功率电平计量是。信号。源计量中一个最重要的环节，所以信号源电平不确定度的的评价尤为重要。

影响信号源电平不确定度的要素许多，有外部要素和内部要素，总的来看，信号源计量一般分为两个阶段，第一个阶段是肯定功率丈量，这个是来界说参阅功率巨细的标准，在肯定功率丈量中，最为精确的设备为功率计，为了减小差错，一般肯定功率计量中运用的信号电平比较大，一般在功率计最佳作业规模内，这样带来的丈量不确定度也会相应的减小。在肯定功率丈量后，之后便是相对功率丈量，相对功率丈量一般用高线性度的专业丈量接收机来测验，所以总观丈量不确定度可分为肯定丈量不确定度和相对不确定度两个方面。

01肯定功率丈量带来的不确定度。

功率电平计量一般分为肯定功率电平计量和相对功率电平计量两个阶段，这儿肯定功率丈量是指用功率计做肯定功率丈量，这也是职业界最常用的计量方法。影响肯定电平丈量不确定度的要素包含：噪声功率，零点漂移，零点偏移，校准不确定度，线性度，失配功用。

1功率计的噪声功率。

功率计的噪声功率是影响测验成果的一个重要目标，噪声在测验小信号的时分要考虑进去，而测验大信号带来的不确定度能够疏忽，一般，在信号功率小于-30dBm时分，这个要素就要考虑进去。

例1, 测验信号巨细为-40nW(-44dBm), 经过手册得知功率计的噪声功率为110pW。根据附录表格A能够查询对应的校对系数1.4。经过附录表格B得到 均匀次数加权值4, 不确定度公式:。

（b）。

根据不确定度公式(b)得到不确定度：

例2, 测验功率为1mW(0dBm)。根据附录表格A能够查询校对系数3.9。经过附录表格B得到 均匀次数加权值64, 根据公式(b), 此刻带来的不确定度。

由此可知，在大信号的状况下，探头本身的噪声功率能够疏忽不计。当信号比较小的时分，信噪比较低，此刻噪声功率带来的不确定度就要考虑进去。

2功率计的零点漂移。

零点漂移是指当没有信号输入时，因为受温度改变，电源。电压不稳等要素的影响，作业状况发生改变，导致输出成果违背原固定值而上下漂动的现象。

零点漂移零点漂移在测验小信号的时分要考虑进去，大信号带来的不确定度能够疏忽，一般，在信号功率小于-35dBm时分，这个要素就要考虑进去。

例1, 测验信号巨细为-40nW(-44dBm), 经过datasheet查询到的Zero drift为230pw. 根据附录表格A能够查询到校对系数为1.4，不确定度公式如下：

（a）。

根据公式(a)，核算此刻带来的不确定度为：

例2,测验功率为1mW(0dBm)。根据附录表格A能够查询到校对系数为3.9, 根据公式(a), 那么此刻带来的不确定度。

此刻的零点漂移带来的不确定度能够疏忽。

一般状况下，功率计都有一个zero的功用，这个功用一般能消除（校准）一部分零点漂移。

3功率计的零点偏移。

零点偏移是一个固有的偏移量，当没有输入信号的时分，关于一个给定的环境条件，读出的数据会有一个固定的偏移，咱们一般称为零点偏移(Zero offset). Zero offset在测验小信号的时分要考虑进去，而测验大信号带来的不确定度能够疏忽，一般，在信号功率小于-35dBm时分，这个要素就要考虑进去。

例1, 测验信号巨细为-40nW(-44dBm), 经过datasheet查询到的Zero offset为220pw. 根据附录表格A能够查询校对系数1.4。根据不确定度公式：

（c）。

那么此刻带来的不确定度。

例2，测验功率为1mW(0dBm)，根据附录表格A能够查询校对系数3.9。那么根据公式（c）, 此刻带来的不确定度。

此刻的零点偏移带来的不确定度能够疏忽. 和Zero Drift相似，当功率较小是，零点偏移带来的不确定度要考虑进去，当功率比较大时，能够疏忽。

关于零点漂移和零点偏移，简直一切的功率计都需求定时的做归零，特别是待测信号较小的时分，越挨近噪底影响越严峻。归零操作是在没有信号输入状况下做的，这适当于告知功率计那些信号是噪声而不是射频信号。当然，自然界的随机噪声是一向存在的，这些弱小的噪声不能够消除，不管怎样，关于改进丈量精确度和不确定度，定时的归零是需求的，特别是功率计在运用适当长一段时刻后。

