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1、iii8BF中华人民共和国国家计量技术规范JJF20922024射频与微波衰减器校准规范CalibrationSpecificationforAttenuatorsfromRadioFrequencytoMicrowaveFrequency2024-08-07实施2024-02-07发布国家市场监督管理总局发布JJF20922024代替JJG3221983JJG3872005射频与微波衰减器校准规范CalibrationSpecificationforAttenuatorsfromRadioFrequencytoMicrowaveFrequency归口单位：全国无线电计量技术委员会起草单位：中
2、国航天科工集团二院203所中国计量科学研究院本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释本规范主要起草人：徐宝利（中国航天科工集团二院203所）徐浩（中国计量科学研究院）杨春涛（中国航天科工集团二院203所）参加起草人：高秋来（中国计量科学研究院）张珥（中国航天科工集团二院203所）目录引言(II)1范围(1)2概述(1)3计量特性(1)4校准条件(1)4.1 环境条件(1)4.2 校准用设备(1)5校准项目和校准方法(3)5.1 校准项目(3)5.2 校准方法(3)6校准结果表达(8)7复校时间间隔(9)附录A原始记录内页格式(10)附录B校准证书内页格式(12)附录C主要项目校准不确定度评定
3、示例(13)附录D标量网络分析仪法(20)引言JJF10712010国家计量校准规范编写规则和JJFlO59.12012测量不确定度评定与表示共同构成支撑本规范编制工作的基础性系列规范。本规范是对JJG3872005同轴电阻式衰减器和JJG3221983回转衰减器的修订。与JJG3872005和JJG3221983相比，本规范主要技术变化如下：一一检定规程更改为校准规范；频率范围由IokHZ18GHZ拓展为DC170GHz;一一驻波比的测量由测量线法改为网络分析仪法；衰减量的测量由低中频串联替代法、中频并联替代法和调制副载波法改为感应分压式衰减标准装置法、衰减校准装置法、测量接收机法、网络分析
4、仪法和电压表法等。本规范历次版本发布情况为：JJG3872005JJG3221983;JJG3871985JJG4191986、JJG5071987射频与微波衰减器校准规范1范围本规范适用于频率范围DC170GHZ射频与微波衰减器的校准，其他频段的衰减器可参照执行。2屐衰减器能使信号的幅度在传输过程中减弱，根据衰减量的变化情况，可分为可变衰减器和固定衰减器；根据原理不同，可分为电阻式衰减器、回转式衰减器、截止式衰减器和吸收式衰减器等。3计量特性a)可变衰减器的衰减量(增量衰减)：0dB100dB(DC10kHz);0dB”120dB(10kHz265GHz);0dB100dB(26.5GHz-
5、50GHz);0dB80dB(50GHz-75GHz);0dB-70dB(75GHz-IlOGHz);0dB60dB(110GHz170GHz);b)可变衰减器的固有衰减：5dB;c)固定衰减器的衰减量：80dB;d)最大允许误差：(0.023)dB;e)电压驻波比：1.0。注：以上技术指标不作合格性判定，仅提供参考。4校准条件1 .1环境条件4. 1.1环境温度：235o5. 1.2相对湿度：80%o6. 1.3供电电源：220V11V,50HzIHzo7. 1.4其他：无影响仪器正常工作的电磁干扰及机械振动。2 .2校准用设备4 .2.1感应分压式衰减标准装置a)频率范围：10kHz-11
