一种确定组合体校准因子的方法技术

本发明专利技术涉及微波功率测量技术领域，提出了一种确定组合体校准因子的方法，将网络分析仪连接在适配器的两端，测量适配器插入损耗参数S

【技术实现步骤摘要】
一种确定组合体校准因子的方法
本专利技术涉及微波功率测量
，尤其涉及一种确定组合体校准因子的方法。
技术介绍
微波功率参数是国际计量局(BIPM)定义的无线电七个关键参数之一。因此微波功率量值的传递，对保证我国高频和微波功率量值统一和可溯源性，提高功率测量精确度有重要的意义，而标准功率传感器(也称组合体)校准因子的确定是量值传递中的关键一环。目前国际上应用最为广泛的方法是效率方程法，这种方法物理意义清晰，且容易实现。例如，在7mm功率传递标准的定标实验中，由N型热敏电阻功率传感器和7mm-N转接头(即适配器)组合而成的组合体，用其对传递标准进行定标，确定传递标准校准因子Kc，之后便可用于校准下一级被校功率座，进行量值的传递，Kc的测量模型如下：式中，Ks、Γs分别为组合体的校准因子和反射系数，Psub是组合体的替代功率，Pc是连接在被定标功率的传递标准耦合端的功率指示器示值，Γg是被定标功率的传递标准构成的等效源反射系数。在定标实验中，N型热敏电阻功率传感器的校准因子KN(或有效效率ηN)用国家同轴功率基准测量，适配器的传输和反射特性以及组合体的反射特性用矢量网络分析仪测量，组合体的校准因子Ks可以利用二端口网络效率方程来确定，如下式所示：该式表示一个反射系数为ΓL的负载与适配器形成的组合体，组合体的净功率Prf与负载功率PL的关系，即二端口网络效率方程。式中，η称为组合体的有效效率，ΓC是组合体的反射系数，S21和S22为适配器的散射参数。而组合体校准因子Ks为替代功率与组合体入射功率之比，经上述公式推导可以得出组合体的校准因子为Ks：但是，由于效率方程中复数失配项|1-s22ΓL|2的存在，当适配器的散射参数S22不是很小时，导致在特殊相位组合时，相位测量的不确定度导致最终计算结果存在较大的不确定度；当适配器的损耗很小时，网络分析仪测量S21也会有很大的不确定度；而效率η的不确定度会对校准因子Ks的不确定度产生极大影响。因此，现有利用效率方程法确定组合体校准因子存在以下技术缺陷：组合体校准因子的测量结果的不确定度易受限于网络分析仪的不确定度。
技术实现思路
因此，如何准确确定组合体校准因子，使其测量结果不受网络分析仪不确定度的影响，本专利技术提出了一种新的确定组合体校准因子的方法，可以有效地降低组合体校准因子测量结果的不确定度。具体的，主要通过以下技术方案来实现：一种确定组合体校准因子的方法，包括以下步骤：将网络分析仪连接在适配器的两端，测量适配器插入损耗参数S21，并计算得到适配器的损耗系数ki；用网络分析仪测量功率传感器的反射系数ГL；将所述适配器与所述功率传感器连接形成组合体，并利用网络分析仪测量所述组合体的反射系数Γc；根据适配器的损耗系数ki、功率传感器的反射系数ГL以及组合体的反射系数Γc计算得到组合体的校准因子。优选地，根据适配器插入损耗参数S21计算得到适配器的损耗系数ki的公式为：优选地，根据适配器的损耗系数ki、功率传感器的反射系数ГL以及组合体的反射系数Γc计算得到组合体的校准因子Ks的公式为：其中，KN为所述功率传感器的校准因子。优选地，将网络分析仪连接在适配器的两端之前，还包括：对所述网络分析仪进行双端口校准。本专利技术相较于现有技术具有以下有益效果：本专利技术公开的一种确定组合体校准因子的方法，根据适配器的损耗系数ki、功率传感器的反射系数ГL以及组合体的反射系数Γc计算得到组合体的校准因子Ks，而Ks的不确定度几乎仅取决于KN，解决了现有技术中组合体校准因子的测量结果的不确定度易受限于网络分析仪的不确定度的技术问题，可以有效地降低组合体校准因子测量结果的不确定度。附图说明1、图1为本专利技术实施例中一个反射系数为ΓL的负载与适配器形成的组合体的结构示意图；2、图2为本专利技术实施例中利用效率方程法和损耗系数法确定组合体校准因子的结果对比图；3、图3为本专利技术实施例中7mm功率传递标准的定标实验数据图。