4功率计的校准不确定度。

校准差错是指功率计丈量值和标准值的不同，这包含对同一个功率不同频率的状况，对功率计而言，很难给出一个抱负的精确值，因为源的功率是没有彻底给出抱负精度的。校准不确定度便是来衡量这些目标的， 一般，校准不确定度是在一款功率计出厂时就会给出，比如datasheet给出的校准不确定度 0.06dB. U_cal=0.03dB。

5功率计的线性度。

线性度描绘的是在功率计的丈量动态规模内，功率计对功率的相对丈量成果的衡量。这包含温度，频率等要素的影响。相关于传统的接收机而言，功率计的线性度会远优于接收机的线性度。可是为了丈量的精确度，一般功率计计量时分也会包含线性度的计量，比如，R&S的功率计计量套件NRPC结合信号源能够计量功率计的线性度，并给出计量成果，进一步能够批改功率计。

一般，功率计的线性度都会在datasheet中给出，比如datasheet给出的线性度0.02dB. U_。 linear。=0.01dB。

6功率计的失配。

在一切的不确定要素中，失配带来的不确定度相对来说是占比比较大的，一款好的功率丈量设备应该具有有一个好的匹配功用，不然，丈量不确定度会相应的上升。

01功率计的丈量不确定度模型。

图1. 信号流程图。

由图1，

（1）。

（2）。

由(1)(2) 可得：

（3）。

（4）。

负载吸收得功率。

（5）。

因为。

的成果不光会有起伏的叠加，还会有相位的随机叠加，这给测验成果带来了不确定性，为此，这儿给出了最大值和最小值。

（6）。

（7）。

由(6)(7)可知，丈量的不确定度主要和两个反射系数的乘积，由此可得到不确定度的公式:。

（8）。

02功率计的不确定度核算。

对信号源和功率计而言。

（9）。

代入(8)。

（10）。

考虑到散布特性，不确定度核算如下：

（11）。

不确定度。

          反射系数。

信号源的驻波比。

功率计的驻波比。

这儿假定信号源的驻波比。

，功率探头的驻波比。

，带入(11), 此刻的不确定度为：

02相对功率丈量带来的不确定度。

1接收机的线性度。

在肯定功率校准后， 下一步便是运用接收机来丈量相对功率，特别是在丈量功率很低的时分，这就要在很大程度上依靠接收机的线性度，线性度的好坏直接影响到测验不确定性的巨细。

例如，从dataseet上看到，接收机选用的Caculated Dynamic range为110dB。那么由此带来的不确定度。

2接收机的失配。

关于失配发生的不确定度，接收机同样会面临着相似前面功率探头相似的问题，比如：

关于功率为-110dBm的功率丈量，各。参数。如下：

经过核算得到如下参数：

不确定度：

3接收机的失配。

关于输入功率。

的信号，假定此刻设备的噪声功率。

, 丈量时刻。

, 丈量带宽。

,设备的输入端衰减。

, 最小衰减。

，测验核算信噪比,假定均匀次数。

, 此刻的不确定度：

03全体不确定度的评价。

下表列举了不同状况下的不确定度。在接收机做信号源功率电平计量过程中，功率计作为肯定功率的参阅，所以参阅功率一般在一个比较高的水平，由前面剖析可知，功率计Zero drift, Measurement noise, Zero offset带来的影响简直能够疏忽不记，这点从核算成果也能够显着看出。影响最大的是探头的匹配度。在相对功率计量工程中，接收机影响要素有线性度，匹配程度，噪声状况的影响。噪声的影响和计量功率有很大联系，这儿举例是-110dBm的信号，所以，噪声影响相对来说占比偏大，可是能够经过添加均匀次数还减小这个影响。从终究成果能够看出，影响最大的仍是匹配度的影响。各部分的详细影响要素如下：

表1：不同要素对不确定度的影响。

图2：不同要素对不确定度的影响。

04R&S在信号源计量上的计划。

1功率计组件。

01功率探头R&S NRP-50T。

R&S NRP功率计探头因其杰出的精度和速度一向广受认可。R&S NRP-50T热功率探头十分合适精确度要求高的杂乱丈量使命。这些探头将一流的阻抗匹配与精细的。连接器。概念相结合。内部校准测验确保丈量牢靠且安稳。R&S NRP-50T功率计探头可用作。 USB。探头，还可经过 LAN 进行操控。R&S NRP功率计。产品。系列十分合适出产、研制和校准实验室以及装置和保护使命。