6、0GHz;b)测量范围：0dB100dB;c)测量不确定度：0.0025dB0.64dB(k=2)05 .2.2衰减校准装置a)频率范围：10MHZ40GHz;b）测量范围：0dB80dB;c）测量不确定度：0.02dB/10dB（k=2）o4.2.3测量接收机a）频率范围：100kHz50GHz;b）测量范围：0dB120dB;dB(k=2)OC）测量不确定度：（0.015dB+0.005dB10CIB）0.02dB/104. 2.4电压表a）频率范围：DC100kHz;b）测量范围：IlnV100V;c）测量不确定度：1.3uV0.68V（k=2）o4. 2.5信号源1a）频率范围：100
7、kHz170GHz;b）稳幅输出电平：-10dBm;c）有时基输入、输出功能，有频率扫描功能。4.2.6 信号源2（本振源）a）频率范围：100kHz170GHz;b）稳幅输出电平：10dBm;c）有时基输入、输出功能。4.2.7 低频信号发生器a）频率范围：DC200kHz;b）开路电压范围：10mV100V;c）平坦度：0.1dBo4.2.8 隔离器a）频率范围：与被校衰减器相匹配：b）插损：10dB;c）电压驻波比：l.lo注：可用相同性能的调配器替代。4.2.9 矢量网络分析仪a）频率范围：9kHz170GHz;b）电压驻波比测量范围：21;c）电压驻波比测量不确定度：2%-10%（k
8、=2）;d）传输幅度测量范围：0dB80dB;e）传输幅度测量不确定度：0.1dB1.OclB（k=2）04.2.10通过式匹配负载a）阻抗：50Q;b）最大允许误差：0.5%4.2.11转接器和电缆等附件应有与被校衰减器和校准系统相匹配的转接器和电缆等。采用的校准方法和使用的设备的对照表见表Io*1方法和设备对照表校准方法适用频率范围使用设备感应分压式衰减标准装置法10kHz-110GHz4.2.1+4.2.5+4.2.6+4.2.8衰减校准装置法10MHZ40GHz4.2.2+4.2.6+4.2.8测量接收机法100kHz50GHz4.2.3+4.2.6+4.2.8(+4.2.5)电压表法
9、DC-100kHz4.2.4+4.2.7+4.2.10矢量网络分析仪法9kHz170GHz4.2.9注：关于可变衰减器的衰减量的校准方法，目前主要有感应分压式衰减标准装置法、衰减校准装置法、测量接收机法、网络分析仪法（可分为标量网络分析仪法和矢量网络分析仪法两种方法）和电压表法5种方法。对于最大允许误差小于0.02dB/10dB的衰减器，应采用感应分压式衰减标准装置法校准：其他方法适用于校准最大允许误差大于0.02dB/10dB的衰减器。对于量程大于80dB的衰减器，应采用测量接收机法、感应分压式衰减标准装置法和电压表法校准；衰减校准装置法和网络分析仪法适用于校准量程小于80dB的衰减器。对于
10、DC1（X）kHz频段的衰减器，采用电压表法校准。5校准项目和校准方法5.1校准项目校准项目见表2。表2校准项目表序号校准项目名称条款可变衰减器的衰减量5.2.22可变衰减器的固有衰减（固定衰减器的衰减量）5.2.33电压驻波比5.2.45.2校准方法5.2.1外观及工作正常性检查被校衰减器的外观及附件应完好，各开关、按键等调节正常，输入输出端口内外导体无变形和损坏，无杂质，不应有影响电气性能的机械损伤。被校衰减器应有说明书及配套附件。固定衰减器：被校衰减器接头应牢固可靠，衰减量值标识清晰完整。可变衰减器：被校衰减器的接头、旋钮开关应牢固可靠，步进开关的位置与衰减量刻度指示相对应，步进开关转动
11、灵活；衰减器刻度或显示值应清晰完整；程控衰减器的程控接口应完好。仪器设备按说明书的要求，接通电源预热。5.2.2可变衰减器的衰减量5.2.2.1感应分压式衰减标准装置法a）按图1连接仪器。图1感应分压式衰减标准装置法校准连接示意图b）设置被校衰减器在OdB参考位置。c）设置信号源1的频率在测量频率f上，设置信号源2的频率在（f+f）上（f为衰减标准装置的中频频率）；调节信号源2输出功率电平，使感应分压式衰减标准装置的本振（1.O）输入为一合适的功率电平（一般为IOdBm）。调节信号源1的输出功率电平，使得感应分压式衰减标准装置的射频输入（RF）端为一使其工作于线性区的合适的功率电平（一般为一2
