器，使兩路信號(hào)幅度相等，達(dá)到平衡后顯示出相移及衰減量。標(biāo)準(zhǔn)衰減器采用可程控的10dB（13個(gè)步級(jí)）和1dB（15個(gè)步級(jí)）的步進(jìn)電阻式衰減器，工作頻率為中頻1.25MHz,總衰減量為145dB。小于1dB衰減量時(shí)，則通過A/D變換后由微處理器計(jì)算出來。裝置內(nèi)具有窄頻段鎖相本振并采用諧波混頻方案。由于中放帶寬很窄，并采用時(shí)間積分技術(shù)使該裝置具有很高的靈敏度（達(dá)-140dBm），頻率范圍10MHz～18GHz，衰減測量范圍大于100dB，分辨力0.001dB，儀器的允許誤差極限為±0.02dB/10dB。38第三十八頁，共六十二頁，2022年，8月28日五、常用的衰減校準(zhǔn)裝置在一些商品裝置中，常采用中頻替代法和射頻替代法相結(jié)合的原理，綜合了兩種方法的長處，達(dá)到量程大和高準(zhǔn)確度的特點(diǎn)。

HP8902A或HP8902AT是目前使用最為廣泛的衰減和信號(hào)校準(zhǔn)裝置，其基本裝置是HP8902A，工作頻率范圍為100kHz～1300MHz。當(dāng)采用外差混頻法擴(kuò)展到26.5GHz時(shí)儀器型號(hào)為HP8902AT。

HP8902A也采用串聯(lián)中頻替代法與射頻替代法相結(jié)合的原理。HP8902A具有很大的量程（量程為大于100dB）和很高的準(zhǔn)確度（允許誤差極限為±0.02dB/10dB）。HP8902A除了在衰減測量技術(shù)方面有上述優(yōu)點(diǎn)外，還有測量功率電平和調(diào)制度等功能。HP8902AT是在HP8902A的基礎(chǔ)上，通過外加混頻器和本振，將測量頻率提高到18GHz，這時(shí)衰減量程上限電平要受到外加混頻器非線性的限制，下限噪聲電平將取決于外加混頻器的噪聲系數(shù)，因此衰減測量范圍減小。39第三十九頁，共六十二頁，2022年，8月28日第四章衰減測量中應(yīng)注意的問題

一個(gè)復(fù)雜的衰減測量系統(tǒng)都可歸結(jié)為信號(hào)源、被測衰減器所在的傳輸線系統(tǒng)和信號(hào)的檢測指示器三大部分。各種衰減測量方法測量衰減的誤差主要有以下幾方面來源：失配誤差、混頻器非線性引起的誤差、噪聲引起的誤差、信號(hào)泄露和串?dāng)_引起的誤差和連接的重復(fù)性引起的誤差。第一節(jié)失配誤差

一．失配誤差極限的估計(jì)衰減是在理想匹配情況下定義的，如果在信號(hào)源和負(fù)載不完全匹配的情況下進(jìn)行測量，就將產(chǎn)生失配誤差。因?yàn)?，?shí)際測得的值是插入損耗，而插入損耗與定義的衰減之差就是定義值不可能理想復(fù)現(xiàn)而引入的誤差，稱為失配誤差：Am=L-A(3-4-1)40第四十頁，共六十二頁，2022年，8月28日（一）測量固定衰減器時(shí)的失配誤差

由第一章的插入損耗及衰減的公式可求得測量固定衰減器時(shí)的失配誤差表達(dá)式為：

或也可表示為：式中：Γ1——測量系統(tǒng)接被測衰減器后，由衰減器輸入端向負(fù)載方向看的反射系數(shù)。其值與衰減器的S參數(shù)及負(fù)載反射系數(shù)ΓL有如下關(guān)系：

41第四十一頁，共六十二頁，2022年，8月28日上述失配誤差公式中所有自變量都是復(fù)數(shù)量，并可能有各種相位關(guān)系。一般情況下，只知道它們的模，不知道它們的相位。因此，我們無法確定失配誤差的確切值，只能根據(jù)最壞相位情況，估計(jì)失配誤差的極限范圍：由此得到測量固定衰減器時(shí)，估計(jì)失配誤差極限的近似式為：式中Γ1的模由下式估計(jì)：42第四十二頁，共六十二頁，2022年，8月28日（二）測量可變衰減器時(shí)的失配誤差

