JJF 1886-2020 电场探头校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1886—2020

电场探头校准规范

CalibrationSpecificationforElectricFieldProbes

2020-11-26发布2021-05-26实施

国家市场监督管理总局发布

JJF1886—2020

目录

引言

………………………(Ⅱ)

范围

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

术语和定义

3……………(1)

微横电磁波小室

3.1……………………(1)

吉赫兹横电磁波小室

3.2………………(1)

场地电压驻波比

3.3……………………(1)

各向同性

3.4……………(1)

概述

4……………………(1)

计量特性

5………………(2)

电场强度

5.1……………(2)

各向同性

5.2……………(2)

校准条件

6………………(2)

环境条件

6.1……………(2)

校准用设备

6.2…………(2)

校准项目和校准方法

7…………………(3)

校准项目

7.1……………(3)

校准方法

7.2……………(4)

校准结果表达

8…………(6)

复校时间间隔

9…………(7)

附录原始记录格式

A…………………(8)

附录校准证书内页格式

B……………(10)

附录主要项目校准不确定度评定示例

C……………(11)

Ⅰ

JJF1886—2020

引言

本规范依据国家计量校准规范编写规则和

JJF1071—2010《》JJF1059.1—2012

测量不确定度评定与表示编写

《》。

本规范参照电磁场探头和传感器天线除

IEEEStd1309—20139kHz~40GHz(

外校准

)[CalibrationofElectromagneticFieldSensorsandProbes(ExcludingAnten-

中的技术方法进行编写

nas)from9kHzto40GHz]。

本规范为首次发布

。

Ⅱ

JJF1886—2020

电场探头校准规范

1范围

本规范适用于频率范围电场探头的校准

10MHz~18GHz。

2引用文件

电磁场探头和传感器天线除外校准

IEEEStd1309—20139kHz~40GHz()

[CalibrationofElectromagneticFieldSensorsandProbes(ExcludingAntennas)from

9kHzto40GHz]。

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术语和定义

微横电磁波小室

3.1μtransverseelectromagneticmodecell

微横电磁波小室以下简称

(μtransverseelectromagneticmodecell,μTEMCell)

是经过特殊设计的微小的横电磁波小室其结构对称外壳是用螺钉拧紧的两个铝壳

,,,

内部平板采用黄铜板在频率高达时仍可产生可计算的标准场强

。μTEMCell1GHz,

用于校准不超出其均匀区尺寸的足够小的场探头

。

吉赫兹横电磁波小室

3.2gigahertztransverseelectromagneticmodecell

吉赫兹横电磁波小室以下简称

(gigahertztransverseelectromagneticmodecell,

由一个锥形非对称的矩形同轴线组成类似于的输入部分被

GTEMCell)、,TEMCell

延长了的结构合理选择横截面尺寸使得沿小室长度的特性阻抗保持在

。50Ω。GTEM

具有比更大的操作空间

CellTEMCell。

场地电压驻波比

3.3sitevoltagestandingwaveratio

场地电压驻波比是在微波暗室内将电场探头放置在参考点沿着同一发射天线的

,,

主轴方向改变电场探头的极化和位置产生相同标准场的情况下以电场探头示值的最

,,

大分散性确定场地电压驻波比

。

各向同性

3.4isotropy

各向同性表征的是场探头随测量角度变化的响应与入射场的极化和传播方向变化

,

无关各向同性是按照校准要求改变场探头方向时场探头在恒定场强下的最高示值与

。,

最低示值的比值通常以分贝表示

,。

4概述

电场探头通常由三个部分组成场传感器检波器和高阻传输线基本结构见

:、,

图场传感器用于探测空间中某一位置的场分量检波后的信号经处理后可显示场强

1。,

数值

。

1

JJF1886—2020

图电场探头的基本结构

1

电场探头广泛应用于电磁兼容通信电力航天航空医疗卫生等领域的电磁场

、、、、

测量

。

5计量特性

电场强度

5.1

频率范围电场强度范围最大允许误差

:10MHz~1GHz;:3V/m~60V/m;:

±2dB;

频率范围不包含电场强度范围

:1GHz~18GHz(1GHz);:3V/m~170V/m;

最大允许误差

:±2dB。

各向同性

5.2

最大允许误差

:±1dB。

6校准条件

环境条件

6.1

环境温度

a):(23±5)℃;

相对湿度

b):≤80%;

