标准搜索结果: 'JJF 1396-2013'
| 标准编号 | JJF 1396-2013 (JJF1396-2013) | | 中文名称 | 频谱分析仪校准规范 | | 英文名称 | Calibration Specification for Spectrum Analyzer | | 行业 | 计量行业标准 | | 中标分类 | A56 | | 国际标准分类 | 17.220 | | 字数估计 | 54,510 | | 旧标准 (被替代) | JJG 501-2000 | | 引用标准 | JJF 1071-2010 | | 起草单位 | 中国计量科学研究院 | | 归口单位 | 全国无线电计量技术委员会 | | 标准依据 | 国家质检总局公告2013年第28号 | | 发布机构 | 国家质量监督检验检疫总局 | | 范围 | 本规范适用于频率范围在3Hz～50GHz频谱分析仪的校准。 | JJF 1396-2013
Calibration Specification for Spectrum Analyzer
中华人民共和国国家计量技术规范
频谱分析仪校准规范
2013-02-16发布
2013-08-16实施
国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布
频谱分析仪校准规范
SpectrumAnaly
zer
代替JJG501-2000
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
参加起草单位:昆山市计量测试所
浙江省计量科学研究院
本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释
本规范主要起草人:
赵科佳 (中国计量科学研究院)
詹志强 (上海市计量测试技术研究院)
张爱敏 (中国计量科学研究院)
桑 昱 (上海市计量测试技术研究院)
参加起草人:
吴子荣 (昆山市计量测试所)
顾夏珍 (浙江省计量科学研究院)
目 录
引言 (Ⅲ)
1 范围 (1)
2 引用文件 (1)
3 概述 (1)
4 计量特性 (1)
4.1 参考频率 (1)
4.2 校准信号电平 (1)
4.3 频率标记 (1)
4.4 扫频宽度 (1)
4.5 分辨力带宽 (2)
4.6 频率稳定性 (2)
4.7 垂直显示刻度 (2)
4.8 参考电平 (2)
4.9 输入衰减器转换影响 (2)
4.10 分辨力带宽转换影响 (2)
4.11 显示平均噪声电平 (2)
4.12 剩余响应 (2)
4.13 镜像响应 (2)
4.14 扫描时间 (2)
4.15 绝对幅度 (3)
4.16 输入频响 (3)
4.17 二次谐波失真 (3)
4.18 三阶交调失真 (3)
4.19 增益压缩 (3)
4.20 输入电压驻波比 (3)
4.21 功率带宽 (3)
5 校准条件 (3)
5.1 环境条件 (3)
5.2 校准所用设备 (3)
6 校准项目及校准方法 (4)
6.1 外观及工作正常性检查 (5)
6.2 参考频率 (5)
6.3 校准信号电平 (6)
6.4 频率读数 (7)
6.5 扫频宽度 (7)
6.6 分辨力带宽 (8)
6.7 噪声边带 (10)
6.8 剩余调频 (10)
6.9 垂直显示刻度 (11)
6.10 参考电平 (12)
6.11 输入衰减器转换影响 (12)
6.12 分辨力带宽转换影响 (13)
6.13 显示平均噪声电平 (13)
6.14 剩余响应 (14)
6.15 镜像响应 (14)
6.16 扫描时间 (14)
6.17 绝对幅度 (15)
6.18 输入频响 (15)
6.19 二次谐波失真 (16)
6.20 三阶交调失真 (16)
6.21 增益压缩 (17)
6.22 输入电压驻波比 (18)
6.23 频率计数 (19)
6.24 功率带宽 (19)
7 校准结果表达 (19)
8 复校时间间隔 (20)
附录A 校准记录表格 (21)
