JJF 2078-2023 实时频谱分析仪校准规范.pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F2 0 7 82 0 2 3实时频谱分析仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rR e a l-t i m eS p e c t r u mA n a l y z e r s 2 0 2 3-1 0-1 2发布2 0 2 4-0 4-1 2实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布实时频谱分析仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rR e a l-t i m eS p e c t r u mA n a l
2、 y z e r sJ J F2 0 7 82 0 2 3 归 口 单 位:全国无线电计量技术委员会 主要起草单位:中国计量科学研究院上海市计量测试技术研究院中国工程物理研究院计量测试中心 参加起草单位:上海芯问科技有限公司 本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释J J F2 0 7 82 0 2 3本规范主要起草人:何 昭(中国计量科学研究院)詹志强(上海市计量测试技术研究院)王建忠(中国工程物理研究院计量测试中心)魏 竹(中国工程物理研究院计量测试中心)参加起草人:聂梅宁(中国计量科学研究院)张 睿(中国工程物理研究院计量测试中心)陈 纲(上海芯问科技有限公司)J J F2 0 7 8
3、2 0 2 3目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语(1)4 概述(2)5 计量特性(2)5.1 最大实时分析带宽(2)5.2 实时分析带宽(2)5.3 全捕获最小脉宽时的全幅度准确度(2)5.4 不同信号模板比全捕获最小脉宽时的幅度比(2)5.5 频率模板触发电平(2)5.6 无杂散动态范围(2)5.7 带内频率响应(2)5.8 参考频率(2)5.9 频率响应(3)6 校准条件(3)6.1 环境条件(3)6.2 测量标准(3)7 校准项目和校准方法(4)7.1 外观及工作正常性检查(4)7.2 最大实时分析带宽(4)7.3 实时分析带宽(5)7.4 全捕获最小脉宽时的幅度比(
4、5)7.5 不同信号模板比全捕获最小脉宽时的幅度比(7)7.6 频率模板触发电平(7)7.7 无杂散动态范围(9)7.8 带内频率响应(9)7.9 参考频率准确度(1 0)7.1 0 频率响应(1 1)8 校准结果的表达(1 1)9 复校时间间隔(1 2)附录A 原始记录内页格式(1 3)附录B 校准证书内页格式(1 6)附录C 主要项目校准不确定度评定示例(1 9)J J F2 0 7 82 0 2 3引 言 J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则和J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示共同构成支撑本规范编制工作的基础性系列规范。本规范为
5、首次发布。J J F2 0 7 82 0 2 3实时频谱分析仪校准规范1 范围本规范适用于频率范围为3H z 5 0GH z实时频谱分析仪和频谱分析仪中实时频谱分析模块的校准,其他频率范围的实时频谱分析仪和实时频谱分析模块的校准可参照执行。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J F1 3 9 6 频谱分析仪校准规范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3.1 全捕获最小脉宽 m i nt i m eo f f u l l i n t e r c e p t;MT F I实时频谱分析仪1 0 0%捕获的最窄
6、脉冲持续时间。3.2 全捕获幅度比 a m p l i t u d er a t i oo f f u l l i n t e r c e p t;A R F I1 0 0%幅度准确度当输入信号的脉宽从宽至窄时,信号幅度与连续波状态下的幅度之差。3.3 无杂散动态范围 s p u r i o u s f r e ed y n a m i c r a n g e;S F D RA D C(模数转换器)载波频率(最大信号成分)的均方根幅度与实时分析带宽内的最大噪声成分的均方根值之比,通常以d B c(相对于载波频率幅度)或d B F S(相对于A D C的满量程范围)表示。3.4 瀑布图 s p
