JJF(軍工) 194-2018 在片負(fù)載牽引測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范

國(guó)防軍工計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF(軍工)194-2018在片負(fù)載牽引測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范主要起草單位：國(guó)防科技工業(yè)1312二級(jí)計(jì)量站參加起草單位：國(guó)防科技工業(yè)3412二級(jí)計(jì)量站本規(guī)范主要起草人：欒鵬(國(guó)防科技工業(yè)1312二級(jí)計(jì)量站)王一幫(國(guó)防科技工業(yè)1312二級(jí)計(jì)量站)霍曄(國(guó)防科技工業(yè)1312二級(jí)計(jì)量站)孫靜(國(guó)防科技工業(yè)1312二級(jí)計(jì)量站)劉晨(國(guó)防科技工業(yè)1312二級(jí)計(jì)量站)吳愛(ài)華(國(guó)防科技工業(yè)1312二級(jí)計(jì)量站)韓利華(國(guó)防科技工業(yè)1312二級(jí)計(jì)量站)梁法國(guó)(國(guó)防科技工業(yè)1312二級(jí)計(jì)量站)孫曉穎(國(guó)防科技工業(yè)1312二級(jí)計(jì)量站)陳丹(國(guó)防科技工業(yè)1312二級(jí)計(jì)量站)參加起草人：張思敏(國(guó)防科技工業(yè)3412二級(jí)計(jì)量站)盛永鑫(國(guó)防科技工業(yè)3412二級(jí)計(jì)量站)IE(軍工I194-2018 1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 47.1校準(zhǔn)項(xiàng)目 4 4 9 9附錄A校準(zhǔn)記錄格式 0 附錄C端面3-端面1之間的S參數(shù)測(cè)量方法 1當(dāng)信號(hào)源阻抗與負(fù)載阻抗成復(fù)數(shù)共軛時(shí)，即反射系數(shù)滿3.2負(fù)載吸收功率loadabsorb3.3轉(zhuǎn)換功率增益transducerpowT—被測(cè)件輸入端面看向信號(hào)源的反射系數(shù)；2L—被測(cè)件輸出端面看向負(fù)載的反射系數(shù)；R——信號(hào)源傳輸?shù)綗o(wú)反射負(fù)載上的功率S,—被測(cè)件的S參數(shù)，(=1,2:=1,2)。4.1系統(tǒng)組成在片負(fù)載牽引測(cè)量系統(tǒng)主要由微波功率計(jì)、阻抗調(diào)配器、信號(hào)源、功率放大器、衰減器、偏置網(wǎng)絡(luò)、微波探針、探針臺(tái)等組成，如圖1所示。其中信號(hào)源和功放用于提供激勵(lì)信號(hào)，阻抗調(diào)配器用于改變被測(cè)件的輸入輸出阻抗?fàn)顟B(tài)，直流電源和偏置網(wǎng)絡(luò)用于給被測(cè)的功率器件施加偏置電壓，衰減器和功率計(jì)用于測(cè)量器件的輸出功率，探針臺(tái)及探針用于連接在片被測(cè)件。品1路端44.2工作原理在片負(fù)載牽引測(cè)量系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)功率器件性能參數(shù)測(cè)試的測(cè)量系統(tǒng)，主要工作原理為：通過(guò)調(diào)配阻抗調(diào)配器改變被測(cè)件源端和負(fù)載端阻抗?fàn)顟B(tài)，用功率計(jì)測(cè)量被測(cè)件在各阻抗?fàn)顟B(tài)下的輸出功率，獲得被測(cè)功率器件的等值曲線，并得到輸出功率和轉(zhuǎn)換功率增益的最大值。在片負(fù)載牽引測(cè)量系統(tǒng)主要用于微波裸芯片功率器件在不同阻抗?fàn)顟B(tài)下的功率和增益參數(shù)測(cè)試，為功率管/功率單片匹配電路設(shè)計(jì)提供支撐。5計(jì)量特性5.1輸出功率頻率范圍：2GHz~10GHz;測(cè)量范圍：1mW-10W,測(cè)量不確定度6.0%-8.0%(A-2):頻率范圍：10GHz~18GHz;測(cè)量范圍：1mW-8w,測(cè)量不確定度7.0%-8.0%(k=2):3頻率范圍：18GHz~40GHz:測(cè)量范圍：1mW-4W,測(cè)量不確定度7.5%-8.5%(k=2)。5.2轉(zhuǎn)換功率增益頻率范圍：2GHz-6GHz:阻抗調(diào)配器反射幅度范圍：0.2-0.8:轉(zhuǎn)換功率增益范圍：22dB,測(cè)量不確定度0.15dB-0.35dB(k-2):頻率范圍：6GHz-18GHzi阻抗調(diào)配器反射幅度范圍：0.2-0.7:轉(zhuǎn)換功率增益范圍：<18dB,測(cè)量不確定度0.20dB-0.40dB(k-2);頻率范圍：18GHz-40GHz:阻抗調(diào)配器反射幅度范圍：0.2-0.6;轉(zhuǎn)換功率增益范圍：<15dB,測(cè)量不確定度0.30dB-0.60dB(k-2);6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件a)環(huán)境溫度：15℃~25℃;b)相對(duì)濕度：≤80%:)供電電源：(220±11)V.(50±1)Hz:d)空氣潔凈度等級(jí)：優(yōu)于八級(jí)：e)其他：周圍無(wú)影響儀器正常工作的電磁干擾和機(jī)械報(bào)動(dòng)。