电源要求

c):(220±22)V,(50±1)Hz;

其他无影响仪器正常工作的电磁干扰及机械振动

d):。

校准用设备

6.2

信号发生器

6.2.1

频率范围

a):10MHz~18GHz;

输出功率不小于

b):0dBm;

频率最大允许误差-5

c):±1×10。

功率放大器

6.2.2

频率范围

a):10MHz~18GHz;

输出功率

b):≥20W;

谐波抑制

c):>20dB。

定向耦合器

6.2.3

频率范围

a):10MHz~18GHz;

耦合系数

b):(15~40)dB;

方向性

c):≥25dB;

电压驻波比

d):≤1.3。

2

JJF1886—2020

功率计

6.2.4

频率范围

a):10MHz~18GHz;

功率测量范围

b):-60dBm~20dBm

电压驻波比

c):≤1.3;

功率测量最大允许误差

d):±0.15dB。

微横电磁波小室

6.2.5(μTEMCell)

a)10MHz~1GHz;

时域分布阻抗

b):50Ω±1Ω;

端口电压驻波比

c):≤1.1;

芯板与底板或顶板间的距离应大于被校准电场探头直径的倍

d)()3。

衰减器

6.2.6

频率范围

a):10MHz~1GHz;

衰减值

b):≥10dB;

端口电压驻波比

c):≤1.1。

场强传递标准

6.2.7

频率范围

a):10MHz~1GHz;;

场强测量范围

b):3V/m~60V/m;

分辨力

c):0.1V/m;

重复性

d):≤3%;

探头尺寸探头直径不大于芯板和顶板之间高度的

e):μTEMCell1/5。

吉赫兹横电磁波小室

6.2.8(GTEMCell)

频率范围

a):10MHz~1GHz;

端口电压驻波比

b):≤1.2;

时域分布阻抗

c):(50±2)Ω;

芯板与底板或顶板间的距离应大于场强传递标准以及被校准电场探头直径

d)()

的倍

3。

微波暗室

6.2.9

频率范围

a):450MHz~18GHz;

内部最小尺寸长宽高

b):4m()×2m()×2m();

场地电压驻波比测量方法参见附录

c):±0.5dB(C.2.3)。

标准增益喇叭天线

6.2.10

频率范围

a):1GHz~18GHz;

增益

b):≥15dB;

电压驻波比

c):≤1.5。

7校准项目和校准方法

校准项目

7.1

外观及工作正常性检查

a);

3

JJF1886—2020

电场强度

b);

各向同性

c)。

校准方法

7.2

外观及工作正常性检查

7.2.1

被校电场探头的外观应完好无损各开关按键连接器等工作正常不应有

a),、、,

影响电气性能的机械损伤被校电场探头配套附件齐全

。。

按技术说明书规定时间对读出装置和数据处理显示单元预热预热后应显示

b),

正常

。

具有自校准功能的读出装置和数据处理显示单元运行自校准功能并应显示

c),,

正常

。

将检查结果记录在附录表中

d)AA.1。

电场强度

7.2.2

法

7.2.2.1GTEMCell

适用于能够产生可计算的标准场强利用场强传

a)10MHz~1GHz。μTEMCell,

递标准将内产生的标准场传递至按图连接仪器设备组成

μTEMCellGTEMCell。2,

校准系统所有仪器设备通电按技术说明书规定时间预热

μTEMCell。,。

图校准原理图

2μTEMCell

将场强传递标准放置到底板或顶板到芯板间的中心位置即参

b)μTEMCell(),

考点位置设置电场探头为开关开启的工作状态

。。

设定信号发生器频率为校准频率点并记录在附录表中

c),AA.2。

调节信号发生器的输出电平和功率放大器的增益使得参考点处的

d),μTEMCell

电场强度为标准电场强度值该值可通过式得到

,(1)。

ZPAf

E=0·0·

dδV(1)

·swr

式中

:

E参考点处的标准电场强度

———,V/m;

Z的时域阻抗实部

0———μTEMCell,Ω;

P功率计显示的功率示值

0———,W;

Af衰减器的衰减量

———;

d芯板距离底板或顶板的高度

———(),m;

