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晨瞿
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1 概述校准指南电子行业的技术人员或工程师依靠来检验自己设计生产的装置和测试仪器 ( 例如手机电视广播系统以及测试仪器 ) 是否能够以预期的频率和电平产生合适的信号例如, 如果您的工作涉及蜂窝式无线系统, 就需要保证载波信号谐波不会影响到与谐波在同一频率运行的其它系统 ; 交调不会造成载波上调制信息的失真 ; 仪器工作在指定的频点, 并保持在分配的频段之内, 完全符合规范要求 ; 有害辐射无论是辐射还是通过输电线或其它导线传导的不会影响其它系统的运行上述所有测量都可以用进行检查, 它可以仪器所产生信号的频率成分但是电路的性能会随时间的推移和温度条件的变化而发生漂移这种漂移会影响分析仪测量的准确度并且由于测量的不准确, 被测仪器可能会不按照预期的性能进行工作既然要使用来测试其它的仪器, 就必须要对它的测量结果具有足够的信心确信测试结果为良好的仪器真的工作正常, 测试结果有故障的仪器真的不满足要求现在, 由于相同的空间内具有更多的信号, 即使是很小的偏差也会引起故障, 因此高度的信心就尤其重要这就是按照制造商指定的周期来校准的重要性, 以及必须要测试的所有关键功能参数来确定它们都在技术指标范围之内的重要原因往往被认为是校准费时的复杂产品校准过程确实需要几个小时甚至几天并且要求一系列的仪器, 包括信号源精密的参考标准和附件但是, 仅仅使校准过程自动化就能够明显降低校准时间校准的另一个问题是测试结果难以解释例如, 用来确定是否符合其相噪技术指标的噪声边带测试, 其测试结果经常以 dbc 为单位表示, 但是分析仪的技术指标往往以 dbc/hz 为单位因此, 测试工程师就必须把 dbc 转换为 dbc/hz( 采用几个修正因数 ), 以确定是否与技术指标相一致应用文章由于以上原因, 最好由经验丰富的计量专家来进行的校准, 他们既有必要的设备又对相关程序具有深层理解尽管如此, 对于每一个使用的人来说, 了解校准这些仪器的价值是非常有益的本文可以帮助使用的应用工程师理解定期校准分析仪的重要性, 并向校准实验室计量人员介绍校准的关键步骤本文首先摘要介绍了的定义及其作用, 然后介绍了使工作在技术指标范围之内所必需的几项重要测试目录概述... 1 什么是?... 2 的测量对象是什么?... 2 需要什么样的校准测试?... 4 线性度... 5 噪声本底测试... 6 测试... 7 绝对幅值准确度和频率响应测试... 8 滤波器带宽和选择性测试... 9 滤波器带宽转换测试参考电平准确度噪声边带测试剩余调频测试频距 / 格测试扫描时间准确度测试谐波失真测试三阶交调截取点测试增益压缩测试手动与自动测试结论参考... 17

2 什么是? 分为几种类型, 包括低成本入门级手持式分析仪和传统的模拟分析仪, 以及采用数字信号处理技术现代化高性能分析仪在本文中, 我们集中介绍调谐式超外差但是, 需要注意的是, 实时采用明显不同的结构, 已经超出了本文的范围图 1 了典型的调谐式超外差的主要组成部分结构类似于调幅 (AM) 超外差接收机的结构, 其中采用了一个混频器来将输入信号下变频至一个较低的中频 (IF) 以便处理大多数采用两极或三极下变频, 但是这里为了方便起见, 仅画出了一级下变频如图所示, 一台调谐式超外差一般包括以下组成部分 : 一个 RF, 它降低了高电平输入信号的幅值, 以防止混频器过载一个混频器, 当扫描时, 它使输入与本机振荡器频率相结合, 对输入信号进行频移, 使得窄带输入频率可以通过 IF 增益放大器并滤波, 以便进行测量一个可调的 IF 增益电路, 它在将混频器输出信号传输到 IF 滤波器之前将其进行放大, 滤出感兴趣的信号该增益是随参考电平设置而变化, 使屏顶部的参考电平与所需的输入信号电平相对应一个 IF 滤波器, 这是一个带通滤波器, 其带宽可以从的前面板进行调节该带宽被称为分辨力带宽, 它确定了仪器能够区分具有很小频率差异的输入信号的能力一个检波器 / 对数放大器, 它响应 IF 信号电平, 进行对数变换, 获得以 db/ 格为单位的一个 ( 有时候被缩写为 VBW, 是视频带宽的意思 ), 它采用了低通滤波, 对的轨迹进行平均和平滑一个屏, 它用来被测输入信号的频谱当时, 对被测信号电平进行数字化, 并将其保存起来用于随后复频谱 ( 较老的没有数字存储功能的分析仪采用了长余辉 CRT 屏, 在时频谱轨迹 ) 一个发生器, 它控制着的频率和分析仪屏的刷新率一个本机振荡器, 它可以被产生正常的, 或在零频距模式下保持常数对于采用了频率合成器作为的现代分析仪, 合成器设置的分辨率将影响和光标频率的准确度混频器 IF 增益 IF 滤波器检波器 / 视频对数放大器滤波器 (RBW) (VBW) 图表 1 典型的调谐式超外差的结构 2 福禄克公司校准指南

