JJF 2276-2025 波导噪声发生器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF2276—2025

波导噪声发生器校准规范

2025-09-08发布 2026-03-08实施

国家 市场 监督 管理 总局 发布

波导噪声发生器校准规范Calibration Specification forWaveguide

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代替 JJG 320—1983

归口 单位 : 全国无线电计量技术委员会

主要起草单位 : 中国计量科学研究院

中国航天科工集团二院 203所

本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释

本规范主要起草人 :

梁伟军 (中国计量科学研究院)

陈晋龙 (中国航天科工集团二院 203所)贾超 (中国计量科学研究院)

参加起草人 :

徐浩 (中国计量科学研究院)

引言

JJF 1001—2011《通用计量术语及定义》、JJF 1071—2010《国家计量校准规范编写规则》 和 JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》 共同构成支撑本规范编制工作的基础性系列规范。

本规范是对 JJG 320—1983《波导 噪声 发生 器检 定规 程》 的修 订。 与 JJG 320— 1983相比 , 除编辑性修改外主要变化如下 :

— 适用范围变宽 , JJG 320—1983采用波导型冷热标准噪声发生器主要针对气体放电管型波导噪声发生器进行测量 , 本次修订后适用于目前应用广泛的基于雪崩二极管等的固态波导噪声发生器 , 同样也适用于气体放电管型波导噪声发生器 , 采用 Y 系数法进行超噪比的量值传递 ;

— 增加了波导噪声发生器端口驻波校准项目 ;

— 删减了气体放电管型波导噪声发生器特有的超噪比稳定性检查项目。

本规范历次版本发布的情况为 :

—JJG 320—1983。

1 范围

本规范适用于频率范围 (1~ 110) GHz、超噪比 (3~ 30) dB的波导噪声发生器的校准 , 其他频率范围的波导噪声发生器可参照执行。

2 引用文件

本规范引用了以下文件 :

JJF 1442—2014 宽带同轴噪声发生器校准规范

凡是注日期的引用文件 , 仅注日期的版本适用于本规范 ; 凡是不注日期的引用文件 , 其最新版本 (包括所有的修改单) 适用于本规范。

3 概述

波导噪声发生器 (即波导噪声源) 由噪声产生器件和匹配或隔离网络构成 , 常见的波导噪声发生器件有雪崩二极管、气体放电管等。 波导噪声发生器主要用于测量放大器、混频器和接收机等器件和仪器设备的噪声系数。

4 计量特性

4.1 超噪比

范围 : (3~ 30) dB [频率 (1~ 110) GHz] ;

最大允许误差 : ± (0.4~ 1.5) dB。

4.2 电压驻波比

范围 : ≤1.6 [频率 (1~ 110) GHz]。

5 校准条件

5.1 环境条件

a) 环境温度 : (23±5)℃ ;

b) 相对湿度 : (20~80)% ;

c) 供电电源 : (220±22) V, (50±1) Hz;

d) 其他 : 周围无影响仪器设备正常工作的机械振动、 电磁干扰和强气流。

5.2 测量标准及其他设备

5.2.1 标准波导噪声发生器

频率范围 : (1~ 110) GHz;

超噪比 : (3~ 30) dB;

超噪比不确定度 : (0.1~0.5) dB;

电压驻波比 : ≤1.6。

5.2.2 噪声校准装置

超噪比范围 : (3~ 30) dB;

本机噪声系数 : ≤10dB;

输入端口驻波 : ≤1.6;

分辨力 : ≤0.01 dB。

注 : 建议噪声校准装 置输 入端 口根 据噪 声系数 的大 小合 理连 接隔 离器 ( 隔离 度 : 20 dB~ 40 dB) , 以改善输入端口驻波同时减少由噪声源阻抗变化引起的噪声校准装置输入噪声系数的变化。

5.2.3 矢量网络分析仪及相应的波导校准件频率范围 : (1~ 110) GHz;

电压驻波比测量范围 : 1~ 3;

电压驻波比测量不确定度 : ≤0.03。

6 校准项目和校准方法

6.1 校准项目

校准项目见表 1。

表 1 校准项目表

6.2 外观及工作正常性检查

6.2.1 被校波导噪声发生器应有使用说明书。

6.2.2 被校波导噪声发生器接头处应无变形及影响电气性能的机械损伤。

6.2.3 被校波导 噪声 发生 器输 出通 过施 加合 适的 驱动 电压/电流 可以 正常 输出 噪声信号。

6.3 超噪比

6.3.1 校准用设备按照规定预热 , 无明确要求时建议预热时间不少于 1 h。

6.3.2 如图 1 连接设备。

图 1 超噪比校准示意图

Ms—标准波导噪声发生器测量端面 ; Mu—被校波导噪声发生器测量端面 ; Γr—噪声校准装置输入端反射系数 ;

Γs—标准波导噪声发生器输出端反射系数 ; Γu—被校波导噪声发生器输出端反射系数

6.3.3 设置噪声校准装置的测量频率为 f1 (通常校准频率覆盖被校噪声源的最低和最高工作频点 , 中间频点依据 1 GHz间隔设置 , 也可以根据用户需要设置校准频点) , 如果噪声校准装置的测量带宽和平均次数可调 , 设置合适的测量带宽和平均次数 (通常设置测量带宽 4 MHz, 平均次数 32)。

6.3.4 连接标准波导噪声发生器至噪声校准装置 , 测量其 Y系数 (或通过测量冷热状态下的噪声功率计算 Y 系数 , 即记录标准波导噪声源打开时的噪声功率 Ps,hot以及关闭

a波, s器s,ho至t/a声),s,, .位(。热状

态下的噪声功率计算 Y系数 , 即记录被校波导噪声源打开时的噪声功率 Pdut,hot以及关

, udu噪t,ho声t/a生),器u比, 在, ., 置。

记录该数值。

式中 :