在衰減計(jì)量中，常常使用可變衰減器，包括連續(xù)可變的或步進(jìn)的衰減器，衰減的標(biāo)準(zhǔn)量值往往是衰減增量，這是因?yàn)橹灰勺兯p器在衰減量變化時(shí)其兩端電壓駐波比變化不大，則衰減測量的失配誤差就可以比較小。

可變衰減器測量時(shí)的失配誤差表達(dá)式為：

式中Sˊ和S”分別表示可變衰減器刻度第一次和第二次放置時(shí)的S參數(shù)。

同理也可表示為：

可由上式得到測量可變衰減器時(shí)估計(jì)失配誤差極限值的公式：

或近似式：

43第四十三頁，共六十二頁，2022年，8月28日二.失配誤差的特點(diǎn)1．失配誤差是由于不匹配所引起，它不僅與測量系統(tǒng)有關(guān)，而且與被測件的匹配性能密切相關(guān)。用同一個(gè)衰減標(biāo)準(zhǔn)裝置測量不同的被測件時(shí)，測量結(jié)果的失配不確定度是不一樣的。2.

評(píng)定衰減標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度時(shí)，都不包括失配不確定度。但應(yīng)給出測量系統(tǒng)的源端和負(fù)載端電壓駐波比，以便在給出測量結(jié)果時(shí)可以評(píng)定測量不確定度。3.由于各反射系數(shù)間的相位關(guān)系無法確定，我們不能確定失配誤差值。但對(duì)一個(gè)實(shí)際測量系統(tǒng)，相位關(guān)系在實(shí)際不變的情況下，它引入的誤差值是不變的。所以它是一個(gè)未知的系統(tǒng)誤差，我們不可能用多次測量來判斷或減小失配誤差。4.

失配是衰減測量和校準(zhǔn)中不可忽視的一項(xiàng)不確定度來源，特別在衰減量值傳遞過程中常因失配使測量不確定度大大增加，準(zhǔn)確度遭受嚴(yán)重?fù)p失。5.

在給出衰減測量結(jié)果的不確定度時(shí)必須包括失配不確定度，因此在檢定衰減器時(shí)必須同時(shí)測量其兩端的電壓駐波比或反射系數(shù)，以便能評(píng)定失配不確定度。6.

已經(jīng)校準(zhǔn)過的衰減器，在使用時(shí)，根據(jù)所用系統(tǒng)的失配情況還會(huì)引入失配不確定度，后者不包括在校準(zhǔn)值的不確定度之內(nèi)。44第四十四頁，共六十二頁，2022年，8月28日三.減小失配誤差的措施1．

調(diào)配：用調(diào)配器把測量系統(tǒng)的ΓG和ΓL調(diào)到最小。調(diào)配只能在點(diǎn)頻上進(jìn)行。由于對(duì)每個(gè)頻率點(diǎn)必須重新調(diào)配，非常麻煩，且在寬帶測量時(shí)不適用。所以，現(xiàn)在已很少使用這種方法。2．

去耦或隔離：把駐波性能良好的衰減器或隔離器接入測量系統(tǒng)，以減小失配影響。在一個(gè)反射系數(shù)為ΓL的負(fù)載前接一個(gè)衰減器時(shí)，從衰減器輸入端向負(fù)載看的反射系數(shù)有多大？衰減器是如何起到去耦和隔離作用的？見圖3-4-1，a)為連接圖，b)為其信流圖。衰減器負(fù)載S11S12S21S22a1b1a2b2ГL

Г1a1b2a2b1S12S21eГL

S22S1145第四十五頁，共六十二頁，2022年，8月28日由信流圖看出，從節(jié)點(diǎn)ａ1到ｂ1有兩條路徑：p1=S11，p2=S21ΓLS12，與路徑p2不接觸的一階環(huán)沒有，與p1不接觸的一階環(huán)路為L1=S22ΓL；沒有二階環(huán)路。因此，衰減器輸入端向負(fù)載看的反射系數(shù)Γ1為：由此式可見，如果衰減量較大，則S21S12很小，由衰減器輸入端向負(fù)載看的反射系數(shù)Γ1主要取決于隔離衰減器的S11。46第四十六頁，共六十二頁，2022年，8月28日