12、0dBm）od）设置衰减标准装置内部的感应分压器在起始位置，记录下当前的感应分压器（IVD）的比值D。，并记录此时指示器的电压显示值V。e）设置被校衰减器在被校衰减量位置，调整感应分压器，使电压显示值仍为V,记录下当前的感应分压器比值Di。f）按公式（1）计算被校衰减器的衰减量为A;记录到附录A的表A.2中；=20lg式中：A被校衰减器的衰减量，dB;D0一一感应分压器初始平衡位置分压比；D1感应分压器再次平衡位置分压比。g）改变被校衰减器的衰减挡位，重复e）到f）的操作步骤，对被校衰减器进行不同挡位的不同衰减量校准，并将所得结果记录到附录A的表A.2中。h）改变测试信号频率，重复b）到g）的
13、操作步骤，分别进行逐频点校准，将所得结果记录到附录A的表A.2中。校准频点应覆盖被校衰减器频率范围的高、中、低端；或按出厂时校准所用频率进行校准。5.2.2.2衰减校准装置法a）按图2连接仪器。图2衰减校准装置法校准系统框图b）设置被校衰减器在OdB参考位置。C）设置信号源1的频率在测量频率f上，并依照衰减校准装置产品说明书，调节信号源1的输出功率电平，使衰减校准装置工作在线性测量段，并设置衰减校准装置，将衰减测量显示置成0dBd）设置被校衰减器为被校衰减量，衰减值大于40dB时，开启连续平均读数模式，待衰减校准装置的读数稳定后，将读数A记录在附录A的表A.3中。e）重复d）的操作步骤，分别进
14、行不同挡位、不同衰减量校准，并将所得结果记录在附录A的表A.3中。f）重复b）到e）的操作步骤，分别对所校衰减器进行逐频点校准，并将所得结果记录在附录A的表A.3中。5. 2.2.3测量接收机法a）按图3连接仪器。图3测量接收机法校准系统框图b）设置被校衰减器在OdB参考位置。c）设置信号源1的频率f,测量接收机工作在衰减测量模式，调节信号源1的输出功率电平，使测量接收机工作于线性测量段，再将衰减测量显示置成OdB。d）设置被校衰减器的衰减量，衰减值大于40dB时，开启调谐电平测量模式，待测量接收机的读数稳定后，将读数A记录在附录A的表A.3中。e）重复d）的操作步骤，进行不同挡位不同衰减量校
15、准，并将所得结果记录在附录A的表A.3中。f）重复b）到e）的操作步骤，分别进行逐频点校准，并将所得结果记录在附录A的表A.3中。注：若所用测量接收机没有内部本振信号源，则需要在图3系统中给测量接收机连接一外加本振信号源和混频器。其他操作步骤同上。5.2.2.4矢量网络分析仪法a）按被校衰减器的频率范围要求，设置矢量网络分析仪的扫描类型、频率、扫描点数、平均次数、中频带宽。b）进行全二端口校准或连接矢量网络分析仪的测试端口1至测试端口2进行传输频响校准。C）设置测量参数为S21。d）将被校衰减器设置在0dB参考位置，并接到矢量网络分析仪两端口电缆之间（按图4连接仪器），记录下此时矢量网络分析仪
16、上的读数A1（dB）oI矢网络分仪被校衰减器图4矢量网络分析仪法校准系统框图e）设置被校衰减器衰减量，记录下此时矢量网络分析仪上的读数A。（dB）,按公式（2）计算被校衰减器衰减量为A,并将所得测量结果逐频点记录在附录A的表A.4中。A=A1-A2（2）式中：A被校衰减器的衰减量，dB;A1被校衰减器设置在0dB参考位置时，网络分析仪上的读数，dB;A2一一被校衰减器设置在被校衰减量位置时，网络分析仪上的读数，dBof）重复e）的操作步骤，分别进行不同衰减量校准，并将所得结果记录在附录A的表A.4中。5. 2.2.5电压表法a）按图5连接仪器，嘿铲被校减居通过式匹配负载H电压表反土Iwt图5电
17、压表法校准系统框图b）设置被校衰减器在OdB参考位置。c）设置低频信号发生器的的输出阻抗为50。，调节频率在测量频率f上，调节低频信号发生器的输出波形为正弦波，调节低频信号发生器的输出电压，用电压表读取值，记为Vld）设置被校衰减器衰减量，读取此时电压表上显示的电压值V?（V）。按公式（3）计算被校衰减器衰减量为A,并将所得测量结果记录在附录A的表A.5中。A=20lg式中：A衰减量，dB;V10dB位置时电压表上的读数，V;V2被测位置时电压表上的读数，Voe）重复d）的操作步骤，分别进行不同衰减量校准，并将所得结果记录在附录A的表A.5中。f）重复b）到e）的操作步骤，分别进行逐频点、不同