7、e c t r o g r a m时频图频谱图实时频谱分析仪的一种显示方式,其中频率用x轴表示,时间用y轴表示,功率用颜色表示。3.5 实时分析带宽 r e a l-t i m ea n a l y z i n gw i d e b a n d;R AW与实时频谱分析仪的数字转换器和中频带宽相对应的,可以进行实时无缝捕获的频率跨度。注:实时频谱分析仪的实时分析带宽与扫频式频谱分析仪的扫频宽度类似。3.6 频率模板触发 f r e q u e n c ym a s kt r i g g e r;FMT在实时频谱分析仪频域,一种以预设的频率-幅度门限为触发条件的触发方式。3.7 带内频率响应 f
8、r e q u e n c yr e s p o n s ed u r i n gs p a n;F R S最大实时分析带宽内的幅频特性。1J J F2 0 7 82 0 2 34 概述实时频谱分析仪(以下简称实时频谱仪)主要用于捕获和分析瞬态及动态信号。实时频谱仪主要由本振、混频、滤波、采样、数据处理、显示等部分组成,典型的实时频谱仪结构如图1所示。其将微波信号下变频到中频,然后A D C数字化宽带中频信号,下变频、滤波和检测均以数字方式进行,时域、频域转换使用F F T(快速傅里叶变换)算法完成。图1 典型的实时频谱仪结构5 计量特性5.1 最大实时分析带宽最大实时分析带宽:5 1 2MH
9、 z。5.2 实时分析带宽实时分析带宽范围:1 0H z 5 1 2MH z;最大允许误差:0.3%。5.3 全捕获最小脉宽时的全幅度准确度最小脉宽:1.8s;幅度比最大允许误差:1.0d B。5.4 不同信号模板比全捕获最小脉宽时的幅度比最小脉宽:7n s(信号模板比:0d B6 0d B);幅度比最大允许误差:1.0d B。5.5 频率模板触发电平电平范围:0d B m-5 0d B m,最大允许误差:(1.0d B+频率响应);电平范围:-5 0d B m-6 0d B m,最大允许误差:(2.5d B+频率响应)。5.6 无杂散动态范围无杂散动态范围:-8 0d B c。5.7 带内频
10、率响应频率响应最大允许误差:0.3d B。5.8 参考频率频率标称值:1 0MH z;2J J F2 0 7 82 0 2 3频率准确度:1翈1 0-9。5.9 频率响应频率范围:3H z 5 0GH z;频率响应最大允许误差:(0.23)d B。注:以上技术指标不作为合格性判据,仅提供参考,校准时应以被校实时频谱仪技术说明书中所列技术参数要求为准。6 校准条件6.1 环境条件6.1.1 环境温度:(2 35)。6.1.2 相对湿度:8 0%。6.1.3 电源电压及频率:(2 2 01 1)V,(5 01)H z。6.1.4 其他:周围无影响校准工作正常进行的电磁干扰及机械振动。6.2 测量标
11、准6.2.1 信号发生器频率范围及频率准确度:2 5 0k H z 2GH z,1翈1 0-7;最小脉冲调制宽度:7n s;相位噪声:-1 1 0d B c/H z(偏离载频1MH z)。6.2.2 信号发生器频率范围及频率准确度:2 5 0k H z 5 0GH z,1翈1 0-7;输出电平范围:2 5 0k H z 3.2GH z,-2 0d B m1 3d B m,3.2GH z 4 0GH z,-2 0d B m9d B m,4 0GH z 5 0GH z,-2 0d B m5d B m;谐波失真:载频2GH z,-3 0d B c;载频2GH z,-5 0d B c;相位噪声:-1
12、1 3d B c/H z(偏离载频1k H z);-1 2 6d B c/H z(偏离载频1 0k H z)。6.2.3 函数发生器频率范围及频率准确度:3H z 2 5 0k H z,1翈1 0-7;输出电平范围:-2 0d B m1 3d B m。6.2.4 峰值功率计频率范围:5 0MH z 2GH z;峰值功率测量范围:-2 0d B m1 0d B m;峰值功率测量最大允许误差:0.3d B。6.2.5 功率计频率范围:3H z 5 0GH z;功率测量范围:-3 0d B m1 0d B m;功率测量最大允许误差:(0.11.0)d B。6.2.6 标准可变衰减器3J J F2 0
