《波導(dǎo)噪聲發(fā)生器校準(zhǔn)規(guī)范》

中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范

JJFXXXX-XXXX

波導(dǎo)噪聲發(fā)生器校準(zhǔn)規(guī)范

CalibrationSpecificationforWaveguideNoiseGenerators

（征求意見稿）

202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實(shí)施

國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布

JJFXXXX-202X

波導(dǎo)噪聲發(fā)生器校準(zhǔn)規(guī)范

1范圍

本規(guī)范規(guī)定了波導(dǎo)噪聲發(fā)生器的校準(zhǔn)項(xiàng)目、校準(zhǔn)條件、校準(zhǔn)方法、校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)、復(fù)

校時(shí)間間隔等，適用于頻率范圍為1GHz～110GHz波導(dǎo)噪聲發(fā)生器的校準(zhǔn)。

2引用文件

JJF1442-2014寬帶同軸噪聲發(fā)生器校準(zhǔn)規(guī)范

凡是注日期的應(yīng)用文件，僅是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。

3概述

波導(dǎo)噪聲發(fā)生器由噪聲產(chǎn)生器件和匹配或隔離網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，常見的波導(dǎo)噪聲發(fā)生器件有

雪崩二極管、氣體放電管等。波導(dǎo)噪聲發(fā)生器主要用于測(cè)量放大器、混頻器和接收機(jī)等器

件和儀器設(shè)備的噪聲系數(shù)，其超噪比需要通過校準(zhǔn)給出。

4計(jì)量特性

4.1頻率范圍

（1～110）GHz

4.2超噪比

（1～30）dB

4.3電壓駐波比

≤1.5

5校準(zhǔn)條件

5.1環(huán)境條件

a)環(huán)境溫度：23C5C；

b)相對(duì)濕度：20%～80%；

c)供電電源：220V（110%）V，（50Hz1）Hz；

d)其它：周圍無影響校準(zhǔn)正常工作的機(jī)械振動(dòng)、電磁干擾和強(qiáng)氣流。

5.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其它設(shè)備

5.2.1標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)噪聲發(fā)生器

頻率范圍：（1～110）GHz；

超噪比：（1～30）dB；

電壓駐波比：≤1.8。

5.2.2噪聲校準(zhǔn)裝置

頻率范圍：（1～110）GHz；

超噪比范圍：（1～30）dB；

1

JJFXXXX-202X

本機(jī)噪聲系數(shù)：優(yōu)于15dB；

輸入端口駐波：優(yōu)于1.8；

分辨力：不大于0.01dB。

建議噪聲校準(zhǔn)裝置輸入端口根據(jù)本機(jī)噪聲系數(shù)大小合理連接一定隔離度（20dB～

40dB）隔離器以減少由噪聲源阻抗變化引起噪聲校準(zhǔn)裝置輸入噪聲系數(shù)的變化。

5.2.3矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀及相應(yīng)的波導(dǎo)校準(zhǔn)件