18、衰减量校准，并将所得结果记录在附录A的表A.5中。65.2.3可变衰减器的固有衰减（固定衰减器的衰减量）5.2.3.1感应分压式衰减标准装置法a）接线如图1所示，操作方法如同5.2.2.1中的a）到c）;b）设置衰减标准装置内部的感应分压器在起始位置，记录下当前的感应分压器的比值Di,并记录此时的电压显示值V;c）系统按图1虚线（即直通）短接，调整衰减校准装置内部的感应分压器，使电压显示值仍至V,记录下当前的感应分压器比值D。；d）按公式（1）计算被校衰减器衰减量为A,将所得测量结果记录在附录A的表A.6中；e）重复a）到d）的操作步骤，分别进行逐频点校准，并将所得结果记录在附录A的表A.6中
19、。注：“直通”时如果不是阴阳接口互连，频率较高时，直通连接件的插损需修正。下同。5.2.3.2衰减校准装置法a）接线如图2所示，操作方法如同5.2.2.2中的a）到c）,注意先不将被校衰减器接入系统中，系统按图2虚线（即直通）连接，并设置将衰减校准装置的衰减测量显示为OdB;b）将被校衰减器接入系统中，并设置在0dB位置，待衰减校准装置的读数稳定后，将读数A记录在附录A的表A.6中；c）重复a）到b）的操作步骤，分别进行逐频点校准，并将所得结果记录在附录A的表A.6中。5.2.3.3测量接收机法a）接线如图3所示，操作方法如同5.2.2.3中的a）到b）,注意先不将被校衰减器接入系统，系统按图
20、3虚线（即直通）连接。并设置测量接收机的衰减测量显示为0dB。b）将被校衰减器接入系统中，并设置在OdB位置。待测量接收机的读数稳定后，将读数A记录在附录A的表A.6中。c）重复a）到b）的操作步骤，分别进行逐频点校准，并将所得结果记录在附录A的表A.6中。注：若所用测量接收机没有内本振信号源，则需要在图3系统中给测量接收机连接一外加本振信号源和混频器。其他操作步骤同上。5.2,3.4矢量网络分析仪法a）接线如图4所示，操作方法如同5.2.2.4中的a）到c）;b）将被校衰减器设置在0dB参考位置，并连接到矢量网络分析仪两端口电缆之间，记录下此时矢量网络分析仪上的读数A（dB）,并记录在附录A
21、的表A.6中。注：当被校衰减器为非插入器件时，用矢量网络分析仪法测量的起始衰减量应考虑矢量网络分析仪校准时所加转接器的影响。5.2.3.5电压表法a）按图5虚线（即直通）连接仪器；b）设置低频信号发生器的频率f,调节低频信号发生器的输出电压，使电压表显示被测信号正常（一般幅度有效值7V）,并记录下此时电压表上显示的被测信号的电压值Vl（V）;c）将被校衰减器接入测试系统，并设置在OdB参考位置，记录下此时电压表上显示的被测信号的电压值V2（V）;d）按公式（3）计算被校衰减器衰减量为A,并将所得测量结果记录在附录A的表A.6中；e）重复b）到d）的操作步骤，分别进行逐频点校准，并将所得结果记录
22、在附录A的表A.6中。5.2.4电压驻波比a）按图4连接仪器；b）设置矢量网络分析仪的测量参数为S1,设置数据格式为VSWR,按被校衰减器的频率范围要求，设置扫描类型、频率、扫描点数、平均次数、中频带宽；c）进行全二端口校准；d）连接被校衰减器至矢量网络分析仪的两测试端口，分别对不同频率和不同衰减挡位的电压驻波比（Sn.Sz2）进行校准，并将测量结果记录在附录A的表A.7中。6校准结果表达射频与微波衰减器校准后，出具校准证书。校准证书至少应包含以下信息：a）标题：“校准证书”；b）实验室名称和地址；c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；d）证书的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识
