信號(hào)發(fā)生器校準(zhǔn)的關(guān)鍵指標(biāo)是確保其輸出信號(hào)精度、穩(wěn)定性和可靠性的核心參數(shù)，涵蓋頻率、幅度、相位、波形質(zhì)量、調(diào)制特性等多個(gè)維度。以下是校準(zhǔn)過程中需重點(diǎn)關(guān)注的關(guān)鍵指標(biāo)及其詳細(xì)說明：
一、頻率相關(guān)指標(biāo)
頻率是信號(hào)發(fā)生器最基礎(chǔ)的參數(shù)，其準(zhǔn)確性直接影響通信、雷達(dá)等系統(tǒng)的性能。
- 頻率精度
- 定義：輸出信號(hào)頻率與標(biāo)稱值的偏差，通常以相對(duì)誤差（ppm）或絕對(duì)誤差（Hz）表示。
- 校準(zhǔn)方法：使用高精度頻率計(jì)（如Keysight 53230A）或原子鐘作為參考，測(cè)量信號(hào)發(fā)生器的實(shí)際輸出頻率。
- 典型要求：通用信號(hào)發(fā)生器頻率精度通常為±1ppm（1年穩(wěn)定度），高頻信號(hào)發(fā)生器可能要求更高（如±0.1ppm）。
- 頻率穩(wěn)定度
- 定義：輸出信號(hào)頻率隨時(shí)間、溫度、電源電壓等環(huán)境因素的變化程度，分為短期穩(wěn)定度（如1秒內(nèi)）和長期穩(wěn)定度（如1小時(shí)或1天）。
- 校準(zhǔn)方法：
- 短期穩(wěn)定度：通過相位噪聲測(cè)試系統(tǒng)（如Keysight E5052B）測(cè)量信號(hào)的相位噪聲，間接反映頻率抖動(dòng)。
- 長期穩(wěn)定度：連續(xù)監(jiān)測(cè)信號(hào)頻率數(shù)小時(shí)至數(shù)天，記錄頻率漂移量。
- 典型要求：短期穩(wěn)定度需優(yōu)于-100dBc/Hz（1kHz偏移），長期穩(wěn)定度需優(yōu)于±0.1ppm/年。
- 頻率分辨率
- 定義：信號(hào)發(fā)生器能設(shè)置的最小頻率步進(jìn)值，反映其頻率調(diào)節(jié)的精細(xì)程度。
- 校準(zhǔn)方法：通過逐步調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的頻率設(shè)置，觀察輸出頻率的實(shí)際變化量。
- 典型要求：通用信號(hào)發(fā)生器頻率分辨率通常為1μHz，高頻信號(hào)發(fā)生器可能為1mHz或更高。
二、幅度相關(guān)指標(biāo)
幅度精度直接影響功率測(cè)量、信號(hào)放大等應(yīng)用的準(zhǔn)確性。
- 幅度精度
- 定義：輸出信號(hào)幅度（電壓或功率）與標(biāo)稱值的偏差，通常以絕對(duì)誤差（dBm或V）或相對(duì)誤差（%）表示。
- 校準(zhǔn)方法：使用標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)（如Keysight N8481A）或精密電壓源（如Fluke 752A）測(cè)量信號(hào)發(fā)生器的實(shí)際輸出幅度。
- 典型要求：通用信號(hào)發(fā)生器幅度精度通常為±0.5dB（功率）或±1%（電壓），高頻信號(hào)發(fā)生器可能要求±0.2dB或更高。
- 幅度平坦度
- 定義：輸出信號(hào)幅度隨頻率變化的均勻性，通常以全頻段內(nèi)幅度最大值與最小值的差值表示。
- 校準(zhǔn)方法：在信號(hào)發(fā)生器的全頻段內(nèi)選取多個(gè)頻率點(diǎn)，測(cè)量各點(diǎn)的輸出幅度，計(jì)算幅度變化范圍。
- 典型要求：通用信號(hào)發(fā)生器幅度平坦度通常為±0.5dB（全頻段），高頻信號(hào)發(fā)生器可能要求±0.2dB或更優(yōu)。
- 幅度分辨率
- 定義：信號(hào)發(fā)生器能設(shè)置的最小幅度步進(jìn)值，反映其幅度調(diào)節(jié)的精細(xì)程度。
- 校準(zhǔn)方法：通過逐步調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的幅度設(shè)置，觀察輸出幅度的實(shí)際變化量。
- 典型要求：通用信號(hào)發(fā)生器幅度分辨率通常為0.01dB（功率）或0.1mV（電壓）。
三、相位相關(guān)指標(biāo)
相位精度對(duì)相位調(diào)制、同步通信等應(yīng)用至關(guān)重要。
- 相位噪聲
- 定義：輸出信號(hào)相位隨時(shí)間的隨機(jī)波動(dòng)，通常以單邊帶相位噪聲（SSB PN）表示，單位為dBc/Hz（相對(duì)于載波1Hz帶寬內(nèi)的噪聲功率密度）。
- 校準(zhǔn)方法：使用相位噪聲測(cè)試系統(tǒng)（如Keysight E5052B）或頻譜分析儀（如Keysight N9020B）測(cè)量信號(hào)的相位噪聲。
- 典型要求：通用信號(hào)發(fā)生器相位噪聲通常為-100dBc/Hz（1kHz偏移），高頻信號(hào)發(fā)生器可能要求-120dBc/Hz或更低。
- 相位延遲
- 定義：輸出信號(hào)相對(duì)于輸入信號(hào)（或參考信號(hào)）的時(shí)間延遲，通常以度或秒表示。