第二節(jié)混頻器非線性

在衰減測量時(shí)最常用的是中頻替代法。信號(hào)變換到中頻要用混頻器，要求混頻器的輸出中頻電壓必須與輸入射頻電壓成線性關(guān)系。對(duì)實(shí)際使用的二極管混頻器，當(dāng)輸入信號(hào)電平較高時(shí)，將呈現(xiàn)非線性，它使衰減測量結(jié)果小于實(shí)際值，即存在負(fù)誤差。因此混頻器非線性限制了衰減測量動(dòng)態(tài)范圍的上限電平。對(duì)單個(gè)二極管混頻器，非線性誤差ΔAH是和信號(hào)電平PS與本振電平PL

之比成正比。一般，本振功率為1～10mW，為保證混頻器非線性誤差小于0.001dB，最大輸入信號(hào)電平應(yīng)控制在小于-30dBm。對(duì)于常用的中頻替代法而言，衰減測量的動(dòng)態(tài)范圍，上限取決于混頻器的非線性，下限取決于裝置的噪聲和系統(tǒng)的泄漏對(duì)衰減測量的影響.

衰減測量值(dB)圖3-4-5衰減測量動(dòng)態(tài)范圍曲線示意圖起始信號(hào)電平（dBm）-10-20-30-40-50-60-70-80-90-100-11047第四十七頁，共六十二頁，2022年，8月28日

第三節(jié)噪聲

無論那一種衰減測量系統(tǒng)都是采用高靈敏接收與指示系統(tǒng)，接收系統(tǒng)必然存在噪聲，當(dāng)信號(hào)電平低到與噪聲電平相當(dāng)時(shí)，就會(huì)嚴(yán)重影響衰減測量。由于噪聲的存在，會(huì)使指示器指示不穩(wěn)定，測量的重復(fù)性變差；在有些測量方法中，還可能引入系統(tǒng)誤差。

噪聲限制了衰減測量的下限電平。采用不同的信號(hào)檢測方式，由噪聲引入的測量不確定度是不同的。它與檢測電路的等效帶寬、接收機(jī)的噪聲系數(shù)有關(guān)。在實(shí)際工作中，我們用實(shí)驗(yàn)方法確定衰減測量動(dòng)態(tài)范圍時(shí)，同時(shí)估計(jì)了在低電平時(shí)噪聲引入的系統(tǒng)誤差的極限范圍。由此可以用B類評(píng)定方法評(píng)定測量不確定度。同時(shí)在低電平時(shí)，要由多次測量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差來確定其由重復(fù)性引入的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

48第四十八頁，共六十二頁，2022年，8月28日第四節(jié)信號(hào)泄漏和竄擾信號(hào)泄漏竄擾是指有部分信號(hào)未通過被測衰減器，而是通過其他路徑進(jìn)入信號(hào)檢測指示系統(tǒng)，由此引入了衰減測量誤差。設(shè)vi為經(jīng)過被測衰減器加到信號(hào)檢測器輸入端的信號(hào)電壓幅度；v

n為不經(jīng)過被測衰減器而通過其他路徑進(jìn)入信號(hào)檢測器的信號(hào)電壓幅度。則信號(hào)泄漏竄擾誤差ΔAD為：

ΔAD=20lg｜(vi+

v

n)/v

i｜由于vi

和

v

n的相對(duì)相位不確定，誤差可正可負(fù)。且

v

n隨各種隨機(jī)因素而變化。但可以估計(jì)該項(xiàng)誤差的極限值，｜ΔAD｜=±20lg（1+|

v

n/

v

i|）=±20lg（1+|Pn/Pi|1/2）(3-4-18)49第四十九頁，共六十二頁，2022年，8月28日第五節(jié)連接的重復(fù)性

在測量同軸固定衰減器時(shí)，同軸接頭的連接重復(fù)性往往是最主要的不確定度來源。由以下對(duì)精密制造的接頭對(duì)的重復(fù)性測量數(shù)據(jù)可以看出，不同的接頭型式具有不同的重復(fù)性。