23、；e）客户的名称和地址；f）被校对象的描述和明确标识；g）进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；h）如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；i）校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；j）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；k）校准环境的描述；1）校准结果及其测量不确定度的说明；m）对校准规范偏离的说明；n）校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识；0）校准结果仅对被校对象有效的声明；P）未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。7复校时间间隔复校时间间隔由用户根据使用情况自行确定，推荐为1年。附录A原始记录
24、内页格式A.1外观及工作正懵性检查项目检查结果外观工作正常性衰A.2可变衰减器的衰减量（感应分压式衰减标准装置法）频率f标称值dBDoDi实测值A/dBA.3可变衰减器的衰减（衰减校准装法和测接收机法）频率f标称值dB实测值A/dBA.4可变衰减器的衰减（矢网络分析仪法）频率f标称值/dBA1A2实测值A/dB表A.5可变衰减器的衰减（电压表法）频率f标称值/dBV1V2实测值A/dB表A.6可变衰减器的固有衰减（固定衰减器的衰减）频率f实测值A/dB表A.7电压驻波比频率衰减量/dB衰减量/dB衰减量/dB端口1VSWR端口2VSWR端口1VSWR端口2VSWR端口1VSWR端口2VSWRf
25、if2附录校准证书内页格式*氏1可变衰减器的衰减频率f标称值dB实测值A/dBU(dB)(k=2)表B.2可变衰减器的固有衰减（固定衰凌器的衰减）频率f实测值A/dBU(dB)(k=2)B.3电压驻波比频率衰减量dB衰减量dB衰减量dB端口1VSWRU端口2VSWRU端口1VSWRU端口2VSWRU端口1VSWRU端口2VSWRUfif2柚附录C主要项目校准不确定度评定示例C.1可变衰减器的衰减量C.I.1测量接收机法C.1.1.1测量方法测量接收机法系统采用由测量接收机，直接测量可变衰减器的衰减量，校准框图如图C.1所示。以使用测量接收机FSMR对步进衰减器84908M的50GHz的衰减量进
26、行校准为例，进行不确定度评定。图C.1测量接收机法校准系统框图C.1.1.2不确定度来源经分析，不确定度来源有以下4项：(1)测量接收机引入的不确定度分量ui;(2)噪声与泄漏引入的不确定度分量uz;(3)失配引入的不确定度分量us;(4)测量重复性引入的不确定度分量U4oC.1.1.3标准不确定度评定C.1.1.3.1测量接收机引入的不确定度分量5根据仪器说明书，测量接收机的相对电平的线性度的最大允许误差为(0.015dB+0.005dB/10dB+0.005dB(O.015dB)/量程转换)，即当被校衰减量为IodB时，a=0.02dB(即a=0.46%),被校衰减量为60dB时，a=0.
27、045dB(BPa=1.04%),服从均匀分布，则标准不确定度为10dB时：U1=0.46%3027%;60dB时：u1=1.04%30.60%oC.1.1.3.2噪声与泄漏引入的不确定度分量th根据实验，被校衰减量为IodB时，该项数值忽略不计；当被校衰减量为60dB时，a=0.10JB(即a=2.33%),服从均匀分布，则：10dB时:U2=023%30.13%;60dB时：U2=233%31.34%0C.1.1.3.3失配引入的不确定度分量U3对于50GHZ频点，源端和负载端的电压驻波比均小于1.50,则源端和负载端的反射系数模值6=fl=o.2o被校衰减器的输入和输出电压驻波比均为1.