δV场地电压驻波比修正因子一般情况下取保守值

swr———,1。

将此时功率计示值标准场强值和场强传递标准示值记录在附录表中

e)、AA.2。

按图连接仪器预热组成工作标准

f)3,GTEMCell。

4

JJF1886—2020

图法校准原理图

3GTEMCell

将场强传递标准的电场探头如图所示放置到中参考点位置

g)3GTEMCell。

设定信号发生器频率为校准频率点

h)。

调节信号发生器的输出电平和功率放大器的增益使得场强传递标准示值与

i),e)

中的值相同将此时功率计示值记录在附录表中

,AA.2。

将场强传递标准的电场探头从中取出将被校电场探头几何中心放

j)GTEMCell,

置在相同位置调节信号发生器的输出电平和功率放大器的增益使功率计示值达到

,i)

的值将此时被校电场探头示值记录在附录表中

,AA.2。

由式计算校准因子并将其记录在附录表中

k)(2),AA.2。

C=EE

/P(2)

式中

:

C校准因子

———;

E参考点的标准场强值

———,V/m;

E被校电场探头示值

P———,V/m。

微波暗室法

7.2.2.2

适用于频段按图连接仪器组成校准系统将仪器设备通

a)1GHz~18GHz。4,。

电按技术说明书规定时间预热

,。

图微波暗室内用标准增益喇叭天线作发射天线法校准原理图

4

将被校电场探头几何中心放置到微波暗室内发射天线主轴上的参考点位置且

b),

保证探头手柄与电场矢量和传播矢量方向垂直设置电场探头为开关开启的工作状态

。。

设定信号发生器频率为校准频率点并记录在附录表中

c),AA.3。

调节信号发生器的输出电平和功率放大器的增益使得参考点位置电场强度为

d),

标准电场强度值该值可通过式得到将此时功率计示值标准电场强度值和被

,(3)。、

校电场探头示值记录在附录表中

AA.3。

ηPg

E=net

d2(3)

4π

5

JJF1886—2020

式中

:

E参考点的电场强度

———,V/m;

η自由空间的波阻抗

———,377Ω;

P馈入发射天线的净功率

net———,W;

参考点处发射天线的增益

g———;

d从发射天线到参考点的距离

———,m。

由式计算校准因子并将其记录在附录表中

e)(2),AA.3。

各向同性

7.2.3

将中或中的的电场探头放置在参考点调整电场探头

a)7.2.2.1j)7.2.2.2b),

方向使其一个场传感器与入射电场矢量方向相同可以通过将电场探头手柄沿立方体

,,

的对角线放置实现如图所示如果制造商并未明确描述场传感器的方位则应选择

,5。,

和记录能够反映电场探头日常使用中各向同性的轴作为旋转轴

。

图基于三个正交传感器的电场探头各向同性校准布置

5

重复中的和或者中和将校准频率点和标准场

b)7.2.2.1j)k)7.2.2.2c)d),

强值记录在附录表中

AA.4。

将电场探头围绕旋转轴以最大旋转步进不大于进行旋转得到一组探头

c)30°360°,

响应示值将所有电场探头响应示值记录在附录表中找出最大最小响应示

。AA.4。、

值记录在附录表中

,AA.4。

电场探头的各向同性用式计算将A的值记录在附录表中

d)(4),AA.4。

éEù

êPmaxú

A=±êú

20log10ëEEû(4)

PmaxPmin

式中

:

A电场探头各向同性

———,dB;

E电场探头响应示值最大值

Pmax———,V/m;

E电场探头响应示值最小值

Pmin———,V/m。

改变校准频率点和标准场强值重复到直至完成所有预设置可得到

e),a)d),,

电场探头不同频率点的各向同性

。

8校准结果表达

电场探头校准后出具校准证书校准证书至少应包含以下信息

,,:

标题校准证书

a):“”;

实验室名称和地址

b);

6

JJF1886—2020

进行校准的地点如果与实验室的地址不同

c)();

证书的唯一性标识如编号每页及总页数的标识

d)(),;

客户的名称和地址

e);

被校对象的描述和明确标识

f);

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

g),,

接收日期

;

如果与校准结果的有效性和应用有关时应对被校样品的抽样程序进行说明

h),;

校准所依据的技术规范的标识包括名称及代号

i),;

本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明

j);

校准环境的描述

k);

校准结果及其测量不确定度的说明

l);

对校准规范的偏离的说明

m);

校准证书或校准报告签发人的签名职务或等效标识

n)、;

校准结果仅对被校对象有效的声明

o);

未经实验室书面批准不得部分复制证书的声明

p),。

9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年

,1。