ENRs— 标准波导噪声发生器超噪比 , dB,

ENRu— 被校波导噪声发生器超噪比 , dB。

6.3.7 根据校准频点改变噪声校准装置测量频率 , 重复步骤 6.3.4~ 6.3.6得到被校波导噪声发生器在其他频率点的超噪比。

6.4 电压驻波比

6.4.1 如图 2 连接设备。

a) 系统校准 b) 测量

图 2 电压驻波比测量示意图

6.4.2 设置矢量网络分析仪的测量频点为被校波导噪声发生器的超噪比测量频率点 ,设置网络分析仪中频带宽为 1 kHz。

6.4.3 如图 2a) 在测试端口依次连接短路器、 1/4波长偏置短路器和负载完成单端口校准 (也可用短路器和 1/4波长波导段完成两端口 TRL校准后进行单端口测量)。

6.4.4 如图 2b) 将被校波导噪声发生器连接至网络分析仪的测试端口 , 分别在波导噪声发生器断电状态下测量相应频率点的电压驻波比 VSWRcold和通电状态下测量相应频率点的电压驻波比 VSWRhot , 在表 A.3相应位置记录测量值。

7 校准结果表达

波导噪声发生器校准后 , 出具校准证书。校准证书至少应包含以下信息 :

a) 标题 : “校准证书”;

b) 实验室名称和地址 ;

c) 进行校准的地点 (如果与实验室的地址不同) ;

d) 证书的唯一性标识 (如编号) , 每页及总页数的标识 ;

e) 客户的名称和地址 ;

f) 被校对象的描述和明确标识 ;

g) 进行校准的日期 , 如果与校准结果的有效性和应用有关时 , 应说明被校对象的接收日期 ;

h) 如果与校准结果的有效性或应用有关时 , 应对被校样品的抽样程序进行说明 ;

i) 校准所依据的技术规范的标识 , 包括名称及代号 ;

j) 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明 ;

k) 校准环境的描述 ;

l) 校准结果及其测量不确定度的说明 ;

m) 对校准规范的偏离的说明 ;

n) 校准证书签发人的签名、职务或等效标识 ;

o) 校准结果仅对被校对象有效的说明 ;

p) 未经实验室书面批准 , 不得部分复制证书的声明。

8 复校时间间隔

复校时间间隔由用户根据使用情况自行确定 , 推荐为 1 年。

附录 A

原始记录内页格式

表 A.1 外观检查及工作正常性检查

表 A.2 超噪比

表 A.3 电压驻波比

附录 B

校准证书内页格式

表 B.1 超噪比

表 B.2 电压驻波比

附录 C

测量不确定度评定示例

C.1 超噪比校准的不确定度

C.1.1 测量模型

Ys— 标准波导噪声发生器 Y 系数 ;

Yu— 被校波导噪声发生器 Y 系数 ;

ENRs— 标准波导噪声发生器超噪比 , dB; ENRu— 被校波导噪声发生器超噪比 , dB。

C.1.2 不确定度来源

a) 标准波导噪声发生器超噪比引入的标准不确定度 u1 ;

b) Y 系数 Ys 和 Yu 测量引入的标准不确定度 u2 和 u3 ;

c) 温度变化引入的标准不确定度 u4 ;

d) 环境温度偏离 290K 引入的标准不确定度 u5 ;

e) 失配引入的标准不确定度 u6 ;

f) 测量重复性引入的标准不确定度 u7。

C.1.3 不确定度评定

C.1.3.1 标准波导噪声发生器超噪比引入的标准不确定度 u1

由标准波导噪声 发生 器校 准证 书给 出的超 噪比 不确 定度 : U = 0.50 dB (k= 2) ,

C.1.3.2 Y 系数 Ys 和 Yu 测量引入的标准不确定度 u2 和 u3

通常噪声校准装置会给出噪声系数的测量允差 , 根据 Y 系数法测量原理 :

其中 : NF为噪声系数 , dB。 噪声系数测量允差对应 10lg (Y-1) 的允差 , 一般为

±0.15 dB, 均匀分布 , 因此 u2 =u3 =0.15 dB/ 3≈0.087dB。

校准过程中 , 一般情况下环境温度变化不会大于 1 ℃ , 对于常用波导噪声发生器 ,

其超噪比随温度的变化小于 0.01 dB/℃ , 均匀分布 , u4 =0.01 dB/ 3≈0.006dB。

当被校噪声发生器的超噪比和标准噪声发生器超噪比大小相当时 , 该项影响很小 ,不确定度可以忽略 , u5 =0。

失配误差 ΔMismatch= ±8.686 ( | Γs | + | Γu | ) | Γr | = ±0.92dB, 反正弦分布 ,

u6 = .:dB/ 2≈0.650 dB。

—————,,..rs.2;;波 , 大大

降低失配误差 , 提高系统的测量不确定度水平。 例如通过调配器将测量频点噪声校准装置输入端口反射系数调至 0.01, 失配引入的不确定度为 0.029 dB。

C.1.3.6 测量重复性引入的标准不确定度 u7

重复多次测量被校噪声发生器的超噪比如表 C.1所示。

表 C.1 被校噪声发生器超噪比重复测量结果

由贝塞尔公式计算得到 : u7 =0.010 dB。

标准不确定度见表 C.2。

表 C.2 标准不确定度一览表

C.1.5 合成标准不确定度

用线性相对不确定度进行合成 :

ucr= u+u+u+u+u+u+u = 17.44% , 即 : uc=0.83dB

取 k= 2, U=k×uc= 1.66dB。