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測量不確定度在無線電測量中的應用

發布時間:2008-08-12 作者:張志欣 來源:www.jlbjb.com 瀏覽:2775

湖北荊門無線電監測站  張志欣

  一、測量不確定度來源分析

  由于無線電電波信號傳播以及電子測量儀器的技術指標比較復雜,對測量環境、方法、示值讀取和人員素質等方面的要求比較高,測量過程中影響測量結果的因素也很多。以測量諧波為例(連接如圖所示)來分析測量不確定度來源。
    

    測量連接圖

  諧波是指頻率為載波頻率特定倍數的信號頻譜分量,是諧波功率電平與載波功率電平的比值。其關系式H=PH/Pc,式中H為被測諧波(dB);PH為測得諧波功率電平;Pc為測得載波功率電平。圖1中,測量儀器和被測設備的技術指標分別為:
  頻譜分析儀允許誤差±1.7dB;
  頻譜分析儀輸入駐波比1.5;
  發信機輸出駐波比1.2;
  同軸饋線損耗±1.7dB。
  設定在符合規程規定環境、溫度、濕度和大氣壓的條件下,是由頻譜儀直接測量出諧波與載波的相對電平(H),實際測量讀數見表1。    


  從儀器設備連接、技術指標和五次測量讀數中不難看出,測量不確定度分量主要有以下幾個方面:
  頻譜分析儀測量相對電平u1
  頻譜分析儀與發信機之間失配u2
  同軸饋線損耗u3
  隨機效應引起的測量重復性u4
  由此可見,測量不確定度一般來源于隨機性和模糊性,前者歸因于條件不充分,后者歸因于本身概念不明。表1中,五次測量的結果不完全相同的現象是實際工作中經常出現的,也是客觀存在的。    

  二、測量不確定度評定

  1.頻譜分析儀誤差引入的標準不確定度分量u1
  已知頻譜分析儀誤差為±1.7dB,概率為均勻分布,區間半寬a1=1.7dB。
  
                 =28.05%
  2.頻譜分析儀與發信機間失配引入的標準不確定度u2
  已知頻譜分析儀輸入駐波比≤1.5,發信機輸出電壓駐波比≤1.2,首先分別求出輸入、輸出的反射系數和失配誤差極限值,然后再求出u2
  頻譜分析儀輸入反射系數:(1.5-1)/(1.5+1)=0.2
  發射機輸出反射系數:(1.2-1)/(1.2+1)=0.09
  失配誤差極限值分別為:
  [1/(1-0.2×0.09)]2-1=3.70%
  [1/(1+0.2×0.09)]2-1=-3.50%
  取其最大作為區間半寬,即a2=3.70%,按反正弦分布則失配影響是單個電平的倍數。
  

  3.饋線損耗引入的標準不確定分量u3
    已知饋線損耗為1.7dB,則a3=1.7dB,按均勻分布
    

  4.測量重復性引入的標準不確定度u4
  已知表1中為5次測量,即n=5;則算術平均值,標準差s(H),平均值標準差s分別為:
    
  合成標準不確定度(見表2)。
    


    uA=u4=0.038dB
    =40.02%
    uB(dB)=10log(1+40.02%)
=1.462dB
    
    取包含因子k=2,得擴展不確定度為:
    U=kuc=2×1.462(dB)=2.92dB    

  三、測量結果不確定度的表達

  測量五次諧波的平均值=33.06dB。
  擴展不確定度U=2.86dB(k=2)。
  被測發信機諧波為(33.06±2.92)dB。

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