接頭型式頻率重復(fù)性

N7mm同軸DC～18GHz0.02dB

SMA3.5mm同軸DC～18GHz0.02dB

APC-77mm同軸DC～18GHz0.01dB

WG15波導(dǎo)方法蘭7.3GHz0.005dB

（不用定位銷）

WG15波導(dǎo)方法蘭7.3GHz0.0005dB

（用精密定位銷）

50第五十頁，共六十二頁，2022年，8月28日第五章衰減計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立和量值傳遞

隨著通訊、電子軍事裝備的發(fā)展，各種衰減器在發(fā)射、接收、測量等系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，比如用于衰減或調(diào)節(jié)測量系統(tǒng)中的信號(hào)功率電平、擴(kuò)展功率計(jì)或電壓表的測量范圍以及在測量系統(tǒng)中用作隔離或去耦元件,衰減計(jì)量在許多無線電計(jì)量中也起著越來越重要的作用，因此，需要建立衰減計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)行量值傳遞，以保證不同衰減測量系統(tǒng)所得結(jié)果的精確性，實(shí)現(xiàn)量值統(tǒng)一。

51第五十一頁，共六十二頁，2022年，8月28日

第一節(jié)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立

一、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的原理組成

根據(jù)不同衰減器的準(zhǔn)確度等級(jí)可以建立相應(yīng)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立主要是根據(jù)衰減測量方法確定其工作原理，下面介紹兩種衰減計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，可以分別滿足不同準(zhǔn)確度級(jí)別的衰減器計(jì)量。

1.低中頻衰減標(biāo)準(zhǔn)裝置

低中頻衰減標(biāo)準(zhǔn)裝置的工作原理是串聯(lián)中頻替代法，圖3-5-1為低中頻衰減標(biāo)準(zhǔn)裝置原理圖。用工作在10kHz的感應(yīng)分壓器的衰減量來替代射頻被校衰減器的衰減量。低中頻衰減標(biāo)準(zhǔn)裝置的工作頻段為1MHz～18GHz,衰減測量的不確定度為(0.004～0.008）dB/10dB.微波信號(hào)發(fā)生器調(diào)配器被校衰減器調(diào)配器混頻器本振低中頻接收機(jī)(含感應(yīng)分壓器)圖3-5-1低中頻衰減標(biāo)準(zhǔn)裝置原理圖52第五十二頁，共六十二頁，2022年，8月28日

2.并聯(lián)中頻替代法衰減校準(zhǔn)裝置

并聯(lián)中頻替代法衰減校準(zhǔn)裝置的工作原理是并聯(lián)中頻替代法，圖3-5-2為并聯(lián)中頻替代法衰減標(biāo)準(zhǔn)裝置原理圖。其優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬、量程大，在衰減計(jì)量測試中應(yīng)用最廣，國內(nèi)、國外都有成套的裝置可供選購，是比較成熟的產(chǎn)品，如美國生產(chǎn)的VM-3、VM-4、VM-7和國產(chǎn)的TO-7等。該衰減校準(zhǔn)裝置的工作頻段為10MHz～18GHz,衰減測量的不確定度為(0.02～0.05）dB/10dB,建立此衰減標(biāo)準(zhǔn)裝置,可以開展對(duì)各種步進(jìn)和固定衰減器的檢定工作，也可以檢定信號(hào)源內(nèi)部的衰減器。

]圖3-5-2并聯(lián)中頻替代法衰減標(biāo)準(zhǔn)裝置原理圖.

信號(hào)源被測衰減器混頻器本振中頻振蕩器標(biāo)準(zhǔn)衰減器電子開關(guān)中放檢波選放相檢指示器方波發(fā)生器53第五十三頁，共六十二頁，2022年，8月28日二、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核

選擇一個(gè)穩(wěn)定性好的回轉(zhuǎn)式衰減器，做為核查標(biāo)準(zhǔn)，每年用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)觀測，每次都測n次(n≥6)，n個(gè)觀測值計(jì)算一個(gè)算術(shù)平均值，共測m次,計(jì)算的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，為穩(wěn)定性。