附录B 校准证书内页格式 (32)
附录C 测量不确定度评定示例 (43)
引 言
本规范依据JJF1071-2010 《国家计量校准规范编写规则》编制。在JJG501-
2000 《频谱分析仪》基础上进行修订。与JJG501-2000 《频谱分析仪》相比,除编辑
性修改外,本规范主要技术变化如下:将频率测量范围增加到50GHz,提高了检定规
程中的计量性能要求,规范化地重命名了校准项目名称,修正且完善了校准信号电平、
分辨力带宽、输入衰减器转换影响、输入频响等项目的校准方法,增加了频率计数和功
率带宽的校准项目和方法,并在附录中给出了参考频率、校准信号电平、噪声边带等项
目的测量不确定度评定方法。
JJG501-2000的历次版本发布情况为:
---JJG501-1987。
频谱分析仪校准规范
1 范围
本规范适用于频率范围在3Hz~50GHz频谱分析仪的校准。
2 引用文件
本规范引用了下列文件:
JJF1071-2010 国家计量校准规范编写规则
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 概述
频谱分析仪是一种带有显示装置的超外差接收设备,由预选器、扫描本振、混频、
中放、滤波、检波、放大、显示等部分组成。主要用于频谱分析,也可用于频率、电
平、增益、衰减、模拟调制和数字调制、失真抖动等测量,是通信、广播、电视、雷
达、宇航等技术领域不可缺少的仪器。
4 计量特性
4.1 参考频率
频率标称值:10MHz;
频率准确度:1×10-5~1×10-10。
4.2 校准信号电平
电平范围:-30dBm~0dBm;
最大允许误差:±0.05dB~±1dB。
4.3 频率标记
4.3.1 频率读数
频率范围:3Hz~50GHz;
频率准确度:1×10-5~1×10-10。
4.3.2 频率计数
频率范围:3Hz~50GHz;
频率准确度:1×10-5~1×10-10。
4.4 扫频宽度
频率范围:0Hz,10Hz~50GHz;
4.5 分辨力带宽
4.5.1 3dB带宽
带宽范围:1Hz~10MHz;
相对误差:±2%~±30%。
4.5.2 选择性
带宽范围:1Hz~10MHz;
60dB带宽与3dB带宽比值:3~15。
4.6 频率稳定性
4.6.1 噪声边带
频率偏置范围:100Hz~1MHz。
4.6.2 剩余调频
剩余调频:0.2Hz~500Hz。
4.7 垂直显示刻度
4.7.1 对数刻度
最大允许误差:±0.05dB~±2dB。
4.7.2 线性刻度
4.8 参考电平
对数电平范围:-90dBm~10dBm;
最大允许误差:±0.1dB~±2dB。
4.9 输入衰减器转换影响
输入衰减范围:0dB~80dB;
输入衰减器转换影响:±0.1dB~±3dB。
4.10 分辨力带宽转换影响
3dB带宽范围:1Hz~10MHz;
分辨力带宽转换影响:±0.02dB~±1dB。
4.11 显示平均噪声电平
频率范围:9kHz~50GHz;
输入衰减:0dB;
RBW 归一化到1Hz。
4.12 剩余响应
频率范围:100kHz~50GHz;
输入衰减:0dB。
4.13 镜像响应
频率范围:10MHz~50GHz。
4.14 扫描时间
时间范围:1ms~2000s;
相对误差:±0.01%~±10%。
4.15 绝对幅度
最大允许误差:±0.2dB~±3dB。
4.16 输入频响
频率范围:3Hz~50GHz;
频率响应:±0.2dB~±5dB。
4.17 二次谐波失真
频率范围:10MHz~25GHz。
4.18 三阶交调失真
频率范围:10MHz~50GHz。
4.19 增益压缩
频率范围:10MHz~50GHz。
4.20 输入电压驻波比
频率范围:10MHz~50GHz;
输入电压驻波比:1.02~3。
4.21 功率带宽
3dB带宽范围:1Hz~10MHz;
最大允许误差:±0.02dB~±0.50dB。
注:以上列举了频谱分析仪各项校准参数的测量范围和技术参数要求,校准时应以被校频谱分
