JJF 1886-2020 電場探頭校準(zhǔn)規(guī)范 高清晰版

中華人民共和國國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范0電場探頭校準(zhǔn)規(guī)范s6發(fā)布 6實(shí)施國家市場監(jiān)督管理總局 發(fā)布0電場探頭校準(zhǔn)規(guī)范cs

0歸 口 單 位:全國無線電計(jì)量技術(shù)委員主要起草單位:中國計(jì)量科學(xué)研究院參加起草單位:江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院福建省計(jì)量科學(xué)研究院本規(guī)范委托全國無線電計(jì)量技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)解釋本規(guī)范主要起草人:李大博中國計(jì)量科學(xué)研究院李渤中國計(jì)量科學(xué)研究院謝鳴中國計(jì)量科學(xué)研究院參加起草人:趙品彰江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院)肖娜麗福建省計(jì)量科學(xué)研究院)目 錄引言………………………

Ⅱ)1范圍……………………2引用文件………………3術(shù)語和定義……………1微橫電磁波小室……………………2吉赫茲橫電磁波小室………………3場地電壓駐波比……………………4各向同性……………4概述……………………5計(jì)量特性………………1電場強(qiáng)度……………2各向同性……………6校準(zhǔn)條件………………1環(huán)境條件……………2校準(zhǔn)用設(shè)備…………7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法…………………1校準(zhǔn)項(xiàng)目……………2校準(zhǔn)方法……………8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)…………9復(fù)校時(shí)間間隔…………

1)1)1)1)1)1)1)1)2)2)2)2)2)2)3)3)4)6)7)附錄A 原始記錄格式…………………

8)附錄B 校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式……………

)附錄C 主要項(xiàng)目校準(zhǔn)不確定度評(píng)定示例……………

)Ⅰ引 言)本規(guī)范參照E90z電磁場探頭和傳感器天線除測量不確定度評(píng)定與表示》)本規(guī)范參照E90z電磁場探頭和傳感器天線除測量不確定度評(píng)定與表示》編寫。外 校準(zhǔn)sg-m0]中的技術(shù)方法進(jìn)行編寫。本規(guī)范為首次發(fā)布。Ⅱ電場探頭校準(zhǔn)規(guī)范范圍本規(guī)范適用于頻率范圍08z電場探頭的校準(zhǔn)。引用文件[E390z電磁場探頭和傳感器天線除外)校準(zhǔn)cddsgm0。凡是注日期的引用文件

僅注日期的版本適用于本規(guī)范凡是不注日期的引用文件,其最新版本包括所有的修改單適用于本規(guī)范。術(shù)語和定義微橫電磁波小室cl微橫電磁波小室c,以下簡稱M)是經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的微小的橫電磁波小室其結(jié)構(gòu)對(duì)稱外殼是用螺釘擰緊的兩個(gè)鋁殼,內(nèi)部平板采用黃銅板M在頻率高達(dá)1z時(shí)仍可產(chǎn)生可計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng),用于校準(zhǔn)不超出其均勻區(qū)尺寸的足夠小的場探頭。吉赫茲橫電磁波小室cl吉赫茲橫電磁波小室c,以下簡稱M)由一個(gè)錐形、非對(duì)稱的矩形同軸線組成,類似于M的輸入部分被延長了的結(jié)構(gòu)。合理選擇橫截面尺寸使得沿小室長度的特性阻抗保持在0M具有比M更大的操作空間。場地電壓駐波比go場地電壓駐波比是在微波暗室內(nèi),將電場探頭放置在參考點(diǎn),沿著同一發(fā)射天線的主軸方向改變電場探頭的極化和位置,產(chǎn)生相同標(biāo)準(zhǔn)場的情況下,以電場探頭示值的最大分散性確定場地電壓駐波比。各向同性y各向同性表征的是場探頭隨測量角度變化的響應(yīng)

,與入射場的極化和傳播方向變化無關(guān)。各向同性是按照校準(zhǔn)要求改變場探頭方向時(shí),場探頭在恒定場強(qiáng)下的最高示值與最低示值的比值,通常以分貝表示。概述電場探頭通常由三個(gè)部分組成場傳感器、檢波器和高阻傳輸線基本結(jié)構(gòu)見圖。場傳感器用于探測空間中某一位置的場分量,檢波后的信號(hào)經(jīng)處理后可顯示場強(qiáng)數(shù)值。1圖1電場探頭的基本結(jié)構(gòu)電場探頭廣泛應(yīng)用于電磁兼容、通信、電力、航天航空、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的電磁場測量。計(jì)量特性電場強(qiáng)度頻率范圍01;電場強(qiáng)度范圍3m0;最大允許誤差:;頻率范圍

