噪聲參數是微波無線電領域中一個很重要的參數。一般來說,噪聲是有害的,它幹擾甚至淹沒有用的信(xìn)號,致使通(tōng)信中斷或者根本無(wú)法辨識目標信號。為了減小或衡量噪聲對無線電通信的影(yǐng)響,以適應通信技術的發展,長期以來,人(rén)們(men)對噪聲所(suǒ)涉及問題進(jìn)行了廣泛(fàn)研究,建立了一套衡量係統或器件噪聲大小的(de)參數(shù)體係。在這些參數中,噪聲係數發揮舉足輕重的作用。噪聲係數分析儀是一種采用Y係數法的噪聲(shēng)功率接收機(jī),用(yòng)於測量元器件、部件和係統的噪聲(shēng)係數(shù)和增益等。
到目前為止,國內使用的各種噪聲係數(shù)分析(xī)儀已達數(shù)萬(wàn)台,其頻率上限大部分是26.5GHz,通(tōng)過擴頻件最高頻率可(kě)達110GHz。原(yuán)有的(de)計量技術規範,如JJG839-1993《噪聲係數測試(shì)儀(指針式)檢定規程》、JJG(YD)(020-1993《噪聲係數測試儀檢定規程(部門)》以及JJG(電子)15001-1987《HP8970A型(xíng)噪聲係數儀檢(jiǎn)定規程》已經無法(fǎ)滿足(zú)計量檢(jiǎn)定需求(qiú),因而迫切需要修改(gǎi)有(yǒu)關的計量技術規範,以適應各種型號測量(liàng)需求。
近年來,噪聲係數測量儀器種類越來越多,國(guó)防軍工(gōng)研製與生產單位引進了相應的測量儀器,在技術指標的驗收、校準/檢定時需要有(yǒu)針對性的校準規(guī)範。為了解決計量單位急(jí)需的問題、統一規範計量檢定方法,國家質檢總局、全國無線電技術委員會於2013年下達了《噪聲係數分析儀校準(zhǔn)規範》的編製(zhì)任務。校準(zhǔn)規範(fàn)編製單位為航天科工集團二院二〇三所。JJF1460-2014《噪聲係數分析儀校準規範》於2014年4月21日由國家質檢總局批準,並自2014年10月21日起實施(shī)。
為了使該校準規(guī)範既具有先進性又具有通用性,所以,在確定校準方法的同時,既考慮了(le)先進(jìn)的方法和設(shè)備,又照顧到(dào)了(le)一般,在(zài)結合已有的成熟測試方法和各方麵經驗的同時,又要(yào)考(kǎo)慮各單位的實際情況,力求使該校準規範(fàn)科學、簡單並且文字精練。
JJF1460-2014編寫過程中,根據任(rèn)務要求,編製組成員(yuán)對該校準規範進行了大量的實驗工作(zuò),處(chù)理了大(dà)量數據(jù),認真研究了噪聲係數分析儀的測量方法,根據(jù)多年的(de)經驗積累,進行了係統的整理和分析(xī),並考慮各單位的實際情(qíng)況編製了該規程。
JJF1460-2014是(shì)在JJG839-1993、JJG (YD)020-1993以及JJG(電子)15001-1987的基礎上編寫的(de)。這些規程專用性強,不適用於儀器不斷升級發展(zhǎn)的需求。修改後(hòu)主要有以下變化:
1.計量特性
JJG(電子)15001-1987,輸入頻率範圍(wéi):10MHz~1600MHz,針對的儀器主要是HP8970A型噪聲係數分析儀,規程專用性很強,不適用於儀器不斷升級(jí)發展的需求,修改後最高頻率提升到40GHz,滿足了國內在8mm頻段噪聲係數測(cè)量的需求(qiú); 輸入駐波(bō)範圍由原(yuán)來的SWR<1.7擴展到SWR<2.3(反射係數(shù)模值0~0.4);本機噪聲係數(shù)範(fàn)圍由<7dB+0.03dB/MHz,擴展到<13dB
2.頻率調諧準(zhǔn)確度