析仪技术说明书中所列的技术参数要求为准。
5 校准条件
5.1 环境条件
5.1.1 环境温度:(23±5)℃。
5.1.2 环境相对湿度:≤80%。
5.1.3 电源电压及频率:(220±11)V,(50±1)Hz。
5.1.4 周围无影响校准系统正常工作的机械振动和电磁场干扰。
5.2 校准所用设备
5.2.1 频率计数器
频率测量范围:10Hz~1GHz;
频率测量准确度:±1×10-8;
分辨力:0.1Hz。
5.2.2 功率计及其探头
频率范围:DC~50GHz;
功率测量范围及误差:-60dBm~+20dBm,±0.1dB;
功率测量误差:±0.1dB。
5.2.3 标准可变衰减器
频率范围:10kHz~50GHz;
衰减范围:0dB~110dB,步进1dB;
衰减误差:±0.02dB/10dB。
5.2.4 函数发生器
频率范围:3Hz~300kHz;
频率准确度:±1×10-7;
谐波失真:< -35dBc。
5.2.5 RF合成信号源 (2台)
频率范围及频率准确度:250kHz~50GHz,±1×10-7;
输出电平范围:250kHz~3.2GHz,-20dBm~+13dBm;
3.2GHz~40GHz,-20dBm~+9dBm;
40GHz~50GHz,-20dBm~+5dBm;
输出电平线性度:±0.1dB;
谐波失真:< 2GHz,< -30dB;≥2GHz,< -50dB;
相位噪声:< -113dBc/Hz(偏离载频1kHz);
< -126dBc/Hz(偏离载频10kHz);
具有外AM/FM功能或内部低频源AM/FM功能。
5.2.6 网络分析仪
频率范围:10MHz~50GHz;
驻波测量不确定度:0.004。
5.2.7 低通滤波器
频率范围:10MHz~25GHz;
抑制 (1.25倍截止频率):< 300MHz, >40dB;≥300MHz, >45dB。
5.2.8 匹配衰减器
频率范围:DC~50GHz;
衰减:10dB;
电压驻波比:< 1.20;
标称阻抗:50Ω。
5.2.9 功分器、定向耦合器、50Ω匹配负载、连接器、转接器、电缆、三通等。
6 校准项目及校准方法
对于扫频超外差式频谱分析仪,其通用的校准项目包括24项,如表1所示。
表1 校准项目表
序号 校准项目名称 序号 校准项目名称
1 外观及工作正常性检查 13 显示平均噪声电平
2 参考频率 14 剩余响应
3 校准信号电平 15 镜像响应
4 频率读数 16 扫描时间
5 扫频宽度 17 绝对幅度
6 分辨力带宽 18 输入频响
7 噪声边带 19 二次谐波失真
8 剩余调频 20 三阶交调失真
9 垂直显示刻度 21 增益压缩
10 参考电平 22 输入电压驻波比
11 输入衰减器转换影响 23 频率计数
12 分辨力带宽转换影响 24 功率带宽
6.1 外观及工作正常性检查
6.1.1 被校频谱分析仪应带有必要的附件。
6.1.2 被校频谱分析仪各按键、开关、旋钮等应调节正常,不应有影响电气性能的机
械损伤。
6.1.3 被校频谱分析仪通电后应能正常工作、显示清晰。
6.1.4 校准所用标准器和被校频谱分析仪应按照技术说明书要求完成预热,被校频谱
分析仪应按照技术说明书要求完成全自校。
6.2 参考频率
6.2.1 如图1所示,将被校频谱分析仪参考频率输出与频率计输入端相连。
图1 参考频率
6.2.2 频率计设置成最高分辨率或者是闸门时间设置成10s。
6.2.3 将频率计读数fm记录于附录A表A.1的实测值表格中。
6.2.4 按照公式 (1)计算频率准确度y,记录于附录A表A.1的频率准确度表格中。
y=
fm-f0
f0
(1)
式中:f0---标称频率。
6.3 校准信号电平
根据频谱分析仪校准信号输出类型不同,校准信号电平误差校准方法可分为有校准
输出端口和无校准输出端口两种。
6.3.1 有校准输出端口
6.3.1.1 将频谱分析仪校准输出端与其射频输入端连接,观察校准信号频谱,以确定
校准信号是多谐波信号还是纯载波信号。