3 的测量对象是什么? 如图 2 所示, 信号的频率成分, 横轴 (X) 表示信号频率, 纵轴 (Y) 表示幅值在校准时, 检定 X 轴 Y 轴和标记读数均准确无误是非常重要的 X 轴 X 轴测量信号的频率在图 2 所示的例子中,X 轴覆盖了 500 khz 的跨度, 开始频率为 MHz, 结束频率为 MHz X 轴的中心点为 500 MHz, 每个格表示 50 khz 水平轴的频率是被线性校准的, 使您能够测量并比对信号的频率分量 Y 轴利用 Y 轴可以测量一个信号相对于另一信号的相对幅值或者是一个信号的绝对幅值图 2 中, 屏上最上边的栅格线表示 0 dbm, 被作为参考电平, 屏上的栅格线是向下递减的, 每个格表示 -10 db 的步进由于分析仪可能会准确一定值的幅值, 而却不能准确另一值的幅值, 因此就必须在其整个幅度范围之内检查分析仪的准确度和线性度标记读数屏也可以标记读数或光标位置的读数对于采用数字式屏的, 由于的轨迹和光标读出是从相同的测量数据中产生的, 因此光标准确度和准确度之间的差异并不重要但是对与老型号的模拟仪器, 检查和光标的幅值和频率准确度是非常重要的图 2 中, 光标位置的幅值为 dbm, 其频率为 500 MHz 设置对于大多数的现代化仪器, 屏上还的设置对于较新的, 设置发生变化时, 刻度和标签也会随之改变设置包括 : RF 衰减该设置衰减输入信号用以避免混频器过载否则, 不利的谐波和交调信号可能出现在的频谱上图 2 中,RF 衰减是 30 db 参考电平该设置定义一个或多个信号的绝对或相对幅值无论将哪个信号电平设置为参考电平, 该电平均会被在格子线的顶部图 2 中, 参考电平为 0 dbm 图表 2 理解的图形 3 福禄克公司校准指南