頻率范圍：（1～110）GHz；

電壓駐波比測(cè)量范圍：1～5

6校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

6.1校準(zhǔn)項(xiàng)目

校準(zhǔn)項(xiàng)目見表1。

表1校準(zhǔn)項(xiàng)目表

序號(hào)項(xiàng)目名稱條款

1外觀及工作正常性檢查6.2

2超噪比6.3

3電壓駐波比6.4

6.2外觀及工作正常性檢查

6.2.1被校波導(dǎo)噪聲發(fā)生器應(yīng)有使用說明書。

6.2.2被校波導(dǎo)噪聲發(fā)生器接頭處應(yīng)無變形，沒有影響電氣性能的機(jī)械損傷。

6.2.3被校波導(dǎo)噪聲發(fā)生器通過施加合適的驅(qū)動(dòng)電壓/電流可以正常輸出噪聲信號(hào)。

6.3超噪比

6.3.1校準(zhǔn)用設(shè)備按照規(guī)定預(yù)熱，無明確要求時(shí)建議預(yù)熱時(shí)間不少于1小時(shí)。

6.3.2如圖1連接設(shè)備。

ΓsMs

標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)噪聲發(fā)生器

Γr

噪聲校準(zhǔn)裝置

被校波導(dǎo)噪聲發(fā)生器

ΓuMu

圖1、超噪比校準(zhǔn)示意圖

圖中：

Ms：標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)噪聲發(fā)生器測(cè)量端面，

2

JJFXXXX-202X

Mu：被測(cè)波導(dǎo)噪聲發(fā)生器測(cè)量端面，

Γr：噪聲校準(zhǔn)裝置輸入端反射系數(shù)，

Γs：標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)噪聲發(fā)生器輸出端反射系數(shù)，

Γu：被校波導(dǎo)噪聲發(fā)生器輸出端反射系數(shù)。

6.3.3設(shè)置噪聲校準(zhǔn)裝置的測(cè)量頻率為f1GHz，如果噪聲校準(zhǔn)裝置的測(cè)量帶寬可調(diào)，設(shè)置

合適的測(cè)量帶寬和平均次數(shù)。

6.3.4連接標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)噪聲發(fā)生器至噪聲校準(zhǔn)裝置，測(cè)量其Y系數(shù)（或通過測(cè)量冷熱狀態(tài)下

的噪聲功率計(jì)算Y系數(shù)），記為Ys，在表A.2相應(yīng)位置記錄該數(shù)值。

6.3.5連接被校波導(dǎo)噪聲發(fā)生器至噪聲校準(zhǔn)裝置，測(cè)量其Y系數(shù)（或通過測(cè)量冷熱狀態(tài)下

的噪聲功率計(jì)算Y系數(shù)），記為Yu，在表A.2相應(yīng)位置記錄該數(shù)值。

6.3.6根據(jù)式（1）計(jì)算被校波導(dǎo)噪聲發(fā)生器的超噪比，記為ENRu，在A.2相應(yīng)位置記錄

該數(shù)值。

(1)

式中：

ENRs：標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)噪聲發(fā)生器超噪比，dB，

ENRu：被校波導(dǎo)噪聲發(fā)生器超噪比，dB。

6.3.7根據(jù)校準(zhǔn)頻點(diǎn)改變?cè)肼曅?zhǔn)裝置測(cè)量頻率，重復(fù)步驟6.3.4至6.3.6得到被校波導(dǎo)噪

聲發(fā)生器在其他頻率點(diǎn)的超噪比。

6.4電壓駐波比

6.4.1如圖2連接設(shè)備。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

測(cè)試端口

短路器1/4波長(zhǎng)偏置短路器負(fù)載被校波導(dǎo)噪聲發(fā)生器

圖2、電壓駐波比校準(zhǔn)示意圖

6.4.2設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量頻點(diǎn)為被校波導(dǎo)噪聲發(fā)生器的頻率點(diǎn)。

6.4.3在測(cè)試端口依次連接短路器、1/4波長(zhǎng)偏置短路器和負(fù)載完成單端口校準(zhǔn)。

6.4.4將被校波導(dǎo)噪聲發(fā)生器連接至網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試端口，分別在波導(dǎo)噪聲發(fā)生器斷電

狀態(tài)下測(cè)量相應(yīng)頻率點(diǎn)的電壓駐波比VSWRcold和通電狀態(tài)下測(cè)量相應(yīng)頻率點(diǎn)的電壓駐波

比VSWRhot，在表A.3相應(yīng)位置記錄測(cè)量值。

3

JJFXXXX-202X

7校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)

