噪聲參數(shù)是微波無線電領(lǐng)域中一個(gè)很重要的參數(shù)。一般來說,噪聲是有害的,它干擾甚至淹沒有用的信號,致使通信中斷或者根本無法辨識(shí)目標(biāo)信號。為了減小或衡量噪聲對無線電通信的影響,以適應(yīng)通信技術(shù)的發(fā)展,長期以來,人們對噪聲所涉及問題進(jìn)行了廣泛研究,建立了一套衡量系統(tǒng)或器件噪聲大小的參數(shù)體系。在這些參數(shù)中,噪聲系數(shù)發(fā)揮舉足輕重的作用。噪聲系數(shù)分析儀是一種采用Y系數(shù)法的噪聲功率接收機(jī),用于測量元器件、部件和系統(tǒng)的噪聲系數(shù)和增益等。
到目前為止,國內(nèi)使用的各種噪聲系數(shù)分析儀已達(dá)數(shù)萬臺(tái),其頻率上限大部分是26.5GHz,通過擴(kuò)頻件最高頻率可達(dá)110GHz。原有的計(jì)量技術(shù)規(guī)范,如JJG839-1993《噪聲系數(shù)測試儀(指針式)檢定規(guī)程》、JJG(YD)(020-1993《噪聲系數(shù)測試儀檢定規(guī)程(部門)》以及JJG(電子)15001-1987《HP8970A型噪聲系數(shù)儀檢定規(guī)程》已經(jīng)無法滿足計(jì)量檢定需求,因而迫切需要修改有關(guān)的計(jì)量技術(shù)規(guī)范,以適應(yīng)各種型號測量需求。
近年來,噪聲系數(shù)測量儀器種類越來越多,國防軍工研制與生產(chǎn)單位引進(jìn)了相應(yīng)的測量儀器,在技術(shù)指標(biāo)的驗(yàn)收、校準(zhǔn)/檢定時(shí)需要有針對性的校準(zhǔn)規(guī)范。為了解決計(jì)量單位急需的問題、統(tǒng)一規(guī)范計(jì)量檢定方法,國家質(zhì)檢總局、全國無線電技術(shù)委員會(huì)于2013年下達(dá)了《噪聲系數(shù)分析儀校準(zhǔn)規(guī)范》的編制任務(wù)。校準(zhǔn)規(guī)范編制單位為航天科工集團(tuán)二院二〇三所。JJF1460-2014《噪聲系數(shù)分析儀校準(zhǔn)規(guī)范》于2014年4月21日由國家質(zhì)檢總局批準(zhǔn),并自2014年10月21日起實(shí)施。
為了使該校準(zhǔn)規(guī)范既具有先進(jìn)性又具有通用性,所以,在確定校準(zhǔn)方法的同時(shí),既考慮了先進(jìn)的方法和設(shè)備,又照顧到了一般,在結(jié)合已有的成熟測試方法和各方面經(jīng)驗(yàn)的同時(shí),又要考慮各單位的實(shí)際情況,力求使該校準(zhǔn)規(guī)范科學(xué)、簡單并且文字精練。
JJF1460-2014編寫過程中,根據(jù)任務(wù)要求,編制組成員對該校準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)工作,處理了大量數(shù)據(jù),認(rèn)真研究了噪聲系數(shù)分析儀的測量方法,根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)積累,進(jìn)行了系統(tǒng)的整理和分析,并考慮各單位的實(shí)際情況編制了該規(guī)程。
JJF1460-2014是在JJG839-1993、JJG (YD)020-1993以及JJG(電子)15001-1987的基礎(chǔ)上編寫的。這些規(guī)程專用性強(qiáng),不適用于儀器不斷升級發(fā)展的需求。修改后主要有以下變化:
1.計(jì)量特性
JJG(電子)15001-1987,輸入頻率范圍:10MHz~1600MHz,針對的儀器主要是HP8970A型噪聲系數(shù)分析儀,規(guī)程專用性很強(qiáng),不適用于儀器不斷升級發(fā)展的需求,修改后最高頻率提升到40GHz,滿足了國內(nèi)在8mm頻段噪聲系數(shù)測量的需求; 輸入駐波范圍由原來的SWR<1.7擴(kuò)展到SWR<2.3(反射系數(shù)模值0~0.4);本機(jī)噪聲系數(shù)范圍由<7dB+0.03dB/MHz,擴(kuò)展到<13dB
