國防軍工計量技術規范JJF(軍工)194-2018在片負載牽引測量系統校準規范主要起草單位：國防科技工業1312二級計量站參加起草單位：國防科技工業3412二級計量站本規范主要起草人：欒鵬(國防科技工業1312二級計量站)王一幫(國防科技工業1312二級計量站)霍曄(國防科技工業1312二級計量站)孫靜(國防科技工業1312二級計量站)劉晨(國防科技工業1312二級計量站)吳愛華(國防科技工業1312二級計量站)韓利華(國防科技工業1312二級計量站)梁法國(國防科技工業1312二級計量站)孫曉穎(國防科技工業1312二級計量站)陳丹(國防科技工業1312二級計量站)參加起草人：張思敏(國防科技工業3412二級計量站)盛永鑫(國防科技工業3412二級計量站)IE(軍工I194-2018 1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 47.1校準項目 4 4 9 9附錄A校準記錄格式 0 附錄C端面3-端面1之間的S參數測量方法 1當信號源阻抗與負載阻抗成復數共軛時，即反射系數滿3.2負載吸收功率loadabsorb3.3轉換功率增益transducerpowT—被測件輸入端面看向信號源的反射系數；2L—被測件輸出端面看向負載的反射系數；R——信號源傳輸到無反射負載上的功率S,—被測件的S參數，(=1,2:=1,2)。4.1系統組成在片負載牽引測量系統主要由微波功率計、阻抗調配器、信號源、功率放大器、衰減器、偏置網絡、微波探針、探針臺等組成，如圖1所示。其中信號源和功放用于提供激勵信號，阻抗調配器用于改變被測件的輸入輸出阻抗狀態，直流電源和偏置網絡用于給被測的功率器件施加偏置電壓，衰減器和功率計用于測量器件的輸出功率，探針臺及探針用于連接在片被測件。品1路端44.2工作原理在片負載牽引測量系統是實現功率器件性能參數測試的測量系統，主要工作原理為：通過調配阻抗調配器改變被測件源端和負載端阻抗狀態，用功率計測量被測件在各阻抗狀態下的輸出功率，獲得被測功率器件的等值曲線，并得到輸出功率和轉換功率增益的最大值。在片負載牽引測量系統主要用于微波裸芯片功率器件在不同阻抗狀態下的功率和增益參數測試，為功率管/功率單片匹配電路設計提供支撐。5計量特性5.1輸出功率頻率范圍：2GHz~10GHz;測量范圍：1mW-10W,測量不確定度6.0%-8.0%(A-2):頻率范圍：10GHz~18GHz;測量范圍：1mW-8w,測量不確定度7.0%-8.0%(k=2):3頻率范圍：18GHz~40GHz:測量范圍：1mW-4W,測量不確定度7.5%-8.5%(k=2)。5.2轉換功率增益頻率范圍：2GHz-6GHz:阻抗調配器反射幅度范圍：0.2-0.8:轉換功率增益范圍：22dB,測量不確定度0.15dB-0.35dB(k-2):頻率范圍：6GHz-18GHzi阻抗調配器反射幅度范圍：0.2-0.7:轉換功率增益范圍：<18dB,測量不確定度0.20dB-0.40dB(k-2);頻率范圍：18GHz-40GHz:阻抗調配器反射幅度范圍：0.2-0.6;轉換功率增益范圍：<15dB,測量不確定度0.30dB-0.60dB(k-2);6校準條件6.1環境條件a)環境溫度：15℃~25℃;b)相對濕度：≤80%:)供電電源：(220±11)V.(50±1)Hz:d)空氣潔凈度等級：優于八級：e)其他：周圍無影響儀器正常工作的電磁干擾和機械報動。6.2校準用設備校準用設備應經過計量技術機構檢定或校準，滿足校準使用要求，并在有效期內6.2.1標準功率計頻率范圍：2GHz~40GHz;功率范圍：-30dBm-50dBm,測量不確定度：3.5%-5.5%(L-2):電壓駐波比：≤1.25.6.2.2在片矢量網絡分析儀頻率范圍：2GHz~40GHz:反射幅度：0~0.8,測量不確定度：0.012~0.030(k=2):傳輸幅度：0-60dB,測量不確定度：0.12dB~0.30dB(k=2):傳輸相位：-180°~+180°,測量不確定度：0.7°~2.5°(k-2)。6.2.3在片轉換功率增益傳遞件a)在片失配衰減器(兩個)轉換功率增益測量不確定度：0.14dB~0.46dB(l=2)。b)高增益功率單片頻率范圍：2GHz~6GHz;轉換功率增益測量不確定度：0.18dB~0.27dB(=2)。轉換功率增益測量不確定度：0.24dB~0.30dB(=2)。轉換功率增益測量不確定度：0.24dB~0.44dB(k-2)。c)低增益功率管頻率范圍：2GHz~40GHz;傳輸幅度：0-10dB:轉換功率增益測量不確定度：0.23dB~0.58dB(=2)。6.2.4在片直通件在片直通件S參數標準值由在片矢量網絡分析儀測量得到。