4 分辨力带宽该设置 ( 缩写为 RBW) 是指 IF 滤波器的带宽滤波器带宽越小, 完成信号扫描的时间就越长图 2 中, 滤波器带宽是 300 Hz 视频带宽该设置 ( 常缩写为 VBW) 决定了信号在通过检波器后要过滤掉多少信号来消除噪声图 2 中, 视频带宽被设置为 1 khz 扫描时间扫描时间决定了从开始频率到结束频率需要多长时间图 2 中, 扫描时间是 5.6 秒请注意扫描时间滤波器带宽和频距是互相关联的, 更快的扫描时间就需要更宽的滤波器带宽和 / 或更窄的频距如果加速扫描时间, 而不对滤波器带宽和频距做相应的调整, 就可能导致频谱失真, 甚至是错误的对于新型的分析仪, 在设置了扫描时间滤波器带宽和视频带宽之后, 分析仪将自动设置合适的扫描时间对于较老的仪器, 则可能必须手动调整各项设置来优化的信号需要什么样的校准测试? 不是所有的都需要进行全部的测试, 以下参数为校准时最常使用的一组核心测试项目 : 线性度 ( 也称为刻度保真度或对数一致性 ) 噪声本底频率响应和绝对幅值准确度滤波器带宽 ( 也称为分辨力带宽 ) 和形状噪声边带剩余调频校准幅值准确度标记计数准确度滤波器带宽准确度 IF 增益不确定度滤波器带宽转换参考电平准确度频距准确度频率读数准确度扫描时间谐波失真三阶交调截止点增益压缩尽管以下功能测试超出了本文的讨论范围, 但是在校准时仍然可能会包括 : 参考输出准确度输入回损 ( 电压驻波比 ) 由于可以用一种测试设备配置来校准几个核心参数, 因此校准所有上述参数并没有看起来那样令人退缩实际上, 对于很多项测试来说, 需要的也仅仅是一台频率合成器和精密步进衰减器对于频率响应测试, 还需要一个功率表和一个功分器 ; 对于噪声边带测试和剩余调频测试, 则需要增加一个低相噪的频率合成器请注意, 某些超出本文介绍范围的测试项目也需要增加其它测试仪器例如, 在进行参考输出准确度测试时, 除了基本的测试仪器之外, 还需要一台通用计数器和一个功率计关于核心测试或其它功能测试的详细信息, 请参阅本文末尾列出的参考文章本文以下部分介绍几项最常用的核心测试在每个图表的顶部都标出了的被测部分, 接着是可以在屏上看到的例子, 然后是测试设置在阅读以下的测试说明时, 请注意测试顺序是非常重要的, 因为某些测试项目依赖于在此之前的测试中检定的分析仪性能例如, 通常需要在进行其它测试之前首先进行线性度和噪声本底的校准因为不同的生产商要求不同的测试项目, 因此不可能列出一个适合所有情况的测试顺序所以要确保参考用户手册来确定的正确测试程序 4 福禄克公司校准指南

5 线性度如图 3 所示, 该测试校准分析仪的检波器 / 对数放大器和的组件在测试时采用固定的和参考电平设置, 它检查分析仪在宽动态范围内的幅值线性度和其它测试不同的是, 该项测试需要有一台具有高精密衰减线性度的信号源作为参考标准或者, 如果信号源未经过衰减线性度校准, 则可以采用固定的输出电平设置, 然后增加额外的精密步进衰减器作为参考标准外部衰减器需要已经作为独立产品经过校准或者经过其它校准实验室的校准该项测试通常要求信号源被设置为某一固定频率和幅值 ( 通常为 dBm), 且两个步进衰减器设置为 0dB 还可能需要稍微调整合成器, 使分析仪标记幅值读出为 0dBm 在将幅值设置为 0dBm 之后, 它就成为了参考点, 并且在以后的测试要保持信号发电器设置不变用户手册中的检定表将指导您每次使衰减器步进一步, 记录下在每一设置下的标记读数变化为了保准读数准确, 必须使用实际的衰减值而不是标称值计算线性度的公式如下 : 混频器 IF 增益检波器 / IF 滤波器对数放大器参考电平线性度 = 总实际衰减 - 累积标记读数变化换句话说, 在 10 db 的衰减设置下, 实际的衰减值可能为 db 影响线性度测试不确定度的重要因素包括 : 参考步进衰减器的准确度失配的分辨率测量的信噪比但是, 若使用自动化校准软件则可以大大简化计算测量不确定度的工作 10 MHz 参考输出 10 MHz 参考输入 10 db 步进 1 db 步进图表 3 线性度测试的设置和 5 福禄克公司校准指南

6 噪声本底测试噪声本底 ( 或平均噪声电平 DANL) 对于测量低电平信号的能力有相当大的影响如图 4 所示, 应该在的连接一个无源的 50 Ω 端接器为了确定平均噪声电平 (PM), 需要首先校准的线性度和参考电平准确度然后, 利用连接的 50 Ω 无源端接器, 把标记放在噪声电平上并读取 dbm 值 (AR) 尽管不是必须在 1 Hz 带宽下测量平均噪声电平, 但还是通常将其标准化为 1 Hz 或 10 Hz 带宽 P M = P R + A R ( 单位为 dbm) P R = 设置的参考电平 A R - 平均噪声电平和 P R 之差应该按照制造商规定的分辨率和视频带宽设置进行该项测试影响测量噪声本底测试的测量不确定度的重要因素包括 : 的分辨率的线性度 ( 由上一项测试确定 ) 混频器检波器 / IF 增益 IF 滤波器对数放大器 A R P R P M 终端电阻器图表 4 噪声本底测试的设置和 6 福禄克公司校准指南

