[发明专利]一种确定组合体校准因子的方法

说明书

本发明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S₂₁，并计算得到适配器的损耗系数k_i；用网络分析仪测量功率传感器的反射系数Γ_L；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Γ_c；根据适配器的损耗系数k_i、功率传感器的反射系数Γ_L以及组合体的反射系数Γ_c计算得到组合体的校准因子K_s，K_s的不确定度几乎仅取决于功率传感器的校准因子，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。

技术领域

本发明涉及微波功率测量技术领域，尤其涉及一种确定组合体校准因子的方法。

背景技术

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K_c，之后便可用于校准下一级被校功率座，进行量值的传递，K_c的测量模型如下：

式中，K_s、Γ_s分别为组合体的校准因子和反射系数，P_sub是组合体的替代功率，P_c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，Γ_g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K_N(或有效效率η_N)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K_s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Γ_L的负载与适配器形成的组合体，组合体的净功率P_rf与负载功率P_L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，Γ_C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K_s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K_s：

但是，由于效率方程中复数失配项|1-s₂₂Γ_L|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K_s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。

发明内容