18z不包含1電場強(qiáng)度范圍30;最大允許誤差:。各向同性最大允許誤差校準(zhǔn)條件環(huán)境條件

:。)環(huán)境溫度℃;)相對(duì)濕度:0;)電源要求));其他:無影響儀器正常工作的電磁干擾及機(jī)械振動(dòng)。校準(zhǔn)用設(shè)備信號(hào)發(fā)生器頻率范圍08;輸出功率:不小于頻率最大允許誤差:5。功率放大器頻率范圍08;輸出功率:0W;諧波抑制:。定向耦合器頻率范圍08;)耦合系數(shù);方向性:;電壓駐波比:。2功率計(jì)頻率范圍08;功率測量范圍:m電壓駐波比:;功率測量最大允許誤差:。微橫電磁波小室M)01;時(shí)域分布阻抗01;端口電壓駐波比:;芯板與底板或頂板間的距離應(yīng)大于被校準(zhǔn)電場探頭直徑的3倍。衰減器頻率范圍01;衰減值:;端口電壓駐波比:。場強(qiáng)傳遞標(biāo)準(zhǔn)頻率范圍01場強(qiáng)測量范圍30;分辨力1;重復(fù)性:3;探頭尺寸:探頭直徑不大于M芯板和頂板之間高度的。吉赫茲橫電磁波小室M)頻率范圍01;端口電壓駐波比:;時(shí)域分布阻抗;芯板與底板或頂板間的距離應(yīng)大于場強(qiáng)傳遞標(biāo)準(zhǔn)以及被校準(zhǔn)電場探頭直徑的3倍。微波暗室頻率范圍08;內(nèi)部最小尺寸4m長)2m寬)2m高場地電壓駐波比:B測量方法參見附錄。標(biāo)準(zhǔn)增益喇叭天線頻率范圍18;增益:;電壓駐波比:。校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)項(xiàng)目外觀及工作正常性檢查;3電場強(qiáng)度;各向同性。校準(zhǔn)方法外觀及工作正常性檢查被校電場探頭的外觀應(yīng)完好無損,各開關(guān)、按鍵、連接器等工作正常,不應(yīng)有影響電氣性能的機(jī)械損傷。被校電場探頭配套附件齊全。按技術(shù)說明書規(guī)定時(shí)間對(duì)讀出裝置和數(shù)據(jù)處理顯示單元預(yù)熱,預(yù)熱后應(yīng)顯示正常。具有自校準(zhǔn)功能的讀出裝置和數(shù)據(jù)處理顯示單元,運(yùn)行自校準(zhǔn)功能,并應(yīng)顯示正常。將檢查結(jié)果記錄在附錄A表1中。電場強(qiáng)度M法適用于01M能夠產(chǎn)生可計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng),利用場強(qiáng)傳遞標(biāo)準(zhǔn)將M內(nèi)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)場傳遞至M。按圖2連接儀器設(shè)備,組成M校準(zhǔn)系統(tǒng)。所有儀器設(shè)備通電,按技術(shù)說明書規(guī)定時(shí)間預(yù)熱。圖2M校準(zhǔn)原理圖將場強(qiáng)傳遞標(biāo)準(zhǔn)放置到M底板或頂板)到芯板間的中心位置,即參考點(diǎn)位置。設(shè)置電場探頭為開關(guān)開啟的工作狀態(tài)。設(shè)定信號(hào)發(fā)生器頻率為校準(zhǔn)頻率點(diǎn),并記錄在附錄A表2中。調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的輸出電平和功率放大器的增益,使得M參考點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)電場強(qiáng)度值,該值可通過式)得到。式中:

E=00fdr

)E參考點(diǎn)處的標(biāo)準(zhǔn)電場強(qiáng)度;0M的時(shí)域阻抗實(shí)部;0功率計(jì)顯示的功率示值,W;f衰減器的衰減量;d芯板距離底板或頂板)的高度,;場地電壓駐波比修正因子,一般情況下取保守值。將此時(shí)功率計(jì)示值、標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng)值和場強(qiáng)傳遞標(biāo)準(zhǔn)示值記錄在附錄A表2中。按圖3連接儀器預(yù)熱,組成M工作標(biāo)準(zhǔn)。4圖3M法校準(zhǔn)原理圖將場強(qiáng)傳遞標(biāo)準(zhǔn)的電場探頭如圖3所示放置到M中參考點(diǎn)位置。設(shè)定信號(hào)發(fā)生器頻率為校準(zhǔn)頻率點(diǎn)。調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的輸出電平和功率放大器的增益使得場強(qiáng)傳遞標(biāo)準(zhǔn)示值與中的值相同,將此時(shí)功率計(jì)示值記錄在附錄A表2中。將場強(qiáng)傳遞標(biāo)準(zhǔn)的電場探頭從M中取出,將被校電場探頭幾何中心放置在相同位置,調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的輸出電平和功率放大器的增益使功率計(jì)示值達(dá)到的值,將此時(shí)被校電場探頭示值記錄在附錄A表2中。由式)計(jì)算校準(zhǔn)因子,并將其記錄在附錄A表2中。式中:

CP )C校準(zhǔn)因子;E參考點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng)值;P被校電場探頭示值。微波暗室法適用于18z頻段。按圖4連接儀器,組成校準(zhǔn)系統(tǒng)。將儀器設(shè)備通電,按技術(shù)說明書規(guī)定時(shí)間預(yù)熱。圖4微波暗室內(nèi)用標(biāo)準(zhǔn)增益喇叭天線作發(fā)射天線法校準(zhǔn)原理圖將被校電場探頭幾何中心放置到微波暗室內(nèi)發(fā)射天線主軸上的參考點(diǎn)位置,且保證探頭手柄與電場矢量和傳播矢量方向垂直。設(shè)置電場探頭為開關(guān)開啟的工作狀態(tài)。設(shè)定信號(hào)發(fā)生器頻率為校準(zhǔn)頻率點(diǎn),并記錄在附錄A表3中。g2調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的輸出電平和功率放大器的增益,使得參考點(diǎn)位置電場強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)電場強(qiáng)度值,該值可通過式)得到。將此時(shí)功率計(jì)示值、標(biāo)準(zhǔn)電場強(qiáng)度值和被校電場探頭示值記錄在附錄g2E= )5式中:E參考點(diǎn)的電場強(qiáng)度;自由空間的波阻抗7;饋入發(fā)射天線的凈功率,W;g參考點(diǎn)處發(fā)射天線的增益;d從發(fā)射天線到參考點(diǎn)的距離,。由式)計(jì)算校準(zhǔn)因子,并將其記錄在附錄A表3中。各向同性將1)或2中的)的電場探頭放置在參考點(diǎn),調(diào)整電場探頭方向,使其一個(gè)場傳感器與入射電場矢量方向相同,可以通過將電場探頭手柄沿立方體的對(duì)角線放置實(shí)現(xiàn),如圖5所示。如果制造商并未明確描述場傳感器的方位,則應(yīng)選擇和記錄能夠反映電場探頭日常使用中各向同性的軸作為旋轉(zhuǎn)軸。圖5基于三個(gè)正交傳感器的電場探頭各向同性校準(zhǔn)布置重復(fù)1中的)和)或者2中)和將校準(zhǔn)頻率點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng)值記錄在附錄A表4中。將電場探頭圍繞旋轉(zhuǎn)軸以最大旋轉(zhuǎn)步進(jìn)不大于進(jìn)行旋轉(zhuǎn),得到一組探頭響應(yīng)示值。將所有電場探頭響應(yīng)示值記錄在附錄A表4中。找出最大、最小響應(yīng)示值,記錄在附錄A表4中。電場探頭的各向同性用式)計(jì)算,將A的值記錄在附錄A表4中。A=g