7校準項目和校準方法7.1校準項目a)輸出功率：b)轉換功率增益。7.2校準方法a)按使用說明書規定的時間進行預熱，預熱后系疏工作正常；b)按使用說明書規定對被校系統進行自校準，一般阻抗調配器阻抗點數不少于740個。7.2.2輸出功率7.2.2.1基本方法輸出功率是指圖2中在片負載牽引測量系統端面2處的傳輸功率，采用間接測量的3JE(軍工1194-20185端面2負載端反射系數I、端面3源端輸出功率Po,按公式(5)計算得到輸出功率值5端s 自P——信號源在端面3傳輸到無反射負載上的功Pg—標準功率計讀數：S—端面3~端面1的S參數(=1,21F1,2):Ts—端面3源端反射系數Ts;'——連接在片直通件時端面1負載端反射系數：F——端面1源端反射系數，由廠、S級聯計算得到：Ip—功率探頭的反射系數，由在片矢量網絡分析儀測量得到：Pm—端面1的可資用輸入功率：L——端面2負載端反射系數ST—在片直通件的S參數(-1,2;戶1,2)由在片矢量網絡分析儀測量得到：G?(S,Cr)在片直通件的轉換功率增益a)設置在片矢量網絡分析儀頻率范圍為被校準負載牽引測量系統起始和終止頻率頻率步進為1GHz,中頻帶寬為100Hz:b)對在片矢量網絡分析儀的同軸端面進行單端口S參數校準：c)關閉被校系統中信號源射頻輸出，斷開隔離器與偏置網絡的連接，在圖3所示端面3使用在片矢量網絡分析儀對源端反射系數Sn(CTs)進行測量，并保存測量結果7.2.2.3端面3-端面1的S參數測量a)按圖4所示將在片矢量網絡分析儀連接至端面3,將源阻抗調配器設為初始狀態；b)在探針端面1分別端接3個在片標準件(Open,Short,Load),利用在片矢量網絡分析儀對在片標準件的S進行測量，結合附錄C所給的方法進行計算，得到端面3-端面1的S參數S,并保存測量結果網絡靖剛靖自圖4端面3-娛面1的S參數測量連接示意圖HE(軍工1194-201870.7<TL<0.8,則I/LI-0.7),并將設置值記作/記錄到附錄A表A.1中；2)設置被校準在片負載牽引測量系統負載阻抗的反射系數為其它值，重復步驟件連接在探針端面1和端面2之間；c)在被校準系統中，根據被校準系統源輸出功率的大小，輸入功率Pmm在lmW-15W中選取2-4個功率點測量。設置端面1輸入功率Pm為起始功率點，將信g)按圖6所示將標準功率計連接至端面3,使用標準功率計依次測量附錄A表A.1A.1中h)根據標準功率計測得的功率P、源端反射系數廠、端面3-端面1的S參數S、頻率為校準頻點的起始頻率e)對于選定的測量頻點，依次將6.2.3節中所有適用該頻點的在片轉換功率增益傳遞件依次連接到被校系統中，參照7.2.2.4步驟c)設定：6)設定系統源反射系數為附錄D中對應的廠，計算值，測量獲得對應的G量值，填寫到附錄A表A2中：8)設置測量頻率為其它頻點，重復步驟e)-0).8校準結果的處理校準結束后應出具校準證書。校準證書應準確、客觀地報告校準結果，校準結果以校準數據等形式給出(見附錄A)。校準證書應包括委托方要求的、說明校準結果所必需的和所用方法要求的全部信息9復校時間間隔在片負載牽引測量系統的復校時間間隔一般不超過12個月。由于復校時間間隔的長短是由系統的使用情況、使用者、系統本身質量等諸因素所決定的，因此，送校單位可根據實際使用情況自主決定復校時間間隔。信號源(()JJE(軍工)194-2018測量不確定度評定示例Ps—標準功率計讀數；Is—端面3源端反射系數[s:r'—連接在片直通件時端面1負載端反射系數： B.1.2測量不確定度來源輸出功率標準值的不確定度來源于公式(B.1)~(B.5)中的各輸入量的測量，包括：在片直通件的S參數、功率計的校準因子、功率探頭的反射系數、源端反射系數、端面3-端面1的S參數、端面2負載端反射系數。B.1.3標準不確定度評定以頻率40GHz,輸出功率1W.負載反射幅度0.6為例，輸入量的根率密度函數(PDF)期望(p)SNo.o)SNO.)SN(u.oNou.o)SN(.0)PNG.o2N(.oN(.SNo.)SN(.o)LN(.)/網網r—端面2負載端反射系數：I—端面1源端反射系數；S。—傳遞件的S參數(=1,2:=1,2)。表B.2在片轉換功牢增益中各輸入量的期望與期望(p)標準偏差(a)SS相位()n圖B.2為轉換功率增益蒙特卡洛(MCM)仿真結回岡附錄C端面3-端面1之間的S參數測量方法ff5礦圖C.1中，S為端面3-端面1的S參數(=1,2j:-1,2);端面1處在片標準件反射系數Sn標準值(反射系數分別為Io、FAs、F),Fx在片轉換功率增益傳遞件標準值的計算方法I——端面2負載端反射系數： e)保持在片直通件連接在兩個探針間，調節阻抗調配