日前，由中國計(jì)量科學(xué)研究院（以下簡稱中國計(jì)量院）研制的110GHz~170GHz波段毫米波功率基準(zhǔn)正式通過了美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）專家驗(yàn)收。這套由我國自主研發(fā)和制造的裝置，將作為美國統(tǒng)一該波段功率量值的最高依據(jù)，為美國無線通信、電子、儀器制造等領(lǐng)域的用戶提供量值溯源服務(wù)。

　　毫米波是頻率在30GHz~300GHz范圍內(nèi)的電磁波，被廣泛應(yīng)用于無線通信、雷達(dá)、遙感、射電天文學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。在毫米波技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)等全壽命周期內(nèi)，功率測量都是不可替代的技術(shù)手段，功率測量準(zhǔn)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(zhǔn)，以提升該公司新研發(fā)的毫米波及太赫茲功率計(jì)、信號發(fā)生器、網(wǎng)絡(luò)分析儀等產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的可靠性。然而，美國方面當(dāng)時并不具備110GHz以上波段毫米波功率的校準(zhǔn)與測量能力。

　　2016年7月，中國計(jì)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（CPEM）期間，就中國計(jì)量院最新自主研制的毫米波功率基準(zhǔn)相關(guān)情況做了報(bào)告?！懊绹辛⒖膛c我們進(jìn)行了接洽，詳細(xì)了解了我們的技術(shù)思路和實(shí)施方案。”崔孝海說，“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(yīng)曲線平坦、熱電轉(zhuǎn)換速度快、測量準(zhǔn)確度高，引起了同行的強(qiáng)烈反響?！比ツ?月起，NIST相關(guān)實(shí)驗(yàn)室對各國建立的標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行了廣泛調(diào)研。經(jīng)過反復(fù)比較和實(shí)地考察，NIST最終決定購買中國計(jì)量院研制的WR-6功率基準(zhǔn)和配套裝置。應(yīng)該說，中國計(jì)量院在這一領(lǐng)域再次獲得國際認(rèn)可，與科研人員12年來堅(jiān)持不懈地瞄準(zhǔn)前沿、攻克難題分不開。

　　在計(jì)量領(lǐng)域，微波與毫米波功率是國際計(jì)量局（BIPM）定義的關(guān)鍵參數(shù)，是無線電計(jì)量中最基本的參數(shù)。功率參數(shù)也是天線、場強(qiáng)、散射等其他關(guān)鍵參數(shù)量值溯源的源頭。長期以來，由于國內(nèi)核心技術(shù)的缺乏和發(fā)達(dá)國家的技術(shù)封鎖及設(shè)備禁運(yùn)，我國國家微波與毫米波功率基準(zhǔn)多個重要頻段都存在空白。

　　為此，中國計(jì)量院經(jīng)過12年的不斷鉆研和優(yōu)化改進(jìn)，從無到有，從弱到強(qiáng)，分多個波段建立了我國微波與毫米波功率基準(zhǔn)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(jì)量基準(zhǔn)體系，測量不確定度0.20%～3.5%（k=2），達(dá)到國際領(lǐng)先水平。在參加BIPM組織的國際比對中，中國計(jì)量院研制的功率基準(zhǔn)多次在美、德、英等發(fā)達(dá)國家計(jì)量院同類裝置中脫穎而出，受到了國際同行專家的好評。目前，中國計(jì)量院又有3項(xiàng)校準(zhǔn)與測量能力（CMC）進(jìn)入了BIPM的關(guān)鍵比對數(shù)據(jù)庫（KCDB），成為了國際互認(rèn)的國家校準(zhǔn)與測量能力。

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

　　崔孝海告訴記者：“在110GHz以上，一般的商業(yè)功率傳感器均達(dá)不到功率標(biāo)準(zhǔn)器的指標(biāo)。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(zhuǎn)換和與直流功率之間清晰的溯源關(guān)系?！?

　　因此，從2014年開始，崔孝海帶領(lǐng)課題組，在國家科技支撐計(jì)劃課題“無線通信功率計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)與溯源技術(shù)研究”支撐下，開展了對國家微波與毫米波功率基準(zhǔn)裝置性能提升和全面優(yōu)化研究。經(jīng)過3年努力，課題組成功攻克了功率標(biāo)準(zhǔn)器、微量熱計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)定等方面的技術(shù)瓶頸，解決了寬帶高匹配、快速熱電轉(zhuǎn)換、準(zhǔn)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(zhǔn)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(jì)量基準(zhǔn)體系。

　　其中，課題組研制的110GHz~170GHz功率基準(zhǔn)裝置為國際首創(chuàng)，且具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。近日，專為NIST研制的功率基準(zhǔn)復(fù)制品以及配套傳感器、功率計(jì)等已交付NIST實(shí)驗(yàn)室使用。此外，課題組還在新加坡國家計(jì)量院、香港地區(qū)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的國際采購競標(biāo)中勝出，將分別為兩家機(jī)構(gòu)建立N型功率標(biāo)準(zhǔn)。（陳杭杭 本報(bào)記者 史玉成）