x

)式中:A電場探頭各向同性

0

nx電場探頭響應(yīng)示值最大值;n電場探頭響應(yīng)示值最小值。改變校準(zhǔn)頻率點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng)值,重復(fù))到直至完成所有預(yù)設(shè)置,可得到電場探頭不同頻率點(diǎn)的各向同性。校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)電場探頭校準(zhǔn)后,出具校準(zhǔn)證書,校準(zhǔn)證書至少應(yīng)包含以下信息:標(biāo)題:校準(zhǔn)證書;實(shí)驗(yàn)室名稱和地址;6進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同證書的唯一性標(biāo)識(shí)如編號(hào)每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識(shí);客戶的名稱和地址;被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí);進(jìn)行校準(zhǔn)的日期,如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)說明被校對(duì)象的接收日期;如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)對(duì)被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說明;校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí),包括名稱及代號(hào);本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;校準(zhǔn)環(huán)境的描述;校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明;對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明;校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí);校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明;未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書的聲明。復(fù)校時(shí)間間隔復(fù)校時(shí)間間隔由用戶根據(jù)使用情況自行確定,推薦為1年。7附錄A原始記錄格式表1外觀及工作正常性檢查項(xiàng)目檢查結(jié)果外觀工作正常性表2M小室法數(shù)據(jù)記錄表格頻率MHz芯板距離底板或頂板)的高度dm衰減器的衰減量A時(shí)域阻抗實(shí)部Z0ΩM小室功率計(jì)示值W標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng)值V/m場強(qiáng)傳遞標(biāo)準(zhǔn)示值V/mGTEM小室功率計(jì)示值W電場探頭示值V/m校準(zhǔn)因子不確定度U)dB0000?00表3微波暗室內(nèi)用標(biāo)準(zhǔn)增益喇叭天線作發(fā)射天線法數(shù)據(jù)記錄表格頻率GHz發(fā)射天線到參考點(diǎn)的距離m天線增益dB功率計(jì)示值W標(biāo)準(zhǔn)電場強(qiáng)度值V/m電場探頭示值V/m校準(zhǔn)因子不確定度U)dB1GHz2GHz?8z8表4電場探頭各向同性響應(yīng)數(shù)據(jù)記錄表格頻率GHz標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng)值V/m相對(duì)起始位置的角度)電場探頭響應(yīng)示值V/m不確定度U)dB8005050?05050最大響應(yīng)示值Ex: 最小響應(yīng)示值En: 各向同性: ± 9附錄B表表1電場強(qiáng)度表2各向同性頻率MHz標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng)值V/m電場探頭示值V/m校準(zhǔn)因子不確定度U頻率MHz標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng)值V/m各向同性dB不確定度U0附錄C主要項(xiàng)目校準(zhǔn)不確定度評(píng)定示例電場強(qiáng)度M法不確定度評(píng)定測量模型M方法適用于01z頻率范圍Ml與Ml不同,雖然M的內(nèi)部場強(qiáng)不能夠精確計(jì)算,但場強(qiáng)大小可以控制且穩(wěn)定M通常適用于0z以下頻段,但經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的M在頻率高達(dá)1z時(shí)仍可產(chǎn)生可計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng),可作為場強(qiáng)參考標(biāo)準(zhǔn)用于校準(zhǔn)不超出其均勻區(qū)尺寸的足夠小的場探頭或者場傳感器該場探頭與配套測量系統(tǒng)一起構(gòu)成場強(qiáng)傳遞標(biāo)準(zhǔn),可以將場強(qiáng)量值傳遞到具有更大校準(zhǔn)空間的場強(qiáng)工作標(biāo)準(zhǔn)M內(nèi),因此利用M可以建立標(biāo)準(zhǔn)場校準(zhǔn)電場探頭。依據(jù)校準(zhǔn)原理M法測量模型如式式中:

E=00fdr

)EM內(nèi)某校準(zhǔn)點(diǎn)處的標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng);0M的特性阻抗實(shí)部,其值為0;0與M連接的功率計(jì)顯示示值,W;f衰減器連接M和功率計(jì))的衰減因子;d芯板距離底板或頂板)的高度,;R修正因子,一般情況下取保守值。不確定度來源及相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式根據(jù)式引入的不確定度分量來源包括:M阻抗特性引入的相對(duì)不確定度功率測量在M內(nèi))引入的相對(duì)不確定度衰減在M內(nèi))測量引入相對(duì)不確定度分量fM芯板與頂板間距的相對(duì)不確定度M端口反射引入的相對(duì)不確定度。經(jīng)分析,上述各分量之間彼此不相關(guān),采用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成方法得:E+)+) )由于在測量過程中一些其他非理想因素的影響,引入的不確定度分量包括:場強(qiáng)傳遞標(biāo)準(zhǔn)引入的相對(duì)不確定度分量M內(nèi)由測試區(qū)域場強(qiáng)不均勻引入的相對(duì)不確定度M內(nèi)由方向性引入的相對(duì)不確定度1M內(nèi)測試區(qū)域阻抗偏離0Ω導(dǎo)致的相對(duì)不確定度溫度變化引入的相對(duì)不確定度功率測量在M內(nèi))引入的相對(duì)不確定度測量重復(fù)性引入的相對(duì)不確定度。不確定度計(jì)算 , / 。下面以0z頻率點(diǎn)0Vm左右標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng)值為例闡述M阻抗特性引入的相對(duì)不確定度)0表示M中探頭位置處的分布特性阻抗,其大小與M中的駐波相關(guān),由于M的長度很短,對(duì)其精密測量存在一定困難。因此在這里僅將它作為電壓向功率轉(zhuǎn)換的一個(gè)內(nèi)部常量,所有的電壓偏差已經(jīng)被參數(shù)修正,所以此項(xiàng)不確定度暫且忽略。功率測量在M內(nèi))引入的相對(duì)不確定度)功率計(jì)示值引入的相對(duì)不確定度f)

( z功率探頭校準(zhǔn)因子測量相對(duì)擴(kuò)展不確定度為lBk2 則fB功率探頭線性引入的相對(duì)不確定度)

( 0z功率探頭線性測量相對(duì)擴(kuò)展不確定度為lBk2 則) B ()c功率探頭與同軸精密衰減器間阻抗失配引入的相對(duì)不確定度lM同軸精密衰減器與功率探頭連接,兩者反射系數(shù)數(shù)據(jù)由校準(zhǔn)證書可知,在0z頻點(diǎn),衰減器端口反射系數(shù)為1,功率探頭端口反射系數(shù)為2,端口失配誤差可利用公式s12計(jì)算,取最大值得1B,屬于B類評(píng)定,服從反正弦分布,包含因子為2,則MB上述3個(gè)分量彼此互不相關(guān),靈敏系數(shù)均為因此,功率測量的合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度用下式計(jì)算:=fMB衰減在M內(nèi))測量引入相對(duì)不確定度分量f)連接M和功率計(jì)的同軸固定精密衰減器的衰減因子的校準(zhǔn)值和擴(kuò)展不確定度由校準(zhǔn)證書獲得,屬于B類不確定度,服從正態(tài)分布,包含因子為,則f。 ()M芯板與頂板間距的相對(duì)不確定度ldM芯板與頂板間距測量值d和不確定度來自于校準(zhǔn)證書

,服從正態(tài)d分布,包含概率為5時(shí),包含因子等于。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度=dB

端口反射引入的相對(duì)不確定度u

V )Ml

l,

r,在01校準(zhǔn)頻率范圍內(nèi)2

通過校準(zhǔn)證書得到最大的反射系數(shù)為8反射系數(shù)i分散區(qū)間的半寬a=,iiaia區(qū)間的概率=0,即全部落在此范圍中,服從均勻分布,則得=k=。場強(qiáng)傳遞標(biāo)準(zhǔn)引入的相對(duì)不確定度分量)傳遞場強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)探頭在M中的校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度影響由兩部分組成,分別是場強(qiáng)測量重復(fù)性R和探頭垂直定位誤差P且互不相關(guān)。場強(qiáng)測量重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度R)∑iki2i場強(qiáng)測量重復(fù)性的不確定度屬于A∑iki2i() () /uk

sk

8Vm實(shí)際測量中,采用多次測量的平均值作為測量結(jié)果的最佳估計(jì)值m。mRi)k1mm=電場探頭垂直定位誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度P)此項(xiàng)不確定度屬于A類,接近正態(tài)分布在重復(fù)性條件下將探頭偏離中心上下兩個(gè)極限位置進(jìn)行兩次獨(dú)立觀測,計(jì)算結(jié)果中的最大值與最小值之差R稱為極差其單次測量結(jié)果的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差可用極差公式近似評(píng)定進(jìn)行6次獨(dú)立觀測極差系數(shù)C3,垂直定位誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度P為:CPR5mC1R2+1R2+2P222=22==。M內(nèi)由測試區(qū)域場強(qiáng)不均勻引起的相對(duì)不確定度)根據(jù)常見被校準(zhǔn)電場探頭的尺寸,校準(zhǔn)測量區(qū)域定為mmm的正方體,選取正方體的8個(gè)邊角6個(gè)面的中心以及正方體中心共5個(gè)點(diǎn)作為測量位置。記錄所有位置處場強(qiáng)測量儀的示值,以中心點(diǎn)為參考點(diǎn)0,其他4個(gè)點(diǎn)中尋找偏離中心值最大電場探頭示值Ex記錄下來,利用式)計(jì)算出最大誤差。S=Ex0E0表1由測試區(qū)域場強(qiáng)不均勻引入的相對(duì)不確定度表

