中國航天科工集團三十五研究所  賈旭  胡同祥  常冬梅  王成遠

　　一、測量原理

　　1.檢定裝置的組成
　　公司的微波衰減檢定裝置由S_3-1型三厘米標準衰減器、信號源、檢波器、駐波計、隔離器等組成，其中S_3-1型標準衰減器為主標準器，其余儀器屬于配套設備。測試連接圖如圖1所示。
    

    圖1  測試原理框圖

　　2.測量原理
　　采用高頻串聯替代法(同頻率比較法)的原理對被測衰減器進行檢定:改變被測衰減器和標準衰減器的衰減量時，保持駐波計指示器的示值不變，由標準衰減器直接替代被檢衰減器的衰減量。    

　　二、測量不確定度的來源與評定

　　1.隨機因素所引入的不確定度的評定
　　由于信號源輸出頻率和功率不穩定，環境條件、操作人員讀數視差等隨機因素的影響引入的不確定度，按A類方法評定。
　　選用TS7型精密極化衰減器作為被檢衰減器，在f₀頻率點分別于10、20、30、40、50dB量程點上，各測量10次。
    (1)按照公式，計算出測量列的平均值；
    (2)按照貝塞爾公式
    
    計算出單次測量的實驗標準差S(x_i)，測量和計算結果見表1。
    

    注:表中的刻度值依次表示10、20、30、40、50dB量程點對應的極化面轉角。
    (3)選用上表中標準差的最大值S_max(x_i)=0.0420dB參與不確定度的評定，以10次測量的平均值作為測量結果,故而采用平均值的實驗標準差S()表示A類方法評定的不確定度值:
    
    自由度:ν₁₁=n-1=10-1=9

　　2.由標準衰減器衰減量的極限誤差引入的不確定度的評定
　　(1)由標準衰減器的極限誤差引入的不確定度按B類方法評定。S_3-1型標準衰減器說明書中給出的極限誤差為±0.02dB/10dB，由此可知其置信區間的半寬度a₁=0.02dB/10dB，分布類型屬于均勻分布，取包含因子k₁=，各量程點上標準不確定度分量:
    
    其具體計算結果見表2。
    

    (2)自由度的計算:
    
    故自由度ν_B1=∞

　　3.駐波計靈敏閾引入的不確定度的評定
　　駐波計靈敏閾引入的不確定度按B類方法評定。根據駐波計指示器刻度，靈敏閾置信區間的半寬度a₂=0.02dB，分布類型屬于均勻分布，取k₂=。此項標準不確定度分量:
    
    取=0.10(可信度取90%)，
    則自由度ν_B2=50

　　4.失配引入的不確定度
　　失配誤差引入的不確定度與被檢衰減器的反射系數有關，一般可不將其列入裝置不確定度分量參與評定，而由具體計量測試人員在測量時根據被測衰減器兩端的駐波系數估算，并列入測量結果的不確定度。但在該標準裝置中，標準衰減器與被檢衰減器兩端加入了3個隔離器，總隔離度在60dB以上，反射系數主要取決于去耦元件隔離器，而與被測衰減器關系不大，故此處按去耦元件的反射系數參與不確定度的評定。
    根據JJG321-1983《串聯高頻替代法檢定衰減器》檢定規程的要求，選擇駐波系數小于或等于1.1的隔離器接入測量系統，且認為源端反射系數Г_g與負載端反射系數Г_L相同，其模值如下:
    
    失配誤差屬于反正弦分布，k₃=，按下式計算失配誤差引入的標準不確定度:
    
    估計=0.10(可信度取90%)，
    則自由度ν_B3=50

　　5.標準不確定度匯總表(見表3)
    

　　6.合成標準不確定度的計算
　　(1)標準不確定度各分量互相獨立，按下式合成:
    
    按不同量程計算的合成標準不確定度的結果見表4。
    

    (2)合成標準不確定度的有效自由度按下式計算:
    
    在不同量程上的計算結果見表5。
    

　　7.擴展不確定度的計算
　　擴展不確定度U_p的計算公式為
　　U_p=k_pu_c
　　式中k_p為置信因子。
　　查t_p(ν)分布表，在95%置信概率下，有效自由度74～447，對應的置信因子k_p=1.99～1.96，為計算方便，統一取k_p=2。U_p值的具體計算結果見表6。
    

　　取U_p=0.15dB作為三厘米微波衰減檢定裝置全量程的擴展不確定度，也就是三厘米微波衰減檢定裝置的測量不確定度。