測量時(shí)間分別：①1996年10月、②1997年10月、③1998年10月、④1999年10月。測量數(shù)據(jù)摘錄如下：頻率：f=9.7GHz，每年的測量值如下：測量衰減量為10、30、50dB。(dB)：①10.154，②10.154，③10.154，④10.154，

(dB)：①30.629，②30.628，③30.628，④30.628

(dB)：①51.018，②51.019，③51.020，④51.020

結(jié)論：測量穩(wěn)定性滿足小于合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc的要求。54第五十四頁，共六十二頁，2022年，8月28日三、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性檢驗(yàn)

選擇一個(gè)穩(wěn)定性好的被檢測量器具，用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)測量n次（推薦n=6），測得n個(gè)觀測值xi，按貝賽爾公式計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差，用s(x)表示。

本裝置的測量重復(fù)性采用回轉(zhuǎn)式衰減器作為被測件，對(duì)同一衰減量重復(fù)測量六次。頻率：f=9.7GHz

(1).功率電平：P=30dBm，測量10dB衰減量，測量數(shù)據(jù)如下：

xi

(dB)10.6210，10.6206，10.6205，10.6203，10.6202，10.6209

=10.6206dB，s(x)=0.0003dB(2).功率電平：P=60dBm，測量10dB衰減量，測量數(shù)據(jù)如下：

xi(dB)10.6268，10.6235，10.6215，10.6202，10.6152，10.6215

=10.6215dB，s(x)=0.0038dB

結(jié)論：測量重復(fù)性滿足小于2uc／3的要求。

55第五十五頁，共六十二頁，2022年，8月28日

第六章衰減計(jì)量的測量不確定度分析

當(dāng)我們建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行分析，并給出標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度。我們用衰減測量裝置測量一個(gè)被測件，可以得到衰減量的測量結(jié)果,。為了說明該測量結(jié)果的可信程度，應(yīng)該給出該測量結(jié)果的不確定度。也就是要分析對(duì)測量結(jié)果有明顯影響的因素，評(píng)定其標(biāo)準(zhǔn)不確定度，然后計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，最后確定其擴(kuò)展不確定度。

56第五十六頁，共六十二頁，2022年，8月28日

第一節(jié)衰減標(biāo)準(zhǔn)裝置的測量不確定度

衰減標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度反映了標(biāo)準(zhǔn)的水平，它不應(yīng)包括與被測件有關(guān)的不確定度分量，如所有的商品衰減測量儀器的技術(shù)指標(biāo)不包括失配及被測件的重復(fù)性，但實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)又離不開使用被測件。因此，一般是選擇一個(gè)較為理想的被測件（重復(fù)性好，電壓駐波比小、分辨力高），用裝置對(duì)這樣的被測衰減器的測量結(jié)果來評(píng)價(jià)裝置的最佳測量能力。例如用重復(fù)性很好的被測衰減器時(shí)，在裝置上測得的重復(fù)性主要由裝置本身（如由信號(hào)源幅度不穩(wěn)定、標(biāo)準(zhǔn)衰減器的重復(fù)性、接收機(jī)噪聲、指示器不穩(wěn)定等因素）引起的。被測件的電壓駐波比很小時(shí)，失配引入的不確定度就可以忽略不計(jì)了。也就是說，在建標(biāo)報(bào)告中應(yīng)給出對(duì)一個(gè)性能較好的被測件的測量結(jié)果不確定度分析。57第五十七頁，共六十二頁，2022年，8月28日應(yīng)用舉例：[例]低中頻替代法衰減標(biāo)準(zhǔn)裝置不確定度分析與評(píng)定。標(biāo)準(zhǔn)裝置的測量范圍：0～80dB（1～18GHz）測量范圍端10dB和80dB，頻率3GHz和18GHz的不確定度分析和評(píng)定。1）

標(biāo)準(zhǔn)衰減器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1

低中頻替代法所用的標(biāo)準(zhǔn)衰減器是感應(yīng)分壓器。八位感應(yīng)分壓器在10kHz頻率上分壓比的允許誤差極限為±5×10-6。經(jīng)上級(jí)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定，衰減的允許誤差極限為±0.0001dB（10dB），±0.0004dB（80dB），設(shè)為均勻分布，k=1.73