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频谱仪的校准方法

  最常用的频谱分析仪是扫瞄调谐频谱分析仪,其基本结构类似超外差式接收器,工作原理是输入信号经衰减器直接外加到混波器,可调变的本地振荡器经与CRT同步的扫瞄产生器产生随时间作线性变化的振荡频率,经混波器与输入信号混波降频后的中频信号(IF)再放大、滤波与检波传送到CRT的垂直方向板,因此在CRT的纵轴显示信号振幅与频率的对应关系,影响信号反应的重要部份为滤波器频宽,滤波器之特性为高斯滤波器(Gaussian-Shaped Filter),影响的功能就是量测时常见到的解析频宽(RBW,Resolution Bandwidth)。RBW代表两个不同频率的信号能够被清楚的分辨出来的最低频宽差异,两个不同频率的信号频宽如低于频谱分析仪的RBW,此时该两信号将重迭,难以分辨,较低的RBW固然有助于不同频率信号的分辨与量测,低的RBW将滤除较高频率的信号成份,导致信号显示时产生失真,失真值与设定的RBW密切相关,较高的RBW固然有助于宽带带信号的侦测,将增加噪声底层值(Noise Floor),降低量测灵敏度,对于侦测低强度的信号易产生阻碍,因此适当的RBW宽度是正确使用频谱分析仪重要的概念。

频谱仪在测试信号源上有着极其重要的作用,所以掌握频谱仪校准的很有必要的。下面我详细介绍一下频谱仪的校准规则,以及方法。仪器内部计算机设有三个常用校准程序:频率校准、幅度校准和预选器(YTF)校准。

频率校准:当频谱仪经过振动、运输、长时间放置或大的环境温度变化时,频谱仪频率调谐会发生变化,带来频率测量误差,严重时会出现测量信号左右晃动的现象,通过频率校准可以排除该现象。校准的过程主要是以300MHz信号为参考信号,对频谱仪的扫描时间、中心频率、跨度(扫宽)、YIG主线圈延迟、副线圈灵敏度、扫频灵敏度进行误差校准,使频谱仪频率调谐范围正常。

校准方法是:用频率/幅度校准电缆,将校准信号(CAL OUTPUT)接入频谱仪的信号输入端。按【CAL】〔CALFREQ〕,频谱仪进入频率校准程序。校准结束后,屏幕上出现“CALDONE”信息,按〔CALSTORE〕键将校准数据存储在仪器的E2PROM中。

幅度校准:与频率校准一样,当频谱仪测量幅度准确度发生变化时,通过幅度校准程序可以使仪器满足出厂指标,过程主要是以300MHz信号为参考信号,对频谱仪的整个通道幅度、分辨带宽滤波器、对数放大器、以及输入衰减器等幅度进行误差测量并校正。

校准方法是:用频率/幅度校准电缆,将校准信号(CAL OUTPUT)接入频谱仪的信号输入端。按【CAL】〔CALAMP〕,频谱仪进入幅度校准程序。校准结束后,屏幕上出现“CALDONE”信息,按〔CALSTORE〕键将校准数据存储在仪器的E2PROM中。

预选器(YTF)校准:预选器的扫频和跟踪是频谱仪谐波波段的关键。该机设计上采用了和第一本振相互独立的驱动电路,对各波段分别校准和驱动。在频谱仪快扫、慢扫、跨波段扫时,对第一振荡器和预选器的磁滞、延迟进行补偿,大大地改善了YTF的跟踪特性。如果频谱仪在谐波波段上有5dB或更大的幅度误差,往往是仪器放置时间较长,环境温度变化较大所造成的。预选跟踪器不良会造成幅度测量误差,甚至测不到信号,此时应该进行YTF校准。

校准方法是:用YTF校准电缆,将100MHZ梳状波(COMB)信号接到频谱仪的RF输入端。按【CAL】〔CALYTF〕,频谱仪进入YTF校准程序。校准结束后,屏幕上出现“CALDONE”信息,按〔CALSTORE〕键将校准数据存储在仪器的E2PROM中。

如果在校准期间退出或校准不能完成出现错误信号,按〔CALFETCH〕取回校准数据。这时仪器将需要重新调整和修理。

频谱仪校准后的校准数据:频谱仪不仅能对仪器各种指标进行校准,而且还能将各种校准数据存贮在内存里,便于操作和维修人员进行参考。只要进入维修菜单,就能将校准数据显示出来。具体步骤是:按下菜单〔CAL〕,(MORE),(MORE),(SERVICEDIAG),(DISPLAYCALDATA),这时频谱仪的幅度校准表将显示在屏幕上。表1是HP8593E频谱仪出厂的典型幅度校准数据表。

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