- 校準(zhǔn)方法：使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（如R&S ZVA）測(cè)量信號(hào)發(fā)生器的相位延遲，或通過雙通道示波器比較信號(hào)時(shí)延。
- 典型要求：相位延遲需與標(biāo)稱值一致，且隨頻率變化線性度良好。
四、波形質(zhì)量相關(guān)指標(biāo)
波形質(zhì)量直接影響信號(hào)的失真度和信噪比，對(duì)模擬信號(hào)生成和測(cè)試至關(guān)重要。
- 諧波失真（THD）
- 定義：輸出信號(hào)中諧波分量（基波頻率的整數(shù)倍）的總功率與基波功率的比值，通常以百分比（%）或dB表示。
- 校準(zhǔn)方法：使用頻譜分析儀（如Keysight N9020B）測(cè)量信號(hào)的諧波分量，計(jì)算THD。
- 典型要求：通用信號(hào)發(fā)生器THD通常為-40dB（0.01%）或更低，高頻信號(hào)發(fā)生器可能要求-60dB（0.001%）或更優(yōu)。
- 雜散信號(hào)（Spurious）
- 定義：輸出信號(hào)中非諧波的無關(guān)頻率分量（如電源噪聲、時(shí)鐘泄漏等），通常以相對(duì)于載波的功率比（dBc）表示。
- 校準(zhǔn)方法：使用頻譜分析儀在寬頻段內(nèi)掃描信號(hào)，識(shí)別并測(cè)量雜散信號(hào)的幅度。
- 典型要求：雜散信號(hào)需低于載波功率60dBc以上，關(guān)鍵應(yīng)用可能要求-80dBc或更低。
- 上升時(shí)間/下降時(shí)間
- 定義：方波或脈沖信號(hào)從10%幅度上升到90%幅度（或從90%下降到10%）所需的時(shí)間，反映信號(hào)的邊沿陡峭程度。
- 校準(zhǔn)方法：使用示波器（如Tektronix MSO64）觀察信號(hào)的上升沿和下降沿，測(cè)量時(shí)間參數(shù)。
- 典型要求：上升時(shí)間需與信號(hào)發(fā)生器的標(biāo)稱值一致，且隨頻率變化符合預(yù)期。
五、調(diào)制特性相關(guān)指標(biāo)
調(diào)制特性對(duì)通信、雷達(dá)等系統(tǒng)的性能至關(guān)重要，需校準(zhǔn)調(diào)制精度和線性度。
- 調(diào)制精度（EVM）
- 定義：誤差矢量幅度（Error Vector Magnitude），表示調(diào)制信號(hào)與理想信號(hào)之間的矢量誤差，通常以百分比（%）或dB表示。
- 校準(zhǔn)方法：使用矢量信號(hào)分析儀（如R&S FSWP）測(cè)量調(diào)制信號(hào)的EVM，評(píng)估調(diào)制質(zhì)量。
- 典型要求：QPSK調(diào)制信號(hào)EVM通常需優(yōu)于3%，16QAM調(diào)制信號(hào)需優(yōu)于1.5%。
- 調(diào)制帶寬
- 定義：信號(hào)發(fā)生器能支持的最高調(diào)制頻率范圍，反映其調(diào)制能力。
- 校準(zhǔn)方法：通過生成不同頻率的調(diào)制信號(hào)（如AM/FM/PM），觀察信號(hào)發(fā)生器的輸出是否失真。
- 典型要求：通用信號(hào)發(fā)生器調(diào)制帶寬通常為10MHz至100MHz，高頻信號(hào)發(fā)生器可能支持1GHz以上。
- 調(diào)制線性度
- 定義：調(diào)制信號(hào)幅度與調(diào)制指數(shù)之間的線性關(guān)系程度，通常以非線性誤差（%）表示。
- 校準(zhǔn)方法：使用調(diào)制域分析儀（如R&S FSWP）測(cè)量調(diào)制信號(hào)的幅度變化，計(jì)算線性度誤差。
- 典型要求：調(diào)制線性度誤差通常需優(yōu)于±1%。
六、其他關(guān)鍵指標(biāo)
- 輸出阻抗
- 定義：信號(hào)發(fā)生器輸出端的等效阻抗，通常為50Ω或75Ω，需與測(cè)量系統(tǒng)匹配以避免反射。
- 校準(zhǔn)方法：使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（如R&S ZVA）測(cè)量輸出阻抗的實(shí)部和虛部。
- 典型要求：輸出阻抗需與標(biāo)稱值一致，且隨頻率變化穩(wěn)定。
- 開關(guān)速度
- 定義：信號(hào)發(fā)生器從一種輸出狀態(tài)切換到另一種狀態(tài)所需的時(shí)間，如頻率切換時(shí)間、幅度切換時(shí)間。
- 校準(zhǔn)方法：使用示波器或頻率計(jì)測(cè)量狀態(tài)切換的觸發(fā)時(shí)間。
- 典型要求：通用信號(hào)發(fā)生器開關(guān)速度通常為微秒級(jí)，高頻信號(hào)發(fā)生器可能要求納秒級(jí)。
- 溫度穩(wěn)定性
- 定義：輸出信號(hào)參數(shù)（如頻率、幅度）隨溫度變化的程度，反映信號(hào)發(fā)生器的環(huán)境適應(yīng)性。
- 校準(zhǔn)方法：在溫控箱內(nèi)改變環(huán)境溫度，監(jiān)測(cè)信號(hào)參數(shù)的變化。
- 典型要求：溫度穩(wěn)定性通常需優(yōu)于±0.1ppm/℃（頻率）或±0.05dB/℃（幅度）。