6.3.1.2 如果校准信号是纯载波信号,则将频谱分析仪校准输出端与功率计相连,如
图2 (a)所示;如果校准信号是多谐波信号,则将频谱分析仪校准输出端经低通滤波
器与功率计相连,如图2 (b)所示。
(a) (b)
图2 有校准信号输出的校准信号电平
6.3.1.3 从功率计上读取功率计电平示值L,并按照公式 (2)计算校准输出电平实际
值Ls。
Ls=L+AI (纯载波校准信号)
Ls=L+AI+Af (多谐波校准信号{) (2)
式中:
AI---校准电缆衰减值;
Af---低通滤波器在校准信号频率点的插入损耗。
将电平实际值Ls记录于附录A表A.2的实测值表格中,再将实际值Ls减去标称
值得到示值误差记录于附录A表A.2的示值误差表格中。
6.3.2 无校准输出端口
图3 无校准信号输出的校准信号电平
6.3.2.1 将频谱分析仪的校准信号输出打开,置中心频率至校准信号频率,扫频宽度、
分辨力带宽、参考电平、输入衰减适当,刻度1dB/div,使用峰值标记读出信号幅度
L,关闭频谱分析仪的校准信号输出。
6.3.2.2 按图3所示连接仪器,将信号源射频输出、频谱分析仪射频输入和功率计输
入端口接于功分器。
6.3.2.3 设置信号源的频率为校准信号频率,电平为-20dBm,打开信号源的射频输
出,打开频谱分析仪的峰值标记功能,调节信号源电平使频谱分析仪的峰值标记值等于
(L±0.05dB)。
6.3.2.4 读取功率计的电平示值Ls,即为被校频谱分析仪校准电平实际值。将其记录
于附录A表A.2的实测值表格中,再将电平示值Ls减去标称值得到示值误差记录于附
录A表A.2的示值误差表格中。
6.4 频率读数
6.4.1 信号源输出接至被校频谱分析仪输入端,如图4所示。
图4 频率读数
6.4.2 设置信号源输出频率为1GHz,输出电平为-1dBm。置频谱分析仪中心频率
为1GHz,参考电平为0dBm,扫频宽度为1MHz,分辨力带宽、视频带宽、扫描时
间自动,用峰值标记读取信号峰值频率fu,记录于附录A表A.3中。
6.4.3 按照附录A表A.3设置其他标准频率fs和扫频宽度,重复操作6.4.2步骤。
6.5 扫频宽度
6.5.1 仪器连接如图5所示。
图5 扫频宽度示值误差
6.5.2 置频谱分析仪扫频宽度为1GHz,中心频率为1GHz,参考电平为0dBm,分
辨力带宽、视频带宽、扫描时间自动。
6.5.3 置信号源输出电平为-1dBm,输出频率为1.4GHz。
6.5.4 打开频谱分析仪峰值标记,再打开增量标记。
6.5.5 置信号源输出频率为600MHz,执行峰值搜索,读取频率差Δ,将其记录于附
录A表A.4的实测值表格中。则扫频宽度相对误差可由公式 (3)计算得到。
δ=Δ-0.8×Sn0.8×Sn ×100%
(3)
式中:
Sn---被校频谱分析仪扫频宽度标称值;
δ---扫频宽度相对误差。
将其记录于附录A表A.4的相对误差表格中。
6.5.6 按照附录A表A.4设置成其他扫频宽度,重复操作6.5.2~6.5.5步骤。
6.6 分辨力带宽
6.6.1 方法一
6.6.1.1 3dB分辨力带宽
6.6.1.1.1 设备连接如图4所示。
6.6.1.1.2 信号源输出频率按频谱分析仪校准信号频率设置,输出电平为-21dBm。
6.6.1.1.3 置被校频谱分析仪中心频率为其校准信号频率,参考电平-20dBm,垂直
刻度1dB/div,分辨力带宽100Hz,扫频宽度300Hz,视频带宽、扫描时间自动。
6.6.1.1.4 信号源输出电平调至-24dBm,打开频谱分析仪峰值标记,再打开增量标
记。将信号源输出电平调到-21dBm。
6.6.1.1.5 微调信号源频率,使标记增量电平分别在信号峰值左边和右边下降至读数
0,读出信号源频率f左(-3dB),f右(-3dB)。将其记录于附录A表A.5.1的相应表格中。
6.6.1.1.6 按照公式 (4)计算测量得到的分辨力带宽RBWm(3dB),将其记录于附录A
表A.5.1的相应表格中。
