CNAS—GL.doc

CNAS—GL** 无线电领域测量不确定度 评估指南及实例 Guidance and Illustration on Evaluating the Uncertainty in Radio Field 中国合格评定国家认可委员会 二〇一四年*月  此页空白 前言 本指南旨在为无线电校准和检测实验室进行不确定度评估提供指导。 本文件CNAS实验室的指南性文件，只对无线电校准和检测实验室在实施认可准则时提供指引，并不增加对CNAS—CL01:2006《实验室能力认可准则》的要求。文件编号为CNAS—GL**：2014。 本文件的编制得到了国家无线电监测中心检测中心、中国计量科学研究院通信计量中心的大力协助，在此表示感谢。  σ：标准偏差 4 无线电校准参数不确定度评估实例 4.1 功率校准 4.1.1 测量原理 根据射频信号发生器校准规范（JJF）中的测量方法，在功率标称值大于等于-45dBm时，使用功率传感器校准射频信号发生器的输出功率；在功率标称值小于-45dBm时，首先在标称值大于等于-45dBm的某个功率点分别使用功率传感器和频谱分析仪进行校准，然后调整频谱仪的读数偏置，使频谱仪与功率传感器读数相等，然后在此基础上，利用频谱仪较好的线性度，校准标称值低于-45dBm的功率值。 本不确定度分析的频率范围是50MHz～6GHz，功率范围是0dBm～-120dBm。 测试用设备指标： （1）功率计NRVD+NRV-Z5 频率范围：50MHz～6GHz 功率测量范围：-50dBm～0dBm 校准因子不确定度：U=2% （k=2）（50MHz～6GHz） 线性度：±0.03dB（-50dBm～0dBm） （2）频谱分析仪E4440A 线性度：±0.13dB 4.1.2 数学模型 基于测量原理，首先考虑的是使用功率传感器校准射频信号发生器的输出功率的不确定度。其数学模型如下（4-1）式所示： (4-1) 其中是指信号源输出功率，即为被校准参量。而为测量中功率传感器吸收的功率，是信号发生器输出端口的反射系数，是功率传感器的反射系数。如下图4-1所示： （图 4-1）射频功率校准示意图 在一般的测量场景下，远小于1，则进行泰勒级数展开且忽略高阶小量，（4-1）式就可以近似为： （4-2） 以对数形式表示为： （4-3） 将（4-3）写成自然对数的形式有： （4-4） （4-4）式中存在失配误差项M： （4-5） 在不确定度分析中一般认为M是反正弦分布。考虑反射系数的模值，由于，则将（5）式中自然对数项进行泰勒展开有，且有，即： （4-6） 考虑到功率测量线性度引入的误差ΔL，则信号发生器的输出功率可由如下公式得到： （4-7） 在低于-45dBm的功率点使用频谱仪测量时，是利用频谱仪的线性度，代替功率计进行低量程的测量，但测量过程是一致的，可使用一致的数学模型进行分析。 4.1.3 影响量不确定度分量的评估和计算 4.1.3.1 不确定度来源 （1）功率计参考电平测量不确定度分量引入的不确定度u1； （2）功率计校准过程中的连接及读数重复性引入的不确定度u2； （3）功率计校准过程中由系统失配引入的不确定度u3； （4）功率计的功率测量线性度引入的不确定度u4； （5）频谱分析仪的功率测量线性度引入的不确定度u5； （6）频谱分析仪在校准过程中的连接及读数重复性引入的不确定度u6。 （7）功率传感器计量特性随温度漂移引入的不确定度u1.3.2 不确定度分析 标准功率计在功率参考点上测量结果的不确定度由上一级功率计和功率传感器的校准证书得到：U=2% （k=2），转化为dB单位即U≈0.086dB （k=2） 标准不确定度u1=0.086dB/2=0.043dB （2）功率计校准过程中的连接及读数重复性引入的不确定度u2 在被校射频信号发生器输出频率935.2MHz，功率为-10dBm处，使用功率计对射频信号发生器输出重复测量10次，每次均重新连接后测量。测量结果如下表4-1所示： （表 4-1） 测量过程中的功率计连接及读数重复性 测量次数 功率计实测值(dBm) 1 -10.12 2 -10.13 3 -10.10 4 -10.15 5 -10.12 6 -10.07 7 -10.12 8 -10.11 9 -10.11 10 -10.13 则单次测量结果的试验标准差s =≈0.02dB 标准不确定度使用试验标准差表示，则