7 测试该项测试校准的衰减器电路由于信号的步进衰减保护着分析仪的输入部分 ( 混频器和放大器 ), 防止信号过载, 因此非常重要图 5 所示为测试的测试设置在进行该项测试时, 按照图 5 所示连接测试仪器, 参考信号要通过一个经过校准的步进衰减器当增加外部衰减时, 请依照制造商的建议降低分析仪的输入衰减记下每一步衰减时屏幕上的电平变化值 ( k), 并将其与制造商的技术指标进行比对, 确定是否通过测试将参考步进衰减器标称值提供的实际衰减 ( 从校准报告中的 ATT EXT ACTUAL 获得 ) 与衰减器提供的标称衰减值 (ATT NOM ) 进行比对已知参考衰减器每一步的实际值, 即可计算出与标称值的差值为了确定分析仪衰减器步幅偏离标称值的程度, 必须从频谱分析指示的幅值变化值 ( MKR) 中减去该差值衰减器准确度 (ACC) 可由以下公式计算 : ACC = [ ATT NOM - ATT EXT ACTUAL ] - MKR 影响测试的测量不确定度的重要因素包括 : 外部参考步进衰减器的准确度 1-dB 步进衰减器和输入之间的失配的分辨率 ( 读出每项测试中分析仪的 ) 的线性度 ( 由上一项测试确定 ) 测量的信噪比 ( 取决于平均噪声电平 ) 混频器 IF 增益 IF 滤波器 MK R 检波器 / 对数放大器 10 MHz 参考输出 10 MHz 参考输入 10 db 步进 1 db 步进图表 5 测试的设置和 7 福禄克公司校准指南

8 绝对幅值准确度和频率响应测试频率响应测试校准的衰减器和混频器部件, 它测量分析仪的幅值误差, 该误差为频率的函数该项测试检验分析仪在整个频率范围内对固定电平信号的幅值相应, 相对于分析仪在一个参考频率 ( 一般为 50 MHz) 下的相应绝对准确度测试还校准中频 (IF) 电路, 确定分析仪在参考频率下的绝对电平准确度该项测试需要一台功率计和功率传感器作为校准标准在进行测量时, 通过一个功分器将的输出连接到一个功率传感器, 然后再连接到分析仪但是为了提高幅值准确度, 首先需要校准功分器, 可以将一个功率传感器 ( 参考传感器 ) 连接到功分器的一个来完成校准功分器的工作功分器的另一个端口连接到第二个没有从功分器拆下的隐埋式传感器利用这种配置, 即可按照分析仪制造商的固定, 测量并记录在每一频点下参考传感器和隐埋式传感器之间的差值在完成了所有频点下的校准后, 即可移开参考传感器, 并用分析仪替代, 再在每一频点下进行测量在每一频点, 都要利用功分器校准数据对结果进行修正, 以消除功分器产生的残余误差影响频率响应测试的测量不确定度的重要因素包括 : 参考功率传感器的频率响应功分器和功率传感器之间, 以及功分器于之间的失配的分辨率的线性度 ( 由上一项测试确定 ) 输出的谐波成分参考线信号 / 电平发生器混频器 IF 增益检波器 / IF 滤波器对数放大器图表 6 频率响应测试的设置的适配器水平偏移消隐功率传感器功率分配器射频功率表参考功率传感器 8 福禄克公司校准指南