13、 7 82 0 2 3频率范围:1 0k H z 2GH z;衰减范围:0d B7 0d B,步进1d B;衰减最大允许误差:0.0 6d B/1 0d B。6.2.7 频率计频率测量范围:1 0H z 1 0 0MH z;频率测量准确度:优于1翈1 0-1 0;分辨力:0.1H z。6.2.8 数字示波器实时带宽:2GH z;存储深度:1 07;内部时基准确度:1翈1 0-6。6.2.9 功分器频率范围:3H z 5 0GH z;对称性最大允许误差:0.2 5d B。7 校准项目和校准方法校准项目见表1。表1 校准项目表序号校准项目名称1最大实时分析带宽2实时分析带宽3全捕获最小脉宽时的幅度
14、比4不同信号模板比全捕获最小脉宽时的幅度比5频率模板触发电平6无杂散动态范围7带内频率响应8参考频率9频率响应7.1 外观及工作正常性检查7.1.1 被校实时频谱仪应带有必要的附件。7.1.2 被校实时频谱仪各按键、开关、旋钮等应调节正常,不应有影响电气性能的机械损伤。7.1.3 被校实时频谱仪通电后应能正常工作、显示清晰。7.1.4 校准所用标准器和被校实时频谱仪应按照技术说明书要求完成预热,被校实时频谱仪应按照技术说明书要求完成全自校准。7.2 最大实时分析带宽4J J F2 0 7 82 0 2 37.2.1 校准连接框图如图2所示。图2 实时分析带宽的校准连接框图7.2.2 设置实时频
15、谱仪中心频率为1GH z,参考电平为0d B m,实时分析带宽为最大值,R BW(分辨力带宽)为最大值,选择显示方式为瀑布图(或其他实时频谱分析模式),触发方式为自由触发。7.2.3 设置信号发生器为脉冲调制状态,载波频率为1GH z,输出功率为-1 0d B m,脉冲周期为3 0m s,脉宽为全捕获最小脉宽标称值的1 0倍,打开射频输出。注:A L C设定以能否输出稳定的脉冲调制信号为原则。7.2.4 设置信号发生器输出频率为1GH z(s p a n翈0.8)/2,分别读取两次信号输出时实时频谱仪的载波信号频率读数,记为f1和f2,按式(1)计算最大实时分析带宽,记录于表A.1中。R AW
16、m a x=1.2 5翈(f1-f2)(1)式中:RAWm a x 最大实时分析带宽,MH z;f1 信号发生器频率为1GH z+s p a n/2时,实时频谱仪频率示值,MH z;f2 信号发生器频率为1GH z-s p a n/2时,搜索频谱仪频率示值,MH z。7.3 实时分析带宽7.3.1 仪器连接如图2所示。7.3.2 设置实时频谱仪扫频宽度为标称值,中心频率为1GH z,参考电平为0d B m,R BW、视频带宽、扫描时间自动。7.3.3 设置信号发生器为脉冲调制状态,载波频率为1GH z,输出功率为-1 0d B m,脉冲周期为3 0m s,脉宽为全捕获最小脉宽标称值的1 0倍,
17、打开射频输出。7.3.4 设置信号发生器输出频率为1GH z(s p a n翈0.8)/2,依次打开实时频谱仪峰值标记和增量标记,执行峰值搜索,读取频率差S0,并记录于表A.2中。实时分析带宽实际值可由式(2)计算得到,将其记录于表A.2中。S=1.2 5翈S0(2)式中:S 被校实时频谱仪实时分析带宽实测值,MH z;S0 实时频谱仪两次频率测量之差,MH z。7.3.5 按照表A.2设置成其他实时分析带宽,重复操作步骤7.3.27.3.4。7.4 全捕获最小脉宽时的幅度比7.4.1 光标实时读取法7.4.1.1 连接如图3所示。5J J F2 0 7 82 0 2 3图3 全捕获最小脉宽时
18、的幅度比校准连接框图7.4.1.2 实时频谱仪设置为实时频谱分析模式并复位,中心频率为1GH z,实时分析带宽 为 最 大 值,参 考 电 平 为0d B m;根 据 技 术 说 明 书 要 求 选 择 滤 波 器 类 型(如B l a c k m a n-H a r r i s),R BW选择最大值。7.4.1.3 设置信号发生器为连续波状态,载波频率为1GH z,输出功率为-4d B m,打开射频输出。7.4.1.4 实时频谱仪测量菜单中选择频谱测量,先后按峰值搜索键、光标键和d e l t a键,此时实时频谱仪的M k r 1显示为0H z、0.0 0d B。7.4.1.5 设置信号发生
19、器为脉冲调制状态,脉冲周期为3 0m s,脉冲调制开,调节信号发生器输出信号的脉宽,使数字示波器脉宽读数为全捕获最小脉宽。7.4.1.6 调整实时频谱仪的扫描时间,使波形稳定显示,按峰值搜索键,读取频谱仪的幅度差值,记录于表A.3中。7.4.1.7 按照技术说明书的要求,选择其他滤波器类型,重复步骤7.4.1.3 7.4.1.6。7.4.2 非光标实时读取法7.4.2.1 仪器连接如图3所示。7.4.2.2 实时频谱仪设置为实时频谱分析模式并复位,中心频率为1GH z,实时分析带宽 为 最 大 值,参 考 电 平 为0d B m;根 据 技 术 说 明 书 要 求 选 择 滤 波 器 类 型(