6.2校準(zhǔn)用設(shè)備校準(zhǔn)用設(shè)備應(yīng)經(jīng)過(guò)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定或校準(zhǔn)，滿足校準(zhǔn)使用要求，并在有效期內(nèi)6.2.1標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)頻率范圍：2GHz~40GHz;功率范圍：-30dBm-50dBm,測(cè)量不確定度：3.5%-5.5%(L-2):電壓駐波比：≤1.25.6.2.2在片矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀頻率范圍：2GHz~40GHz:反射幅度：0~0.8,測(cè)量不確定度：0.012~0.030(k=2):傳輸幅度：0-60dB,測(cè)量不確定度：0.12dB~0.30dB(k=2):傳輸相位：-180°~+180°,測(cè)量不確定度：0.7°~2.5°(k-2)。6.2.3在片轉(zhuǎn)換功率增益?zhèn)鬟f件a)在片失配衰減器(兩個(gè))轉(zhuǎn)換功率增益測(cè)量不確定度：0.14dB~0.46dB(l=2)。b)高增益功率單片頻率范圍：2GHz~6GHz;轉(zhuǎn)換功率增益測(cè)量不確定度：0.18dB~0.27dB(=2)。轉(zhuǎn)換功率增益測(cè)量不確定度：0.24dB~0.30dB(=2)。轉(zhuǎn)換功率增益測(cè)量不確定度：0.24dB~0.44dB(k-2)。c)低增益功率管頻率范圍：2GHz~40GHz;傳輸幅度：0-10dB:轉(zhuǎn)換功率增益測(cè)量不確定度：0.23dB~0.58dB(=2)。6.2.4在片直通件在片直通件S參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值由在片矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量得到。7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項(xiàng)目a)輸出功率：b)轉(zhuǎn)換功率增益。7.2校準(zhǔn)方法a)按使用說(shuō)明書(shū)規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后系疏工作正常；b)按使用說(shuō)明書(shū)規(guī)定對(duì)被校系統(tǒng)進(jìn)行自校準(zhǔn)，一般阻抗調(diào)配器阻抗點(diǎn)數(shù)不少于740個(gè)。7.2.2輸出功率7.2.2.1基本方法輸出功率是指圖2中在片負(fù)載牽引測(cè)量系統(tǒng)端面2處的傳輸功率，采用間接測(cè)量的3JE(軍工1194-20185端面2負(fù)載端反射系數(shù)I、端面3源端輸出功率Po,按公式(5)計(jì)算得到輸出功率值5端s 自P——信號(hào)源在端面3傳輸?shù)綗o(wú)反射負(fù)載上的功Pg—標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)讀數(shù)：S—端面3~端面1的S參數(shù)(=1,21F1,2):Ts—端面3源端反射系數(shù)Ts;'——連接在片直通件時(shí)端面1負(fù)載端反射系數(shù)：F——端面1源端反射系數(shù)，由廠、S級(jí)聯(lián)計(jì)算得到：Ip—功率探頭的反射系數(shù)，由在片矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量得到：Pm—端面1的可資用輸入功率：L——端面2負(fù)載端反射系數(shù)ST—在片直通件的S參數(shù)(-1,2;戶1,2)由在片矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量得到：G?(S,Cr)在片直通件的轉(zhuǎn)換功率增益a)設(shè)置在片矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀頻率范圍為被校準(zhǔn)負(fù)載牽引測(cè)量系統(tǒng)起始和終止頻率頻率步進(jìn)為1GHz,中頻帶寬為100Hz:b)對(duì)在片矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的同軸端面進(jìn)行單端口S參數(shù)校準(zhǔn)：c)關(guān)閉被校系統(tǒng)中信號(hào)源射頻輸出，斷開(kāi)隔離器與偏置網(wǎng)絡(luò)的連接，在圖3所示端面3使用在片矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)源端反射系數(shù)Sn(CTs)進(jìn)行測(cè)量，并保存測(cè)量結(jié)果7.2.2.3端面3-端面1的S參數(shù)測(cè)量a)按圖4所示將在片矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接至端面3,將源阻抗調(diào)配器設(shè)為初始狀態(tài)；b)在探針端面1分別端接3個(gè)在片標(biāo)準(zhǔn)件(Open,Short,Load),利用在片矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