日前，由中國計量科學(xué)研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中國計量院）研制的110GHz~170GHz波段毫米波功率基準正式通過(guò)了美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST）專(zhuān)家驗收。這套由我國自主研發(fā)和制造的裝置，將作為美國統一該波段功率量值的最高依據，為美國無(wú)線(xiàn)通信、電子、儀器制造等領(lǐng)域的用戶(hù)提供量值溯源服務(wù)。

　　毫米波是頻率在30GHz~300GHz范圍內的電磁波，被廣泛應用于無(wú)線(xiàn)通信、雷達、遙感、射電天文學(xué)和臨床醫學(xué)等領(lǐng)域。在毫米波技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)、應用、維護等全壽命周期內，功率測量都是不可替代的技術(shù)手段，功率測量準確與否在許多領(lǐng)域都至關(guān)重要。

　　2016年年初，美國某知名電子測試和測試儀器公司找到NIST，希望對其最新研制的功率傳感器提供功率校準，以提升該公司新研發(fā)的毫米波及太赫茲功率計、信號發(fā)生器、網(wǎng)絡(luò )分析儀等產(chǎn)品技術(shù)指標的可靠性。然而，美國方面當時(shí)并不具備110GHz以上波段毫米波功率的校準與測量能力。

　　2016年7月，中國計量院信電所微波室主任崔孝海在參加國際精密電磁測量大會(huì )（CPEM）期間，就中國計量院最新自主研制的毫米波功率基準相關(guān)情況做了報告?！懊绹辛⒖膛c我們進(jìn)行了接洽，詳細了解了我們的技術(shù)思路和實(shí)施方案?！贝扌⒑Ｕf(shuō)，“我們的裝置突破了110GHz以上功率測量的技術(shù)瓶頸，工作頻帶寬、響應曲線(xiàn)平坦、熱電轉換速度快、測量準確度高，引起了同行的強烈反響?！比ツ?月起，NIST相關(guān)實(shí)驗室對各國建立的標準裝置進(jìn)行了廣泛調研。經(jīng)過(guò)反復比較和實(shí)地考察，NIST最終決定購買(mǎi)中國計量院研制的WR-6功率基準和配套裝置。應該說(shuō)，中國計量院在這一領(lǐng)域再次獲得國際認可，與科研人員12年來(lái)堅持不懈地瞄準前沿、攻克難題分不開(kāi)。

　　在計量領(lǐng)域，微波與毫米波功率是國際計量局（BIPM）定義的關(guān)鍵參數，是無(wú)線(xiàn)電計量中最基本的參數。功率參數也是天線(xiàn)、場(chǎng)強、散射等其他關(guān)鍵參數量值溯源的源頭。長(cháng)期以來(lái)，由于國內核心技術(shù)的缺乏和發(fā)達國家的技術(shù)封鎖及設備禁運，我國國家微波與毫米波功率基準多個(gè)重要頻段都存在空白。

　　為此，中國計量院經(jīng)過(guò)12年的不斷鉆研和優(yōu)化改進(jìn)，從無(wú)到有，從弱到強，分多個(gè)波段建立了我國微波與毫米波功率基準裝置，頻率覆蓋10MHz到170GHz，基本建立起完備的國家微波與毫米波功率計量基準體系，測量不確定度0.20%～3.5%（k=2），達到國際領(lǐng)先水平。在參加BIPM組織的國際比對中，中國計量院研制的功率基準多次在美、德、英等發(fā)達國家計量院同類(lèi)裝置中脫穎而出，受到了國際同行專(zhuān)家的好評。目前，中國計量院又有3項校準與測量能力（CMC）進(jìn)入了BIPM的關(guān)鍵比對數據庫（KCDB），成為了國際互認的國家校準與測量能力。

　　近年來(lái)，隨著(zhù)毫米波系統需求的快速增長(cháng)，毫米波技術(shù)不斷向著(zhù)微波的高頻帶延展，這給毫米波參數測量帶來(lái)了新的挑戰。

　　崔孝海告訴記者：“在110GHz以上，一般的商業(yè)功率傳感器均達不到功率標準器的指標。因此，要建立WR-6頻段的毫米波功率，必須自主研制功率傳感器，解決其寬帶高匹配、快速熱電轉換和與直流功率之間清晰的溯源關(guān)系?！?

　　因此，從2014年開(kāi)始，崔孝海帶領(lǐng)課題組，在國家科技支撐計劃課題“無(wú)線(xiàn)通信功率計量標準與溯源技術(shù)研究”支撐下，開(kāi)展了對國家微波與毫米波功率基準裝置性能提升和全面優(yōu)化研究。經(jīng)過(guò)3年努力，課題組成功攻克了功率標準器、微量熱計、標準器標定等方面的技術(shù)瓶頸，解決了寬帶高匹配、快速熱電轉換、準確量熱和相關(guān)量值向直流功率溯源的技術(shù)難題，建立起6套國家微波與毫米波功率基準裝置，頻率覆蓋18GHz～170GHz，進(jìn)一步完善了我國國家微波與毫米波功率計量基準體系。

　　其中，課題組研制的110GHz~170GHz功率基準裝置為國際首創(chuàng )，且具有完全自主知識產(chǎn)權。近日，專(zhuān)為NIST研制的功率基準復制品以及配套傳感器、功率計等已交付NIST實(shí)驗室使用。此外，課題組還在新加坡國家計量院、香港地區校準實(shí)驗室的國際采購競標中勝出，將分別為兩家機構建立N型功率標準。（陳杭杭 本報記者 史玉成）