RBWm(3dB)=f右(-3dB)-f左(-3dB) (4)
按照公式 (5)计算分辨力带宽相对误差。
Δ=RBWm(3dB)-RBWnRBWn ×100%
(5)
式中:
RBWn---被校频谱分析仪3dB分辨力带宽标称值;
Δ---3dB分辨力带宽相对误差。
将其记录于附录A表A.5.1的相对误差表格中。
6.6.1.1.7 按照附录A表A.5.1设置其他分辨力带宽,扫频宽度的设定约为分辨力带
宽的3~4倍。重复操作6.6.1.1.3~6.6.1.1.6步骤。
6.6.1.2 60dB带宽的校准
6.6.1.2.1 信号源输出频率按频谱分析仪校准信号频率设置,输出电平为-1dBm。
6.6.1.2.2 被校频谱分析仪中心频率为其校准信号频率,参考电平为0dBm,衰减
10dB,分辨力带宽100Hz,扫频宽度约为分辨力带宽的20倍,垂直刻度10dB/div,
视频带宽10Hz,扫描时间自动。
6.6.1.2.3 调节信号源电平到-61dBm,打开频谱分析仪峰值标记,再打开增量标
记,将信号源电平调回-1dBm。
6.6.1.2.4 调节信号源频率,使标记增量电平分别在信号峰值左边和右边下降至读数
为0,读出信号源f左(-60dB),f右(-60dB)。将其记录于附录A表A.5.2的相应表格中。
6.6.1.2.5 按照公式 (6)计算60dB带宽测量值RBWm(60dB),将其记录于附录A表
A.5.2的相应表格中。
RBWm(60dB)=f右(-60dB)-f左(-60dB) (6)
按照公式 (7)计算选择性S,将其记录于附录A表A.5.2的选择性表格中。
S=RBWm(60dB)RBWm(3dB)
6.6.1.2.6 在附录 A 表 A.5.2 的其他分辨力带宽上,重复操作 6.6.1.2.2~
6.6.1.2.5步骤。
6.6.2 方法二
6.6.2.1 3dB分辨力带宽
6.6.2.1.1 设备连接如图4所示。
6.6.2.1.2 信号源输出频率按频谱分析仪校准信号频率设置,输出电平为-21dBm。
6.6.2.1.3 置被校频谱分析仪中心频率为其校准信号频率,参考电平-20dBm,垂直
刻度1dB/div,分辨力带宽100Hz,扫频宽度300Hz,视频带宽、扫描时间自动。
6.6.2.1.4 打开单次扫描功能,打开频谱分析仪峰值标记和增量标记,如果被校频谱
分析仪有 “ndBdown”功能,将ndB设置为3dB并执行此功能即可测得3dB分辨力
带宽RBWm(3dB);如果被校频谱分析仪没有 “ndBdown”功能,调节频谱分析仪旋钮将
增量标记置于波形左边带,电平增量读数为 (-3±0.5)dB处,将增量标记点设为普
通标记,再打开增量标记,调节频谱分析仪旋钮将增量标记置于波形右边带,电平增量
读数为 (0±0.5)dB 处,读取此增量标记的频率绝对值即为3dB 分辨力带宽
RBWm(3dB),将其记录于附录A表A.5.1的相应表格中。并将其代入公式 (5)计算可
得到分辨力带宽相对误差,记录于附录A表A.5.1的相对误差表格中。
6.6.2.1.5 按照附录A表A.5.1设置其他分辨力带宽,扫频宽度的设定约为分辨力带
宽的3~4倍。重复操作6.6.2.1.3~6.6.2.1.4步骤。
6.6.2.2 60dB带宽的校准
6.6.2.2.1 信号源输出频率按频谱分析仪校准信号频率设置,输出电平为-1dBm。
6.6.2.2.2 被校频谱分析仪中心频率为其校准信号频率,参考电平为0dBm,衰减
10dB,分辨力带宽100Hz,扫频宽度约为分辨力带宽的20倍,垂直刻度10dB/div,
视频带宽10Hz,扫描时间自动。
6.6.2.2.3 打开单次扫描功能,打开频谱分析仪峰值标记和增量标记,如果被校频谱
分析仪有 “ndBdown”功能,将ndB设置为60dB并执行此功能即可测得60dB分辨
力带宽RBWm(60dB);如果被校频谱分析仪没有 “ndBdo......
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