2.頻率調(diào)諧準(zhǔn)確度
相對于JJG(電子)15001-1987、JJG(YD)020-1993、JJG839-1993,將頻率調(diào)諧準(zhǔn)確度的校準(zhǔn)方法進(jìn)行了歸類,給出了3種校準(zhǔn)方法,以適應(yīng)不同類型噪聲系數(shù)分析儀檢測需求。其中,信號源掃頻法作為推薦方法,適用范圍最廣。噪聲系數(shù)分析儀掃頻法適用于安捷倫N8973/4/5系列。信號源3dB適用于接收頻率準(zhǔn)確度不高的儀器。
3.噪聲系數(shù)
JJF1460-2014在噪聲系數(shù)校準(zhǔn)項(xiàng)目中提供了3種校準(zhǔn)方法:步進(jìn)衰減器法、功率計(jì)法和儀器比較法。步進(jìn)衰減器法利用衰減器高準(zhǔn)確度的衰減值校準(zhǔn)噪聲系數(shù)分析儀檢波器的線性度,操作簡單、建立成本相對較低,可以得到噪聲系數(shù)為整數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值,有利于使用者查看儀器誤差。功率計(jì)法是利用功率計(jì)良好的線性度校準(zhǔn)噪聲系數(shù)分析儀檢波器的線性度,充分利用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的通用儀器,并且易于程控。儀器比較法是針對噪聲系數(shù)測量在非專用儀器上普及應(yīng)用的趨勢而編寫的校準(zhǔn)方法。由于一些儀器為了達(dá)到測量噪聲系數(shù)的功能,采取了一些非傳統(tǒng)的測量方法,因此,校準(zhǔn)方法采用比較測量值的方法來校準(zhǔn)該儀器測量噪聲系數(shù)的功能。
4.刪除簡化項(xiàng)目
隨著技術(shù)的進(jìn)步和儀器水平的提高,很多測試方法不再適用,因而JJF1460-2014刪除簡化了部分校準(zhǔn)項(xiàng)目,并將校準(zhǔn)使用的儀器更新為目前通用的計(jì)量設(shè)備。輸入駐波測試項(xiàng)目中刪除測量線測量電壓駐波比的方法;刪除了假響應(yīng)測試項(xiàng)目。
1.校準(zhǔn)方法選擇
校準(zhǔn)噪聲系數(shù)分析儀時(shí),因儀器種類繁多,且噪聲系數(shù)分析儀多為綜合性儀器,需要校準(zhǔn)的項(xiàng)目也較多,因此,在校準(zhǔn)過程中,應(yīng)根據(jù)不同儀器的技術(shù)要求選擇簡單、準(zhǔn)確、可行的校準(zhǔn)方法。并依據(jù)校準(zhǔn)方法要求選擇相應(yīng)滿足要求的標(biāo)準(zhǔn)器。如在頻率調(diào)諧準(zhǔn)確度項(xiàng)目校準(zhǔn)中,HP8970A系列的噪聲系數(shù)分析儀頻率準(zhǔn)確度較差,可以采用信號源3dB方法進(jìn)行校準(zhǔn),節(jié)省時(shí)間。
2.校準(zhǔn)過程處理
JJF1460-2014針對各個(gè)校準(zhǔn)項(xiàng)目有不同的方法選擇,每種方法的校準(zhǔn)過程不同,所使用過程中,應(yīng)注意各方法的操作要求,力求能夠使操作流程順利進(jìn)行,達(dá)到校準(zhǔn)目的。同時(shí)校準(zhǔn)中針對不同的校準(zhǔn)對象,規(guī)范中的操作流程也許有不完善的地方,應(yīng)依據(jù)儀器的技術(shù)說明進(jìn)行安全、有序地操作,確保儀器安全和校準(zhǔn)結(jié)果的可靠。
3.不確定度評定
JJF1460-2014中只給出了部分校準(zhǔn)項(xiàng)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度的評定思路,不是唯一評定方法,也不一定適合所有測量過程。每次測量校準(zhǔn)中,接收人員應(yīng)具體問題具體分析,慎重考慮不同校準(zhǔn)方法的因素,借鑒給出的不確定度評定示例,合理進(jìn)行測量結(jié)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(jì)量雜志
作者 航天科工集團(tuán)二院二〇三所 陳晉龍