信號(hào)發(fā)生器的校準(zhǔn)是確保其輸出信號(hào)（頻率、幅度、相位等參數(shù)）符合技術(shù)規(guī)格的關(guān)鍵過(guò)程，通常涉及專業(yè)設(shè)備和嚴(yán)格的操作步驟。以下是信號(hào)發(fā)生器校準(zhǔn)的通用操作流程，涵蓋前期準(zhǔn)備、核心校準(zhǔn)步驟及后期驗(yàn)證，適用于低頻至射頻范圍的通用型信號(hào)發(fā)生器：
一、校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
- 環(huán)境檢查
- 溫度與濕度：確保校準(zhǔn)環(huán)境溫度穩(wěn)定（如23℃±5℃），濕度≤70%RH，避免溫度漂移影響測(cè)量結(jié)果。
- 電磁干擾：遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場(chǎng)源（如大功率電機(jī)、無(wú)線電發(fā)射設(shè)備），使用屏蔽箱或電波暗室進(jìn)行高頻校準(zhǔn)。
- 電源穩(wěn)定性：使用穩(wěn)壓電源（如Keysight 66319D），電壓波動(dòng)≤±1%，避免電源噪聲引入誤差。
- 設(shè)備與工具準(zhǔn)備
- 標(biāo)準(zhǔn)儀器：
- 頻率標(biāo)準(zhǔn)：高精度頻率計(jì)數(shù)器（如Keysight 53230A，分辨率0.1Hz）或原子鐘（如GPS馴服銣鐘）。
- 幅度標(biāo)準(zhǔn)：功率計(jì)（如R&S NRX，動(dòng)態(tài)范圍-70dBm至+20dBm）或高精度數(shù)字萬(wàn)用表（如Fluke 8508A，電壓精度±0.002%）。
- 相位標(biāo)準(zhǔn)：相位噪聲測(cè)試儀（如R&S FSWP，相位噪聲≤-150dBc/Hz）或矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）。
- 連接線纜：使用低損耗同軸電纜（如RG-402/U）或射頻轉(zhuǎn)接頭（如N型至SMA型），確保阻抗匹配（50Ω）。
- 校準(zhǔn)軟件：部分信號(hào)發(fā)生器（如Keysight N5183B）需通過(guò)軟件（如Signal Studio）控制自動(dòng)校準(zhǔn)流程。
- 被校設(shè)備檢查
- 外觀檢查：確認(rèn)信號(hào)發(fā)生器無(wú)物理?yè)p壞（如接口松動(dòng)、顯示屏裂紋）。
- 預(yù)熱：接通電源后預(yù)熱30分鐘以上，使內(nèi)部元件達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。
- 自檢：執(zhí)行設(shè)備自檢程序（如通過(guò)前面板菜單或軟件指令），記錄自檢結(jié)果（如“PASS”或故障代碼）。
二、核心校準(zhǔn)步驟
1. 頻率校準(zhǔn)
- 操作步驟：
設(shè)置信號(hào)發(fā)生器輸出參考頻率（如1kHz、1MHz、1GHz），幅度設(shè)為0dBm（避免幅度影響頻率測(cè)量）。
連接頻率計(jì)數(shù)器至信號(hào)發(fā)生器輸出端，設(shè)置計(jì)數(shù)器門限時(shí)間（如1s）以減少計(jì)數(shù)誤差。
記錄頻率計(jì)數(shù)器讀數(shù)，與信號(hào)發(fā)生器顯示值對(duì)比，計(jì)算頻率誤差：
頻率誤差=設(shè)定頻率實(shí)際輸出頻率?設(shè)定頻率×100%
- 若誤差超過(guò)規(guī)格（如±0.01%），通過(guò)信號(hào)發(fā)生器校準(zhǔn)菜單調(diào)整頻率校準(zhǔn)系數(shù)（如Keysight N5183B的“Freq Cal”選項(xiàng)）。
- 重復(fù)步驟1-4，覆蓋低頻（如1kHz）、中頻（如10MHz）、高頻（如1GHz）關(guān)鍵頻點(diǎn)。
- 注意事項(xiàng)：
- 高頻校準(zhǔn)時(shí)需使用低損耗電纜，減少傳輸延遲引入的誤差。
- 射頻信號(hào)發(fā)生器（如1GHz以上）需考慮頻率牽引效應(yīng)（Frequency Pulling），避免負(fù)載失配導(dǎo)致頻率偏移。
2. 幅度校準(zhǔn)