9 滤波器带宽和选择性测试如图 7 所示, 该项测试校准个体分辨率滤波器的带宽和带宽选择性带宽选择性 ( 也称作形状因数 ) 测量分析仪分辨幅值不相等邻近信号的能力它被规定为 60 db 与 3 db 带宽之比如果选择了错误的滤波器带宽, 或者说是滤波器的边沿形状是错误的, 则难以区分频率相近幅值不等的两个信号, 因此对该参数进行适当的校准是非常重要的进行该项测试时, 首先要将的输出连接到分析仪的输入接着, 将分析仪设置为制造商指定的第一个滤波器带宽, 设置缩放比例为 1 db/ 格, 并确定 3 db 的带宽, 如图 7a 所示然后选择制造商指定的频距 / 格设置, 并设置幅值缩放比例为 10 db/ 格, 扩展信号, 使其能够占满整个区读取并记录 60 db 带宽, 如图 7b 所示在制造商规定的其它滤波器带宽设置下重复以上测试现在, 按照以下方法计算带宽选择性 ( 其中 f 代表频率 ): 带宽选择性 = f60db/ f3db 影响滤波器带宽测试的测量不确定度的重要因素包括 : 频距 / MKR 的准确度制造商指定的频距 / 格的不确定度的线性度 ( 由上一项测试确定 ) 混频器 IF 增益 IF 滤波器检波器 / 对数放大器 10 MHz 参考输出 10 MHz 参考输入 10 db 步进 1 db 步进 3dB 3dB 带宽 6dB 6dB 带宽图表 7 滤波器带宽和选择性测试的设置和 9 福禄克公司校准指南

10 滤波器带宽转换测试如图 8 中所示, 该项测试校准的增益和滤波器电路, 并检定滤波器增益在不同的滤波器带宽和频距设置下保持不变该项测试采用单一的输入频率, 通常在 50 到 100 MHz 之间通常情况下, 首先在规定的滤波器带宽和频距设置下 ( 按照制造商的规定 ), 利用屏上的参考标记确定 50 MHz 参考电平然后调节到不同的滤波器带宽和频距设置 ( 也由制造商规定 ), 读取每一设置下的 MKR, 并通过将结果与的技术指标相比对确定误差图 8 中的三条曲线表示的滤波器带宽和频距 / 格设置的变化如果当滤波器带宽和频距设置发生变化时 IF 增益不发生变化, 曲线峰值的幅值将是重合的但是, 在大多数情况下不会完全重合因此就需要在校准报告中标明这一变化影响滤波器带宽转换测试的不确定度的重要因素包括 : 的线性度 ( 由上一项测试确定 ) 分辨率参考电平准确度如图 9 中所示, 该项测试校准中频 (IF) 放大器和增益转换电路, 并且通常在某个低频的下进行, 比如 50 MHz 把分析仪设置为一个高参考电平设置 ( 比如 +10 dbm, 或按照制造商的建议设置 ), 设置步进衰减器为 0 db, 并调整输出, 获得与参考电平相重合的信号接着, 将分析仪参考电平降低 10 db, 并将步进衰减器增大 10 db 确定信号与参考电平线之间的电平差按照制造商的建议, 继续降低参考电平设置, 并按照参考电平设置降低步进衰减器设置影响参考电平准确度测试的不确定度的重要因素包括 : 步进衰减器的准确度失配的分辨率 10 福禄克公司校准指南参考电平混频器 IF 增益 IF 滤波器检波器 / 对数放大器 10 MHz 参考输出 10 MH z 参考输入图表 8 滤波器带宽转换测试的设置和电平 10 MHz 参考输出 10 MH z 参考输入图表 9 参考电平准确度测试的设置 10 db 步进 1 db 步进 db

11 噪声边带测试如图 10 所示, 该项测试检定噪声边带 ( 也就是载频信号频率之上或之下的频率偏移处的噪声电平 ) 是否能够在的技术指标限值内足够快地下降该项测试是在制造商指定的单一的输入频率下进行的确保该项测试中使用的具有低相噪是非常重要的 ; 否则, 如果分析仪未通过测试, 就无法得知是由于还是源信号造成的噪声边带测试结果可以表示为 dbc( 表示给定带宽条件下噪声边带相对于载波信号的值 ) 或 dbc/hz( 表示标准化为矩形 1 Hz 带宽的噪声边带值 ) 影响噪声边带测试的测量不确定度的重要因素包括 : 的线性度 ( 由上一项测试确定 ) 混频器 IF 增益 IF 滤波器检波器 / 对数放大器 dbc 的分辨率的调幅噪声 3 db 滤波器带宽的不确定度的调幅噪声的噪声边带 10 MHz 参考输出 10 MH z 参考输入 f 图表 10 噪声边带测试的设置和 11 福禄克公司校准指南