具体实施方式为了使本领域技术人员更清楚的理解本专利技术的核心思想，下面将结合附图对其进行详细的说明。本专利技术公开了一种确定组合体校准因子的方法，具体包括以下步骤：步骤1，对网络分析仪进行双端口校准。步骤2，将网络分析仪连接在适配器的两端，测量适配器插入损耗参数S21，并计算得到适配器的损耗系数ki。需要说明的是，插入损耗参数S21为适配器端口2的出射波幅度与端口1入射波幅度的比值，用以描述信号在该适配器传输过程中的损耗。在一个优选地实施例中，根据适配器插入损耗参数S21计算得到适配器的损耗系数ki的公式为：步骤3，用网络分析仪测量功率传感器的反射系数ГL。步骤4，将所述适配器与所述功率传感器连接形成组合体，并利用网络分析仪测量所述组合体的反射系数Γc。在一个优选地实施例中，根据适配器的损耗系数ki、功率传感器的反射系数ГL以及组合体的反射系数Γc计算得到组合体的校准因子Ks的公式为：步骤5，根据适配器的损耗系数ki、功率传感器的反射系数ГL以及组合体的反射系数Γc计算得到组合体的校准因子。需要说明的是，本专利技术实施例涉及的组合体是由N型热敏电阻功率传感器和7mm-N转接头(适配器)组成，即组成一个7mm接头的组合体，如图1所示。当传输线连接无反射负载时，设组合体入射功率为PI，负载功率为PL，则，PL+PA＝PI，其中PA为适配器功率。损耗系数ki为传输线传输单位功率时损耗的功率，则有：在对传递标准进行定标的实验中，负载功率PL可以由国家功率基准测得，而且其在组合体净功率中占比很大，只要再测得适配器的损耗功率，则根据组合体的替代功率与组合体入射功率之比，即可得到组合体的校准因子Ks：其中，Psub是组合体的替代功率，PI是组合体的入射功率。根据PL+PA＝PI，则组合体校准因子Ks为：式中，KN为N型功率传感器的校准因子、ΓN为N型功率传感器的反射系数、ki为适配器损耗系数以及Γs为组合体反射系数，且上述参数均已知，因此，从上式可以看出，由于M接近于1，当ki远小于1时，Ks的不确定度几乎仅取决于KN。解决了现有技术中组合体校准因子的测量结果的不确定度易受限于网络分析仪的不确定度的技术问题，可以有效地降低组合体校准因子测量结果的不确定度。经过确定的组合体的校准因子后，再根据传递标准的功率值Pc和所述组合体的功率值(替代功率)Psub计算得到所述传递标准的校准因子Kc：其中，Гg为所述适配器的等效源反射系数。具体的，将组合体与需要校准的传递标准进行连接，并连接信号源，读出传递标准显示的功率值Pc和组合体显示的功率值Psub，根据上式计算得到得到传递标准的校准因子Kc。校准后的传递标准可以用来对其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定组合体校准因子的方法，其特征在于，包括：/n将网络分析仪连接在适配器的两端，测量适配器插入损耗参数S

【技术特征摘要】
1.一种确定组合体校准因子的方法，其特征在于，包括：
将网络分析仪连接在适配器的两端，测量适配器插入损耗参数S21，并计算得到适配器的损耗系数ki；
用网络分析仪测量功率传感器的反射系数ΓL；
将所述适配器与所述功率传感器连接形成组合体，并利用网络分析仪测量所述组合体的反射系数Γc；
根据适配器的损耗系数ki、功率传感器的反射系数ΓL以及组合体的反射系数Γc计算得到组合体的校准因子。


2.如权利要求1所述的一种确定组合体校准因子的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁文泽，李时鑫，崔孝海，张涛，丁建新，丁晟，刘潇蒙，刘锦文，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，天津市计量监督检测科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11