)頻率MHz參考點(diǎn)場強(qiáng)V/m偏離參考值的最大值V/m最大相對(duì)誤差dB包含因子相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度dB0123373M內(nèi)由方向性引入的相對(duì)不確定度)該不確定度考慮的是由于電場探頭三個(gè)軸向定位誤差引入的不確定度。

定位誤差主要由兩種情況引起,第一種是使用鋼卷尺測量電場探頭幾何中心高度,此高度誤差限可控制在5m以內(nèi);第二種是探頭角度定位誤差,該項(xiàng)誤差可以通過測量將其控制在以內(nèi),根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以得到兩種情況引入的最大場強(qiáng)偏差。表2Ml內(nèi)方向性引入的相對(duì)不確定度表頻率MHz場強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)值V/m最大場強(qiáng)偏差值V/m相對(duì)誤差dB包含因子相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度dB077930M內(nèi)測試區(qū)域阻抗偏離0Ω導(dǎo)致的相對(duì)不確定度)使用R時(shí)域反射計(jì)同時(shí)對(duì)精密同軸空氣線和M進(jìn)行校準(zhǔn),在電場探頭校準(zhǔn)區(qū)域M特性阻抗相對(duì)于精密同軸空氣線的最大偏差為4,阻抗最大相對(duì)誤差為,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為/。根據(jù)精密同軸空氣線的技術(shù)指標(biāo),其特性阻抗為02,用對(duì)數(shù)表示的相對(duì)誤差為g)1,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為1/3=。小室內(nèi)測量區(qū)域阻抗偏離0Ω導(dǎo)致的相對(duì)不確定度=22。 ( )溫度變化引入的相對(duì)不確定度lp對(duì)場強(qiáng)傳遞標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定期校準(zhǔn),并將溫度修正系數(shù)輸入系統(tǒng)用以修正溫度帶來的影響。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),環(huán)境溫度變化引入的相對(duì)不確定度不超過。功率測量在M內(nèi))引入的相對(duì)不確定度)功率測量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度是由功率測量頻率響應(yīng)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度f、功率測量線性相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度以及功率探頭與雙定向耦合器間阻抗失配的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度M這3個(gè)分量的合成。功率測量頻率響應(yīng)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度f和功率測量線性相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度均來自校準(zhǔn)證書,正態(tài)分布,包含概率為5時(shí),包含因子為,則得fB阻抗失配引起的相對(duì)不確定度M分兩項(xiàng),第一項(xiàng)是M與雙定向耦合器功率輸出端口2之間的阻抗失配,第二項(xiàng)是功率探頭與雙定向耦合器前向功率監(jiān)測端口3間的阻抗失配。雙定向耦合器與M間的失配相對(duì)不確定度為:MM=)B雙定向耦合器正向功率監(jiān)測端口

2與功率探頭間的失配相對(duì)不確定度為:2M=)B24其中Γs為源反射系數(shù);Γl為負(fù)載反射系數(shù)。失配的相對(duì)不確定度為:M=MMMB則功率測量的相對(duì)不確定度為:=fMB測量重復(fù)性引入的相對(duì)不確定度)利用同一個(gè)電場探頭在00m左右標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng)下重復(fù)測量0次,得到平均場強(qiáng)值為0,測量重復(fù)性引入的不確定度0m,相對(duì)不確定度B。相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度電場強(qiáng)度M法相對(duì)不確定度分量匯總表如表3所示。表3電場強(qiáng)度Ml法的相對(duì)不確定度匯總表頻率0)不確定度來源值dB分布包含因子靈敏系數(shù)i標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量dBM阻抗特性0均勻250功率測量在M內(nèi))3正態(tài)157衰減在M內(nèi))5正態(tài)154M芯板與頂板間距5正態(tài)1-11M端口反射8均勻2-19場強(qiáng)傳遞標(biāo)準(zhǔn)6正態(tài)116M測試區(qū)域場強(qiáng)不均勻3均勻2—7M方向性影響9均勻2—0Ml內(nèi)測區(qū)域阻抗偏離同軸空氣線特性阻抗引入0均勻2—0Ml特性抗最大偏差1均勻2—2溫度變化0正態(tài)1—0功率測量在M內(nèi))9正態(tài)1—9測量重復(fù)性1正態(tài)1—1以上各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量互不相關(guān),相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:E≈B5擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,相對(duì)擴(kuò)展不確定度為:lEBk)電場強(qiáng)度微波暗室法不確定度評(píng)定測量模型1如果利用定向耦合器計(jì)算饋入到發(fā)射天線的凈功率的連接如圖1所示,到喇叭天線的凈功率可以用式)計(jì)算:1