校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告應(yīng)至少包含以下信息：

a)標(biāo)題：“校準(zhǔn)證書”；

b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址；

c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)（如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同）；

d)證書的唯一性標(biāo)識(shí)（如編號(hào)），每頁(yè)及總頁(yè)數(shù)的標(biāo)識(shí)；

e)客戶的名稱和地址；

f)被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí)；

g)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；

h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性應(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；

i)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)；

j)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明；

k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述；

l)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說明；

m)對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明；

n)校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí)；

o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的說明；

p)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。

8復(fù)校時(shí)間間隔

波導(dǎo)噪聲發(fā)生器的復(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。

4

JJFXXXX-202X

附錄A

原始記錄格式

表A.1外觀檢查及工作正常性檢查

檢查項(xiàng)目結(jié)果

使用說明書

外觀

工作正常性

表A.2超噪比

頻率(GHz)ENRs(dB)YsYuENRu(dB)U(k=2)(dB)

f1

f2

f3

┆

fn

表A.3電壓駐波比

頻率(GHz)VSWRcoldU(k=2)VSWRhotU(k=2)

f1

f2

f3

┆

fn

5

JJFXXXX-202X

附錄B

校準(zhǔn)證書內(nèi)容格式

表B.1外觀檢查及工作正常性檢查

檢查項(xiàng)目結(jié)果

使用說明書

外觀

工作正常性

表B.2超噪比

頻率(GHz)ENRu(dB)U(k=2)(dB)

f1

f2

f3

┆

fn

表B.3電壓駐波比

頻率(GHz)VSWRcoldU(k=2)VSWRhotU(k=2)

f1

f2

f3

┆

fn

6

JJFXXXX-202X

附錄C

測(cè)量不確定度評(píng)定示例

C.1超噪比校準(zhǔn)的不確定度

本規(guī)范中超噪比的校準(zhǔn)方法和測(cè)量數(shù)學(xué)模型與《JJF1442-2014寬帶同軸噪聲發(fā)生器校準(zhǔn)規(guī)范》完

全一致，不確定度評(píng)定可參考JJF1442-2014附錄C.1。

C.2電壓駐波比校準(zhǔn)的不確定度

C.2.1測(cè)量模型

(1)

C.2.2不確定度來源

波導(dǎo)噪聲發(fā)生器的端口電壓駐波比由反射系數(shù)根據(jù)上式計(jì)算得到。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量反射系數(shù)模

值的不確定度來源主要包括：?jiǎn)味丝谛?zhǔn)不完善引入的系統(tǒng)誤差和測(cè)試波導(dǎo)端口連接重復(fù)性等。

C.2.2.1矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀單端口校準(zhǔn)不完善引入的系統(tǒng)誤差u1

根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)后剩余的方向性、反射掃跡和源匹配計(jì)算得到，該項(xiàng)不確定度分量服從正

態(tài)分布，k=2，自由度為∞。

C.2.2.2測(cè)試波導(dǎo)端口連接重復(fù)性引入的不確定度項(xiàng)ua

多次連接被測(cè)波導(dǎo)噪聲發(fā)生器進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)貝塞爾公式計(jì)算。假設(shè)測(cè)量次數(shù)N為6次，自由度

為5。

C.2.2.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

由上述不確定度分量可以得到反射系數(shù)模值的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(2)

(1)式對(duì)反射系數(shù)模值求偏微分，可以得到電壓駐波比和反射系數(shù)模值間的誤差傳遞關(guān)系滿足下式：

(3)

以WR28波導(dǎo)噪聲發(fā)生器電壓駐波比校準(zhǔn)為例，不確定度分量一覽表如下表。

表C.1WR28波導(dǎo)噪聲發(fā)生器電壓駐波比不確定度分量一覽表

不確定評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確

頻率來源分布k值自由度

度分量方法定度

u網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)不完善B類正態(tài)2∞0.0050

26.5GHz1

ua測(cè)量重復(fù)性A類50.0012

u網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)不完善B類正態(tài)2∞0.0050

30GHz1

ua測(cè)量重復(fù)性A類50.0015

u網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)不完善B類正態(tài)2∞0.0050

40GHz1

ua測(cè)量重復(fù)性A類50.0021

由公式（2）和（3）計(jì)算WR28波導(dǎo)噪聲發(fā)生器電壓駐波比的標(biāo)準(zhǔn)不確定度如表C.2所示。