JJF 2078-2023 实时频谱分析仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2078—2023实时频谱分析仪校准规范CalibrationSpecificationforReal-timeSpectrumAnalyzers2023-10-12发布2024-04-12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CalibrationSpecificationforReal-timeSpectrumAnalyzers􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀧣􀧣􀧣􀧣JJF2078—2023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JJF2078—2023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)JJF2078—2023目录引言(Ⅱ)………………………………………………………………………………………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(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(10)……………………………………………………………………7.10频率响应(11)…………………………………………………………………………8校准结果的表达(11)………………………………………………………………………9复校时间间隔(12)…………………………………………………………………………附录A原始记录内页格式(13)……………………………………………………………附录B校准证书内页格式(16)……………………………………………………………附录C主要项目校准不确定度评定示例(19)……………………………………………ⅠJJF2078—2023引言JJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》和JJF1059.1—2012《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。本规范为首次发布。ⅡJJF2078—2023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3Hz~50GHz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:JJF1396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mintimeoffullintercept;MTFI实时频谱分析仪100%捕获的最窄脉冲持续时间。3.2全捕获幅度比amplituderatiooffullintercept;ARFI100%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spuriousfreedynamicrange;SFDRADC(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dBc(相对于载波频率幅度)或dBFS(相对于ADC的满量程范围)表示。3.4瀑布图spectrogram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real-timeanalyzingwideband;RAW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frequencymasktrigger;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frequencyresponseduringspan;FRS最大实时分析带宽内的幅频特性。1JJF2078—20234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ADC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FFT(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:512MHz。5.2实时分析带宽实时分析带宽范围:10Hz~512MHz;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:1.8μs;幅度比最大允许误差:±1.0dB。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:7ns(信号模板比:0dB~60dB);幅度比最大允许误差:±1.0dB。5.5频率模板触发电平电平范围:0dBm~-50dBm,最大允许误差:±(1.0dB+频率响应);电平范围:-50dBm~-60dBm,最大允许误差:±(2.5dB+频率响应)。5.6无杂散动态范围无杂散动态范围:≥-80dBc。5.7带内频率响应频率响应最大允许误差:±0.3dB。5.8参考频率频率标称值:10MHz;2JJF2078—2023频率准确度:1翈10-9。5.9频率响应频率范围:3Hz~50GHz;频率响应最大允许误差:±(0.2~3)dB。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:(23±5)℃。6.1.2相对湿度:≤80%。6.1.3电源电压及频率:(220±11)V,(50±1)Hz。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测量标准6.2.1信号发生器频率范围及频率准确度:250kHz~2GHz,1翈10-7;最小脉冲调制宽度:7ns;相位噪声:-110dBc/Hz(偏离载频1MHz)。6.2.2信号发生器频率范围及频率准确度:250kHz~50GHz,1翈10-7;输出电平范围:250kHz~3.2GHz,-20dBm~13dBm,3.2GHz~40GHz,-20dBm~9dBm,40GHz~50GHz,-20dBm~5dBm;谐波失真:载频2GHz,-30dBc;载频≥2GHz,-50dBc;相位噪声:-113dBc/Hz(偏离载频1kHz);-126dBc/Hz(偏离载频10kHz)。6.2.3函数发生器频率范围及频率准确度:3Hz~250kHz,1翈10-7;输出电平范围:-20dBm~13dBm。6.2.4峰值功率计频率范围:50MHz~2GHz;峰值功率测量范围:-20dBm~10dBm;峰值功率测量最大允许误差:±0.3dB。6.2.5功率计频率范围:3Hz~50GHz;功率测量范围:-30dBm~10dBm;功率测量最大允许误差:±(0.1~1.0)dB。6.2.6标准可变衰减器3JJF2078—2023频率范围:10kHz~2GHz;衰减范围:0dB~70dB,步进1dB;衰减最大允许误差:±0.06dB/10dB。6.2.7频率计频率测量范围:10Hz~100MHz;频率测量准确度:优于1翈10-10;分辨力:0.1Hz。6.2.8数字示波器实时带宽:≥2GHz;存储深度:≥107;内部时基准确度:1翈10-6。6.2.9功分器频率范围:3Hz~50GHz;对称性最大允许误差:±0.25dB。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4JJF2078—20237.2.1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设置实时频谱仪中心频率为1GHz,参考电平为0dBm,实时分析带宽为最大值,RBW(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1GHz,输出功率为-10dBm,脉冲周期为30ms,脉宽为全捕获最小脉宽标称值的10倍,打开射频输出。注:ALC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1GHz±(span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。RAWmax=1.25翈(f1-f2)(1)式中:RAWmax———最大实时分析带宽,MHz;f1———信号发生器频率为1GHz+span/2时,实时频谱仪频率示值,MHz;f2———信号发生器频率为1GHz-span/2时,搜索频谱仪频率示值,MHz。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