)在片標(biāo)準(zhǔn)件的S進(jìn)行測(cè)量，結(jié)合附錄C所給的方法進(jìn)行計(jì)算，得到端面3-端面1的S參數(shù)S,并保存測(cè)量結(jié)果網(wǎng)絡(luò)靖剛靖自圖4端面3-娛面1的S參數(shù)測(cè)量連接示意圖HE(軍工1194-201870.7<TL<0.8,則I/LI-0.7),并將設(shè)置值記作/記錄到附錄A表A.1中；2)設(shè)置被校準(zhǔn)在片負(fù)載牽引測(cè)量系統(tǒng)負(fù)載阻抗的反射系數(shù)為其它值，重復(fù)步驟件連接在探針端面1和端面2之間；c)在被校準(zhǔn)系統(tǒng)中，根據(jù)被校準(zhǔn)系統(tǒng)源輸出功率的大小，輸入功率Pmm在lmW-15W中選取2-4個(gè)功率點(diǎn)測(cè)量。設(shè)置端面1輸入功率Pm為起始功率點(diǎn)，將信g)按圖6所示將標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)連接至端面3,使用標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)依次測(cè)量附錄A表A.1A.1中h)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)測(cè)得的功率P、源端反射系數(shù)廠、端面3-端面1的S參數(shù)S、頻率為校準(zhǔn)頻點(diǎn)的起始頻率e)對(duì)于選定的測(cè)量頻點(diǎn)，依次將6.2.3節(jié)中所有適用該頻點(diǎn)的在片轉(zhuǎn)換功率增益?zhèn)鬟f件依次連接到被校系統(tǒng)中，參照7.2.2.4步驟c)設(shè)定：6)設(shè)定系統(tǒng)源反射系數(shù)為附錄D中對(duì)應(yīng)的廠，計(jì)算值，測(cè)量獲得對(duì)應(yīng)的G量值，填寫(xiě)到附錄A表A2中：8)設(shè)置測(cè)量頻率為其它頻點(diǎn)，重復(fù)步驟e)-0).8校準(zhǔn)結(jié)果的處理校準(zhǔn)結(jié)束后應(yīng)出具校準(zhǔn)證書(shū)。校準(zhǔn)證書(shū)應(yīng)準(zhǔn)確、客觀地報(bào)告校準(zhǔn)結(jié)果，校準(zhǔn)結(jié)果以校準(zhǔn)數(shù)據(jù)等形式給出(見(jiàn)附錄A)。校準(zhǔn)證書(shū)應(yīng)包括委托方要求的、說(shuō)明校準(zhǔn)結(jié)果所必需的和所用方法要求的全部信息9復(fù)校時(shí)間間隔在片負(fù)載牽引測(cè)量系統(tǒng)的復(fù)校時(shí)間間隔一般不超過(guò)12個(gè)月。由于復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短是由系統(tǒng)的使用情況、使用者、系統(tǒng)本身質(zhì)量等諸因素所決定的，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。信號(hào)源(()JJE(軍工)194-2018測(cè)量不確定度評(píng)定示例Ps—標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)讀數(shù)；Is—端面3源端反射系數(shù)[s:r'—連接在片直通件時(shí)端面1負(fù)載端反射系數(shù)： B.1.2測(cè)量不確定度來(lái)源輸出功率標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度來(lái)源于公式(B.1)~(B.5)中的各輸入量的測(cè)量，包括：在片直通件的S參數(shù)、功率計(jì)的校準(zhǔn)因子、功率探頭的反射系數(shù)、源端反射系數(shù)、端面3-端面1的S參數(shù)、端面2負(fù)載端反射系數(shù)。B.1.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定以頻率40GHz,輸出功率1W.負(fù)載反射幅度0.6為例，輸入量的根率密度函數(shù)(PDF)期望(p)SNo.o)SNO.)SN(u.oNou.o)SN(.0)PNG.o2N(.oN(.SNo.)SN(.o)LN(.)/網(wǎng)網(wǎng)r—端面2負(fù)載端反射系數(shù)：I—端面1源端反射系數(shù)；S?！獋鬟f件的S參數(shù)(=1,2:=1,2)。表B.2在片轉(zhuǎn)換功牢增益中各輸入量的期望與期望(p)標(biāo)準(zhǔn)偏差(a)SS相位()n圖B.2為轉(zhuǎn)換功率增益蒙特卡洛(MCM)仿真結(jié)回岡附錄C端面3-端面1之間的S參數(shù)測(cè)量方法ff5礦圖C.1中，S為端面3-端面1的S參數(shù)(=1,2j:-1,2);端面1處在片標(biāo)準(zhǔn)件反射系數(shù)Sn標(biāo)準(zhǔn)值(反射系數(shù)分別為Io、FAs、F),Fx在片轉(zhuǎn)換功率增益?zhèn)鬟f件標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算方法I——端面2負(fù)載端反射系數(shù)： e)保持在片直通件連接在兩個(gè)探針間，調(diào)節(jié)阻抗調(diào)配