12 剩余调频测试如图 11 所示, 该项测试利用分析仪中频 (IF) 滤波器响应的直线部分, 测量由于分析仪系统的短期不稳定度引起的剩余调频该项测试首先确定 IF 滤波器的斜率 ( 检波灵敏度 ), 单位为 Hz/dB 然后测量由于剩余调频引起的幅值变化将这两项相乘, 即得到以 Hz 为单位的剩余调频请注意, 该项测试的仪器设置与噪声边带测试相同在确定检波灵敏度时, 将中心频率和输出频率均设置为制造商指定值 ( 通常为 1 GHz) 然后将频距 / 格滤波器带宽以及设置为制造商指定值接着, 调整的信号, 使响应的线性部分与中心频率相重合, 如图 10 所示, 并记录下 MKR 读数用频率 MKR( 以 Hz 为单位 ) 除以幅值 MKR( 以 db 为单位 ), 计算得到检波灵敏度 (D), 并记录结果例如, 如果频率 MKR 为 250 Hz, 幅值 MKR 为 4 db, 则检波灵敏度为 62.5 Hz/dB 混频器 IF 增益 IF 滤波器 Mrk1 Mrk2 检波器 / 对数放大器在计算得到检波灵敏度后, 接着要确定峰 - 峰频率偏差精调将分析仪设置为零频距, 在中心频率处通过精调使零频距线调整到范围然后利用的峰 - 峰测量功能确定以 db 为单位的峰 - 峰偏差现在, 通过将检波灵敏度 (Hz/dB) 与峰 - 峰偏差 (db) 相乘, 即可确定剩余调制 (RFM) 按照用户手册的规定, 在每一滤波器带宽设置下进行这种计算, 记录每次计算的记过仅更改滤波器带宽设置, 所有其它设置 ( 中心频率频距 / 栅格以及视频带宽 ) 保持不变影响剩余调频测试的不确定度的重要因素包括 : 的线性度 ( 由上一项测试确定 ) 的分辨率的剩余调频与制造商指定的频距 / 格的不确定度 IF 滤波器响应的非线性度 10 MHz 参考输出 10 MH z 参考输入图表 11 剩余调频测试的设置和 12 福禄克公司校准指南

13 频距 / 格测试频距 / 格测试确定分析仪频率间隔的准确度, 还可以测试的频率轴的线性度偏移在测试时, 将合成器频率与屏上的第 1 个垂直栅格线对准 ( 参见图 12) 然后将合成器频率增大为 4 倍的频距 / 格设置, 接着是 8 倍利用标记功能, 可以确定相对于每一栅格线的偏移将该偏移值与频距准确度指标相比较按照制造商的规定, 在其它频距 / 格设置下重复以上测试影响剩余调频测试的不确定度的重要因素包括 : 和标记读数的分辨率合成器的频率准确度扫描时间准确度测试在测试扫描时间准确度时, 如图 13 所示, 将连接到将合成器设置为输出调幅信号, 利用来自于一台外部函数发生器调制深度被设置为 50% 的音频信号将设置为零距模式, 从最短的扫描时间 ( 例如 1 ms) 开始, 解调信号在的第一个垂直栅格线上确定一个合适的参考点调整函数发生器的频率, 直到在最后一个垂直栅格线上确定第二个参考点在该点, 从函数发生器读数频率 (f), 按下式计算扫描时间 : 扫描时间 =[1/f FG ] ( 波形的周期数 ) 记录扫描时间, 并按照制造商的规定对每一扫描时间重复以上测试影响剩余调频测试不确定度的重要因素包括 : 的分辨率函数发生器的频率准确度图表 12 频距 / 格设置和参考 1 参考 2 功能发生器外用调制图表 13 频距 / 格的设置和 13 福禄克公司校准指南

14 谐波失真测试该项测试鉴定分析仪内部产生的不利谐波失真均在允许范围之内如图 14 所示, 将分析仪连接到一台为了避免由于的谐波成分对测得的谐波电平产生不利影响, 使用一个滤波器按照制造商的建议设置分析仪测试频率和信号电平调整的输出电平, 使的信号与分析仪的中心频率被设置为输入信号频率 (f1) 时所必须的参考电平向重合将分析仪的中心频率设置为所需的谐波频率 (f2), 并记录的谐波电平 (HL) 影响谐波失真测试不确定度的重要因素包括 : 测试信号的谐波成分参考电平的不确定度的线性度 ( 由上一项测试确定 ) 的分辨率信噪比中心频率 (f 1 ) H L 中心频率 (f 2 ) LPF 图表 14 测量谐波失真 14 福禄克公司校准指南