相對於JJG(電子)15001-1987、JJG(YD)020-1993、JJG839-1993,將頻率調諧準確度的校準(zhǔn)方法進行了歸類(lèi),給(gěi)出了(le)3種(zhǒng)校準方法,以適應不同類型噪聲係數分析儀(yí)檢測需求。其中,信號源掃頻法作為推薦方法,適用範(fàn)圍最廣。噪聲係數分析儀掃頻法(fǎ)適用於安(ān)捷倫N8973/4/5係列。信號源3dB適用於接收頻率準確度不高的儀器。
3.噪聲係數
JJF1460-2014在噪聲係數校準項目中提供了3種校準方法:步進衰(shuāi)減器法、功(gōng)率計法和儀器比較法。步進衰減器法(fǎ)利用衰減器高準確度的衰減值校準噪(zào)聲係數分析儀檢(jiǎn)波器(qì)的線性度,操作簡(jiǎn)單、建立成本相對較低,可以得到噪聲係數為整數的標準值,有利於使用者(zhě)查看(kàn)儀器誤差。功率計法是利用功率計良好的(de)線性度校準噪聲係數分(fèn)析儀檢波器的線性度,充分利用實驗室(shì)內的通用儀(yí)器,並且易於程控。儀器比較法是(shì)針對噪聲係數測量在非專用儀器上普(pǔ)及應用(yòng)的趨(qū)勢而編寫的校準(zhǔn)方法。由於一些儀器為(wéi)了達到測量噪聲係數的功能,采取了一些非傳統的測量方法,因此,校準方法(fǎ)采用(yòng)比較(jiào)測量值的方法來校準該儀器測量噪聲係數的功(gōng)能(néng)。
4.刪除簡化項目
隨著技(jì)術的進(jìn)步和儀器(qì)水平(píng)的提高,很多測(cè)試方法不再適用,因而JJF1460-2014刪除簡化了(le)部分(fèn)校準項目,並將校準使用的儀器更(gèng)新為目前通用的計量設備。輸(shū)入駐波測試項目中刪除測量線(xiàn)測量電壓駐波比的方法;刪除了假響應測試(shì)項目。
1.校準方法選擇
校準(zhǔn)噪聲係(xì)數(shù)分析儀時,因儀器種類繁多,且噪聲係數分(fèn)析儀(yí)多為綜合性儀器,需要校準的項目也較多,因此,在校準過程中,應根據不同儀器的技術要求選擇簡單、準確、可行(háng)的校準方法。並(bìng)依據校準方法要求選擇(zé)相應滿(mǎn)足要求的標(biāo)準器。如在頻(pín)率(lǜ)調諧準確度項目校準中,HP8970A係列的噪聲係(xì)數分析儀頻率準確度較差,可以(yǐ)采用信號源3dB方(fāng)法進(jìn)行校準,節省時間。
2.校準過程處理
JJF1460-2014針對(duì)各個校準項目有不同的方(fāng)法選擇,每種方法的校準過程(chéng)不同,所使用過程中,應注意各方法的操(cāo)作要求,力求能夠(gòu)使操作(zuò)流程順利進行,達到校準目(mù)的。同時校準(zhǔn)中針對不同(tóng)的(de)校(xiào)準對象,規範中的操作流程也許有不(bú)完善的地方,應依據儀器的技術說明進行安全、有序地操作,確保儀器安全和校準結果的可靠。
3.不確定度評定(dìng)
JJF1460-2014中隻給出了(le)部分校準項目的不確定度分析示例,僅是起草者給出的一種測量不確定(dìng)度的評(píng)定(dìng)思路,不是唯一評定方法,也不一定適合所有測量過程(chéng)。每次測量校準中,接收人員應具體問題具體分析,慎重考慮(lǜ)不同校準方法的因素,借鑒給出的不確定度評定示例,合理進行測量結果的不確定度分析。
注:作者為JJF1460-2014的主要起草人。
來源:中國計量雜誌(zhì)
作者 航天科工(gōng)集團二院二〇三所 陳晉龍
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