28、io,且衰减器刻度变化时，电压驻波比可认为不变。所以被校衰减器两个挡位刻度时的电压驻波比为:Sii=S,1=S2=S22=0.048零刻度时的起始衰减为0.1dB,则零刻度时的传输系数为S10-1产=0.9910dB时的传输系数为S2=SZ=10-*=10=0.316两个挡位刻度时的等效反射系数为IrZl，I11car上99X02E=一+11K=048+.0048xb2%O246Iilr1$1Mir1.A0.316,0.2八八r三S-r-r-0。48+i产00681-snFI.10.048X0.Z按照失配误差公式估计失配误差极限为Am8.69(Irl-F)F61+(S21-1S,z2|1(dB
29、)Am8.69(0.246-0.068)0.2+(0.048-0.048)0.2(dB)=0.309dB其分布为反正弦分布，包含因子k=e,所以由失配引入的标准不确定度ug=ak=0.309dB2=0.218dB,即ug=5.15%60dB时的传输系数为S2=S1=10-*=10-=0.001此时的等效反射系数为=j占E(A1.c表C.5电压驻波比测量重复性试验数据(50GHZ)测量次数衰减量10dB60dB11.121.1321.131.1431.121.1341.111.1351.141.1561.151.1471.141.1581.131.1391.151.14101.121.13A;1
30、.131.14S（八）1.4%0.8%所以由测量重复性引入的不确定度分量10dB时：U2=s(A0100.4%;60dB时：u2=s(A01003%o标准不确定度分量一览表见表C.6。表C6电压驻波比测量标准不确定度分量一览表序号不确定度分量不确定度来源评定方法分布k值标准不确定度1l矢量网络分析仪B均匀731.6%1.6%2U2测量重复性A0.4%0.3%C.2.1.4合成标准不确定度以上各不确定度分量不相关，合成标准不确定度为10dB时：Uo=u2+u71.7%;60dB时：ue=ui+u71.7%oC.2.1.5扩展不确定度取包含因子k=2,扩展不确定度为10dB时：U=kuo=3.4%
31、;60dB时：U=kuc=3.4%o附录D标网络分析仪法D.1可变衰减器的衰减量a）按图D.1连接仪器。I”餐型:命j图DJ标量网络分析仪法校准系统框图b）选择标量网络分析仪的测试通道为1,设置测量参数为B/R或A/R,设置数据格式为1.OgM（对数）。c）按被校衰减器的要求，设置信号源2的频率、点数、功率电平。d）设置标量网络分析仪的平均次数。e）连接功分器的输出端口至检波器的输入端口，进行频响校准。f）将被校衰减器设置在OdB参考位置，并接到功分器和标量网络分析仪A端口或B端口的检波器之间，记录下此时标量网络分析仪上的读数Al（dB）og）将被校衰减器设置在被校衰减量位置，记录下此时标量网
32、络分析仪上的读数A2（dB）,按公式（D.1）计算被校衰减器衰减量为A:A=A2-A1g）并将所得测量结果逐频点记录在附录A的表A.4中。h）重复本条款中的g）的操作步骤，分别对被校衰减器进行不同衰减量校准，并将所得结果记录在附录A的表A.4中。D.2可变衰减器的固有衰减（固定衰减器的衰减量）a）按图D.1连接仪器；b）选择标量网络分析仪的测试通道为1,设置测量参数为B/R或A/R,设置数据格式为1.ogM（对数）；c）按被校衰减器的频率范围要求，设置信号源1的频率、点数、功率电平；Cl）设置标量网络分析仪的平均次数；e）连接功分器的输出端口至检波器的输入端口，进行频响校准；f）将被校衰减器设
33、置在0dB参考位置，并接到功分器和标量网络分析仪A端口或B端口的检波器之间，记录下此时标量网络分析仪上的读数A（dB）,并记录在附录A的表A.6中。D.3电压驻波比a）按图D.2连接仪器。图D.2标量网络分析仪法校准电压驻波比框图b）选择标量网络分析仪测试通道为1,设置测量参数为B/R或A/R,设置数据格式为VSWR。C）按被校衰减器的频率范围要求，设置信号源1的频率、点数、功率电平。d）设置标量网络分析仪的平均次数。e）分别连接短路器、开路器至方向桥的测试端口，进行单端口校准。f）连接被校衰减器的1端口至方向桥的测试端口，连接一匹配负载至被校衰减器的2端口，分别对被校衰减器的每一衰减挡的1端口的电压驻波比（Su）进行校准，并将测量结果记录在附录A的表A.7中。g）连接被校衰减器的2端口至方向桥的测试端口，连接一匹配负载至被校衰减器进行校准，的1端口，分别对被校衰减器的每一衰减挡的2端口的电压驻波比（S2）并将测量结果记录在附录A的表A.7中。