15 三阶交调截取点测试如果在频谱分析的输入同时加两个信号, 输入混频器就会产生不利的交调现象交调的程度取决于混频器处的信号电平 ( 混频器电平 ) 交调产物的总量由交调截取指数表示, 表示产生相当于输入信号电平的交调产物时所需的混频器电平该信号电平超出了分析仪的工作范围, 不能直接测得, 但是可以计算获得任何输入电平的混频器电平和噪声本底的测试结果一起, 交调截取点测试将确定的动态范围, 动态范围通常表示为同时加到输入的最大和最小信号之比该项测试需要在的输入加两个信号根据制造商的规定配置通常情况下, 使用 0 db 的设置, 使混频器电平等于分析仪的输入电平将合成器 1 设置至的中心频率 f1( 参见土 15); 按照制造商的规定设置合成器 2 的频率 (f2) 相对于中心频率的偏移 ; 将 f1 和 f2 的幅值电平设置为相同 (RL, 单位为 dbm) 在 2f2-f1 和 2f1-f2 处测量当前 RL 下的交调产物记录两个电平中的较小值 (IR3) 如下所示计算三阶交调截取点 (TOI),( 假设设置为 0dB): TOI = R L +[ I R3 /2 ] 按照制造商的规定, 对所有指定的测试频率重复以上测试, 覆盖的整个频率范围影响剩余调频测试不确定度的重要因素包括 : 的分辨率线性度 ( 由上一项测试确定 ) 参考电平的不确定度与功率藕合器组合时的交调抑制混频器 2f 1 -f IF 增益 IF 滤波器 f 1 f 2 检波器 / 对数放大器 2f 2 -f 1 I R3 功率分配器图表 15 交调设置和的三阶交调测试 15 福禄克公司校准指南

16 增益压缩测试该项测试确定测量高幅值信号中出现的小幅值信号的能力测量增益压缩时采用两个频率不相关幅值不相同的两个信号 ( 参见图 16) 制造商校准手册中定义的校准程序将规定特定频率下信号的电平和幅值混频器 IF 增益 IF 滤波器检波器 / 对数放大器较低的信号电平至少要低于较高信号电平 35 db 该项测试需要两台一台功率计来测量每一信号的电平一个耦合器将两个信号同时输入到的输入最终形成的增益压缩经过两个步骤确定首先关闭较高幅值的信号, 测量较低电平信号的幅值不压缩 ; 第二步, 打开较高电平的信号, 并再次测量较低幅值信号的幅值压缩不压缩和压缩测量值之间的差值就是最终的增益压缩, 并将其与的增益压缩技术指标进行比较 f 1 m 1 m 2 影响剩余调频测试不确定度的重要因素包括 : 的分辨率 f 2 的线性度 ( 由上一项测试确定 ) 参考电平的不确定度手动与自动测试尽管可以手动完成以上的全部测试项目, 但是其中许多测试项目都是重复性的, 并且在不同的设置下都采用相同的测试配置, 需要很多工时进行重复劳动当采用自动化校准软件时, 例如 Fluke MET/CAL 自动计量软件, 校准工作更具有效率采用 Fluke MET/CAL 软件将提高对仪器的控制能力自动确定通过 / 失败状态, 并自动计算测量不确定度, 节省大量时间, 而又能提高测量可重复性关于 Fluke MET/CAL 软件的更多信息, 以及产品的可用性, 请浏览或联系您当地的福禄克代表处 1 2 图表 16 设置配置和的增益压缩测试功率分配器 16 福禄克公司校准指南

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PowerPoint Presentation 如何简化频谱分析仪校准的复杂性 96270A 杨胜利高级技术支持工程师美国福禄克公司计量校准部 13910526912 010 57351383 victor.yang@flukecal.com 96040A 1 主要内容频谱分析仪的校准既复杂又费时 96000 系列频谱分析仪校准标准主要性能用 96000 系列简化频谱分析仪的校准 2 信号与频谱分析基本概念幅度 ( 功率 ) 时域 vs.