則饋入式中:

t0M311M2 )功率計(jì)探頭示值;0功率探頭示值線性的修正因子1定向耦合器的耦合系數(shù);1定向耦合器輸出端2和輸入端1間的插入損耗;11LGΓ2M3和M2端口3和端口2的失配因子,可以用式11LGΓ2M=其中為負(fù)載反射系數(shù)為源反射系數(shù)。

)圖1定向耦合器與喇叭天線連接示意圖2g· · · · · ·P C Mr 0 32g· · · · · ·P C Mr 0 311S M1 2E=

)式中:E參考點(diǎn)的電場強(qiáng)度;自由空間的波阻抗7;g參考點(diǎn)處發(fā)射天線的增益;d從發(fā)射天線到參考點(diǎn)的距離,;功率計(jì)探頭示值,W;0功率探頭示值線性的修正因子;M3定向耦合器端口3的失配因子;1定向耦合器的耦合系數(shù);1定向耦合器的插入損耗;M2定向耦合器端口2的失配因子。6不確定度來源及相對(duì)合成不確定度計(jì)算公式依據(jù)式)分析,引入的不確定度分量來源包括:標(biāo)準(zhǔn)增益喇叭天線增益測量引入的相對(duì)不確定度發(fā)射天線口面到參考點(diǎn)的距離引入的相對(duì)不確定度功率計(jì)示值引入的相對(duì)不確定度功率探頭線性引入的相對(duì)不確定度定向耦合器耦合端口連接處的失配引入的相對(duì)不確定度M定向耦合器耦合系數(shù)校準(zhǔn)引入的相對(duì)不確定度定向耦合器插入損耗校準(zhǔn)引入的相對(duì)不確定度定向耦合器輸出端口連接處的失配引入的相對(duì)不確定度M經(jīng)分析,上述各分量之間彼此不相關(guān),采用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成方法得:E+)M+)M) )由于在測量過程中一些其他非理想因素的影響,引用的不確定度分量包括:間距測量引入的相對(duì)不確定度對(duì)準(zhǔn)測量引入的相對(duì)不確定度殘余地面反射引入的相對(duì)不確定度同軸電纜發(fā)熱引入的相對(duì)不確定度m同軸電纜繞曲引入的相對(duì)不確定度多路徑反射引入的相對(duì)不確定度R探頭固定設(shè)備引入的相對(duì)不確定度測量重復(fù)性引入的相對(duì)不確定度。不確定度計(jì)算以8z頻率點(diǎn)0m左右場強(qiáng)值為例進(jìn)行不確定度評(píng)定計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)增益喇叭天線增益測量引入的相對(duì)不確定度)在8頻點(diǎn),標(biāo)準(zhǔn)增益喇叭天線增益測量的擴(kuò)展不確定度為得B ()發(fā)射天線口面到參考點(diǎn)的距離引入的相對(duì)不確定度ld使用激光測距儀測量天線口面到探頭中心的距離校準(zhǔn)證書給出校準(zhǔn)系數(shù)為0,校準(zhǔn)系數(shù)的擴(kuò)展不確定度為3?？紤]到實(shí)際使用時(shí),無法精準(zhǔn)定位電場探頭幾何中心,估計(jì)距離測量值的誤差限為,服從均勻分布,則8z距離測量的最大允許誤差為=,服從均勻分布,則。