- 操作步驟：
設(shè)置信號(hào)發(fā)生器輸出參考幅度（如-20dBm、0dBm、+10dBm），頻率設(shè)為1kHz（低頻）或1GHz（高頻）。
連接功率計(jì)至信號(hào)發(fā)生器輸出端，設(shè)置功率計(jì)量程（如-70dBm至+20dBm）。
記錄功率計(jì)讀數(shù)，與信號(hào)發(fā)生器顯示值對(duì)比，計(jì)算幅度誤差：
幅度誤差=實(shí)際輸出幅度?設(shè)定幅度(單位：dB)
- 若誤差超過(guò)規(guī)格（如±0.5dB），通過(guò)信號(hào)發(fā)生器校準(zhǔn)菜單調(diào)整幅度校準(zhǔn)系數(shù)（如R&S SMA100B的“Level Cal”選項(xiàng)）。
- 重復(fù)步驟1-4，覆蓋關(guān)鍵幅度點(diǎn)（如最小輸出、最大輸出、中間值）。
PdBm=20log10(1mVVrms)+30
- 射頻信號(hào)需考慮電纜損耗（如0.5dB/m），需在功率計(jì)讀數(shù)中補(bǔ)償。
3. 相位校準(zhǔn)（可選）
- 操作步驟（適用于矢量信號(hào)發(fā)生器）：
- 設(shè)置信號(hào)發(fā)生器輸出雙音信號(hào)（如1GHz和1.001GHz），幅度設(shè)為0dBm。
- 連接相位噪聲測(cè)試儀（如R&S FSWP）至信號(hào)發(fā)生器輸出端，設(shè)置分析帶寬（如10kHz）。
- 記錄相位噪聲曲線，與信號(hào)發(fā)生器規(guī)格書對(duì)比（如1GHz時(shí)相位噪聲≤-110dBc/Hz@10kHz偏移）。
- 若相位噪聲超標(biāo)，需檢查信號(hào)發(fā)生器內(nèi)部鎖相環(huán)（PLL）或參考振蕩器（如OCXO）性能。
- 注意事項(xiàng)：
- 相位校準(zhǔn)通常需專業(yè)設(shè)備，普通信號(hào)發(fā)生器可能無(wú)需此步驟。
- 射頻信號(hào)發(fā)生器需考慮相位一致性（如多通道信號(hào)發(fā)生器各通道間相位差≤1°）。
三、校準(zhǔn)后驗(yàn)證
- 重復(fù)性測(cè)試
若σ超過(guò)規(guī)格（如0.01%），需重新校準(zhǔn)。
2. 交叉驗(yàn)證
- 使用另一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)儀器（如不同型號(hào)的功率計(jì)）驗(yàn)證校準(zhǔn)結(jié)果，確保一致性。
- 生成校準(zhǔn)報(bào)告
- 記錄校準(zhǔn)日期、環(huán)境條件、標(biāo)準(zhǔn)儀器信息、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)及結(jié)論（如“合格”或“需返修”）。
- 部分信號(hào)發(fā)生器（如Keysight N5183B）可自動(dòng)生成校準(zhǔn)證書（如PDF格式）。
四、常見問(wèn)題與解決
- 校準(zhǔn)后頻率仍不準(zhǔn)
- 原因：參考振蕩器老化或溫度漂移。
- 解決：更換高精度恒溫晶體振蕩器（OCXO）或使用外部參考（如10MHz GPS馴服信號(hào)）。
- 幅度校準(zhǔn)失敗
- 原因：輸出端口損壞或校準(zhǔn)系數(shù)存儲(chǔ)錯(cuò)誤。
- 解決：檢查輸出連接器（如SMA頭是否松動(dòng)），重新寫入校準(zhǔn)系數(shù)（需通過(guò)專用軟件）。
- 高頻信號(hào)失真
- 原因：電纜損耗或負(fù)載失配（VSWR>1.5:1）。
- 解決：使用低損耗電纜（如RG-402/U），并通過(guò)VNA優(yōu)化匹配網(wǎng)絡(luò)。
五、校準(zhǔn)周期建議
- 低頻信號(hào)發(fā)生器：1年/次（工業(yè)環(huán)境）或2年/次（實(shí)驗(yàn)室環(huán)境）。
- 高頻/射頻信號(hào)發(fā)生器：6個(gè)月/次（通信設(shè)備研發(fā)）或1年/次（通用測(cè)試）。
- 關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)景（如5G基站測(cè)試）：每3個(gè)月校準(zhǔn)一次，或根據(jù)設(shè)備制造商推薦執(zhí)行。