动态规模：–35 dBm 至 +20 dBm。

频率规模：DC。至 50 GHz。

经过 USB 和 LAN 操控和监测。

超卓的阻抗匹配。

图3 R&S NRP-50T。

02功率探头R&S NRP-Z37/R&S NRP-Z27。

R&S NRP-Z37/R&S NRP-Z27是R&S的一款集成功分器的功率探头，能够直接在R&S FSMR3000上运用。

频率掩盖DC-26.。5G。Hz。

具有杰出的匹配功用，减小不确定度。

图4 R&S NRP-Z37。

03探头组件。

为了测验便利，便利。根据R&S NRP50T推出了一款探头组件。该组件选用宽频带的功率计R&S NRP50T,功分器，匹配衰减器等，便利用户测验。

具有杰出的匹配功用，减小不确定度。

频率掩盖DC-50GHz。

装置简略，考虑实践运用，装有支撑支点。

一切。射频。支路选用稳幅稳相规划，确保测验一致性。

图5 功率计组件链接框图。

2丈量接收机。

R&S FSMR3000是一款。微波。丈量接收机，单机即可校准信号发生器和衰减器。接收机具有多种重要功用，包含调谐射频电平丈量、电平丈量、。模仿。调制和频谱剖析。此外，R&S FSMR3000还能够装备功用强大的高端相位噪声测验硬件，以完善运用频谱剖析仪的标准相位噪声测验。仪器具有 80 MHz 剖析带宽，还能够剖析数字和模仿调制信号、脉冲信号以及 V。OR。/ILS 信号。作为单机式仪器，R&S FSMR3000可下降校准杂乱性。

频率规模：2 Hz 至 8/26.5/50 GHz。

高精确度电平校准仪，具有 –152 dBm 至 +30 dBm 的宽电平丈量规模。

调幅/调频/调相和数字调制剖析仪。

功用完全的信号与频谱剖析仪，最高 80 MHz 剖析带宽。

具有互相关的高端相位噪声剖析仪，1 GHz、10 kHz 偏移时典型值为 –163 dBc/Hz。

选用相邻规模校准，防止或许呈现的电平差错。仪器能够在整个电平规模内为用户供给低于(0.009dB±0.005dB/dB)的一流线性度。

具有完好的集成式调制剖析仪可用于调幅，调频和调相模仿调制形式。

可丈量解调信号的。音频。参数。各种音频滤波器，去加剧功用和检波器可用于音频剖析。

借助选件，这款丈量接收机可转换成功用完全的信号与频谱剖析仪以丈量三阶互调截取点(TOI),高阶谐波，噪声系数和相位噪声。

R&S FSMR3-B1接收机能够剖析80MHz数字调制信号，脉冲信号和VOR/ILS信号。

R&S FSMR3-B60可将R&S FSMR3000丈量接收机转换为功用完全的相位噪声剖析仪。

图6 R&S FSMR3000。

在衰减器切换过程中，FSMR3K选用的是混叠的衰减器校准,即在不同的Range之间总会有一个堆叠的区域，在衰减器切换前后分别对同一个衰减值做丈量，经过设备上ReCal，能够在两个Range之间做滑润切换，补偿掉差错,大大下降了丈量不确定度：

图7 衰减器切换。

3自动化丈量计划。

为了高效的信号源计量，R&S供给了一款自动化测验软件。该软件严厉根据JJF+1931-2021信号发生器校准标准，对标准中的测验项目全掩盖测验。软件具有敞开延展性，用户能够自界说信号源以及对应的操控指令；

图8 衰减器切换。

罗德与施瓦茨事务包括。测验丈量。、技能体系、。网络。与网络安全，致力于打造一个愈加安全、互联的国际。建立90 年来，罗德与施瓦茨作为全球。科技。集团，经过开展尖端技能，不断打破技能边界。公司。抢先的产品和解决计划赋能很多职业客户，助其取得数字技能领导力。罗德与施瓦茨总部坐落德国慕尼黑，作为一家私有企业，公司在全球规模内独立、长时间、可继续地开展事务。

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(责任编辑：女性)