3功率計(jì)示值引入的相對(duì)不確定度

)8z功率探頭校準(zhǔn)因子測量擴(kuò)展不確定度為則7B功率探頭線性引入的相對(duì)不確定度) ( ,8z功率探頭線性測量擴(kuò)展不確定度為B2 則B ( )定向耦合器耦合端口連接處的失配引入的相對(duì)不確定度lM3定向耦合器耦合端口與功率探頭連接兩者反射系數(shù)數(shù)據(jù)由校準(zhǔn)證書可知在8z頻點(diǎn),耦合器耦合端口反射系數(shù)為1,功率探頭端口反射系數(shù)為2,端口失配誤差得1=,服從反正弦分布,則MB定向耦合器耦合系數(shù)校準(zhǔn)引入的相對(duì)不確定度)由校準(zhǔn)證書可知,定向耦合器8z頻點(diǎn)耦合系數(shù)校準(zhǔn)擴(kuò)展不確定度為B則

( ) /l1BB( )定向耦合器插入損耗校準(zhǔn)引入的相對(duì)不確定度l1由校準(zhǔn)證書可知,定向耦合器8z頻點(diǎn)插入損耗校準(zhǔn)擴(kuò)展不確定度為B則

( ) /l1BB ( )定向耦合器輸出端口連接處的失配引入的相對(duì)不確定度lM2定向耦合器輸出端口與標(biāo)準(zhǔn)增益喇叭天線連接兩者反射系數(shù)數(shù)據(jù)由校準(zhǔn)證書可知,在8z頻點(diǎn),耦合器輸出端口反射系數(shù)為1,天線饋入端口反射系數(shù)為2,端口失配誤差得1=B,服從反正弦分布,則MB間距測量引入的相對(duì)不確定度)發(fā)射天線饋入相同凈功率的情況下,該不確定度是通過測量被校探頭放置在發(fā)射天線主軸上與參考點(diǎn)間距m的場強(qiáng)值與參考點(diǎn)處的場強(qiáng)值間的最大偏差來獲得。最大偏差為,服從均勻分布,則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為==

對(duì)準(zhǔn)測量引入的相對(duì)不確定度uδ )校準(zhǔn)電場探頭時(shí)被校探頭放置偏離發(fā)射喇叭天線軸線將引入不確定度0 ,校準(zhǔn)電場探頭時(shí)被校探頭放置偏離發(fā)射喇叭天線軸線將引入不確定度

l

g

。該不確定度可以通過測量被校探頭位于與發(fā)射天線主軸垂直面上垂直地面和平行地面兩個(gè)方向上偏移m與參考點(diǎn)處的最大偏差獲得。最大偏差分別為6B和,服從均勻分布,則兩種情況相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為1=62=02=82=9B。則2+2= 2122+2殘余地面反射引入的相對(duì)不確定度)盡管電場強(qiáng)度校準(zhǔn)系統(tǒng)和被校探頭均放在全電波暗室內(nèi)

=。,理想情況下暗室內(nèi)各個(gè)面的反射很小,可比擬自由空間。實(shí)際校準(zhǔn)時(shí),被校電場探頭除了接受來自發(fā)射天線的直射波外,還有來自地面以及其他面的反射波。評(píng)價(jià)由殘余地面反射引入的不確定度的具8體做法:保持參考點(diǎn)處的標(biāo)準(zhǔn)場不變的情況下,將吸波材料放在發(fā)射喇叭天線與被校探頭之間的地面上,在幾個(gè)不同位置上放置吸波材料,參考點(diǎn)處電場探頭的示值幾乎沒有變化,因此,忽略此項(xiàng)誤差引入的不確定度。同軸電纜發(fā)熱引入的相對(duì)不確定度m)發(fā)射喇叭天線通常需要饋入較大功率信號(hào),若發(fā)射天線和定向耦合器間用低損耗電纜連接,電纜發(fā)熱會(huì)產(chǎn)生一定的能量損耗,此項(xiàng)不確定度需要評(píng)估。由于校準(zhǔn)系統(tǒng)中定向耦合器輸出端口直接與發(fā)射喇叭天線相連,則有效避免了同軸電纜發(fā)熱引入的不確定度。同軸電纜繞曲引入的相對(duì)不確定度)同,由于定向耦合器直接與發(fā)射喇叭天線相連,避免了因同軸電纜繞曲帶來的影響。多路徑反射引入的相對(duì)不確定度R) 。 —多路徑反射不確定度可以