20、如B l a c k m a n-H a r r i s),R BW选择最大值。7.4.2.3 设置信号发生器为连续波输出,载波频率为1GH z,输出功率为-4d B m,打开射频输出。7.4.2.4 实时频谱仪选择显示方式为瀑布图(或其他实时频谱分析模式),按峰值搜索键,读取此时实时频谱仪上的峰值功率示值P1,记录于表A.3中。7.4.2.5 设置信号发生器为脉冲调制状态,脉冲周期为3 0m s,脉冲调制开,调节信号发生器输出信号的脉宽,使数字示波器脉宽读数为全捕获最小脉宽。7.4.2.6 用峰值功率计替换数字示波器。实时频谱仪启动运行键,一段时间后,按停止键;在瀑布图中按光标键,将光标移动
21、到帧像周期(f r a m et i m e)处激活,此时频域图上会有明显的信号频谱图出现,前后移动光标,直到找到频谱图的峰值功率最大处,即该帧的中心位置,利用峰值搜索得到该帧的功率示值P2,记录于表A.3中。7.4.2.7 按式(3)计算全捕获最小脉宽时的幅度比,并记录于表A.3中。Pr=P2-P1(3)6J J F2 0 7 82 0 2 3 式中:Pr 全捕获最小脉宽时的幅度比,d B;P2 脉冲调制模式下实时频谱仪的幅度示值,d B m;P1 连续波模式下实时频谱仪的幅度示值,d B m。7.4.2.8 按照技术说明书的要求,在不同的R BW值和滤波器类型下重复步骤7.4.2.3 7.
22、4.2.7。7.5 不同信号模板比全捕获最小脉宽时的幅度比7.5.1 光标实时读取法7.5.1.1 仪器连接如图3所示。7.5.1.2 设置实时频谱仪为实时频谱分析模式并复位,中心频率为1GH z,实时分析带宽为最大值,参考电平为0d B m。7.5.1.3 设 置 信 号 发 生 器 为 脉 冲 调 制 状 态,载 波 频 率 为1 GH z,输 出 功 率 为-1 0d B m,脉冲周期为3 0m s,脉宽为全捕获最小脉宽标称值的1 0倍,打开射频输出。7.5.1.4 根据技术说明书要求选择实时频谱仪滤波器类型(如矩形),R BW选择最小值,调整频谱仪的扫描时间,使波形稳定显示。7.5.1
23、.5 实时频谱仪测量菜单中选择频谱测量,先后按峰值搜索键、光标键和d e l t a键,此时实时频谱仪的M k r 1显示为0H z、0.0 0d B。7.5.1.6 根据技术说明书的要求,设置信号发生器所需的信号脉宽,读取实时频谱仪测量得到的幅度差值。记录于表A.4中。7.5.2 非光标实时读取法7.5.2.1 仪器连接如图3所示。7.5.2.2 重复步骤7.5.1.27.5.1.4。7.5.2.3 实时频谱仪测量菜单中选择频谱测量,按峰值搜索键读取幅度值P3,并记录于表A.4中。7.5.2.4 根据技术说明书的要求,设置信号发生器所需的信号脉宽,读取此时频谱仪的幅度值P4,并记录于表A.4
24、中。7.5.2.5 按公式(4)计算幅度下降值,并记录于表A.4中。PL=P4-P3(4)式中:PL 不同信号模板比时全捕获最小脉宽时的幅度比,d B;P4 不同调制脉宽下实时频谱仪的幅度示值,d B m;P3 1 0倍全捕获最小脉宽标称值时实时频谱仪的幅度示值,d B m。7.6 频率模板触发电平7.6.1 校准连接如图4所示。7J J F2 0 7 82 0 2 3图4 频率模板触发电平校准连接框图7.6.2 实时频谱仪设置为瀑布图(或其他实时频谱分析模式)并复位,中心频率为1GH z,实时分析带宽为最大值,参考电平为0d B m;根据技术说明书的要求选择能实现最小信号脉宽测量的R BW。
25、编辑实时频谱仪频率触发模板FMT,编辑参数如表2所示,频率触发模板示意图如图5所示。表2 F MT触发模板位置/MH z功率标称值/d B m-1 0.0 0 0-2 01 0.0 0 0-2 0图5 频率触发模板示意图7.6.3 设置信号发生器为脉冲调制状态,载波频率为1GH z,输出功率为-1 0d B m,脉冲周期为3 0m s,脉宽为全捕获最小脉宽标称值的1 0倍,打开射频输出。7.6.4 设置实时频谱仪的触发方式为模板内触发,步进衰减器置0d B,调整信号发生器输出功率,使峰值功率计的峰值功率示值为-1 0d B m。注:1 不同仪器模板内触发命令不同,如i n s i d eT r
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