1、中华人民共和国国家标准频谱分析仪测试方法Test methods of spectrum analyzers 本标准等效采用国际标准IEC714(1981)(频谱分析仪性能表示第一版。主题内容和适用范围GB 11462-89 本标准规定了频谱分析仪外观，基本安全，功能正常性的检验和检查方法，对其主要性能特性的测试也做了具体规定。本标准与GB11461频谱分析仪通用技术条件配合使用。本标准适用于频谱分析仪的测试。2总则2.1 本标准中所用的术语和定义应符合GB11461中第3章的规定.2.2 本标准规定的测试方法，其测试条件和要求符合GB11461和产品标准的有关规定。2.3 被测频谱分析仪及测
2、试使用的设备均应按各自的产品标准(或产品技术条件)的需要进行预热，并在达到规定的顶热时间后，方可进行测试。2.4 工作特性测试的最少数目和测试点位置确定，应按GB11461的有关规定。2.5 被测频谱分析仪(以下简称频谱仪)与测试设备的连接应合理可靠。2.6 任何预调应在每项测量开始时完成。2.7 本标准仅规定了有关特性的基本测试方法，也可采用其他先进方法测试.但当产生异议时，必须采用水标准规定的测试方法进行仲裁。3 测试设备测试设备必须经过计量，应符合GB6592电子测量仪器误差的一般规定儿4 外观、安全及功能检测4.1 外观及结构检测被测频谱仪处于非工作状态，用目测并配合操作各种控制装置，
3、检查仪器及其附件的外观镀涂，图案字迹，控制件的紧固与传动状态，档级开关的对位，均应符合产品标准规定。经机械环境试验后，产品结构应无弯曲、变形、断裂、松动和脱落现象.4.2 基本安全检测4.2.1 绝缘电阻按GB4793(电子测量仪器安全要求中9.7.3条方法进行检查.4.2.2 泄漏电流按GB4793中9.8条方法进行检查。中华人民共和国机械电子工业部1989-03-31批准1990-01-01实施GB 11462-89 4.2.3 试验电压按GB4793中9.7.4条方法进行检查。4.3 功能正常性检测频谱仪接通电摞后，经预定的预热时间，按产品标准中给出的功能进行逐项检查。5 工作特性测试5
4、.1 有效频率范围和频段5.1.1 测试方框图见图10国l注2当信号发生器有输出衰减或被测频谱仪有输入衰减时.1OdB衰减糯可省略.当信号发生器有足够的频率准确度时，频率计可省略。5.1.2 测试方法a. 使用与频谱仪有效频率范围相适应的信号发生器，其测试倍号通过相应频段的10dB衰减器连接到频谱仪的输入端。b. 调节频谱仪的频谱宽度和中心频率，并调谐信号发生器的测试信号频率，测得频谱仪能显示的最低和最高信号频率。C. 在规定的每个频段测量频谱仪连续的频率覆盖范围，记录每个频段和整个频率范围的覆盖量。5.2 中心频率误差5.2.1 测试方框图同图1。5.2.2 测试方法a. 使用与频谱仪有效频
5、率范围相适应的信号发生器，其测试倩号通过相应频段的10dB衰减器连接到频谱分析仪的输入端。b. 调节测试信号的频率，使测试信号对准显示屏幕的中心，可使用频率计测量测试信号的频率，频谱仪所指示的中心频率与己知输入频率之差为中心频率误差。C. 在频谱仪的整个频率范围内改变中心频率，重复b步骤测量中心频率误差。5.3 频谱宽度误差5.3.1 测试方框图见图2。5.3.2 测试方法固2GB 11462-89 a. 将等频率间距的梳状标志信号接至频谱仪的输入端b. 观测频率标志信号与被测频谱仪的标称频谱亮度的偏差即为频谱宽度误差。注2梳状波发生器可用具有频率足够准确的信号发生器(如频率合成器代替。5.4
6、 频率线性误差5.4.1 测试方框图同图2。5.4.2 测试方法a. 将梳状搜发生器(或具有足够频率准确度的信号发生器接到频谱仪的输入端。调谐频谱仪的中心频谱，使每根梳状线(或单谱线)i周到显示器的中心。b. 记下每根梳状线(或单谱线)的频率和显示频率误差为.fl、f2C. 频率线性误差由下式求得:(f.+I-iV.)_翼。/%. ( 1 ) 式中:W一一梳状频率(或单谱线的)间距。n=1、2、3Q5.5 频率漂移5.5.1 测试方框图见图3，5.5.2 测试方法倩号发生嬉W . /U 被测谴仪图3将测试信号调整到显示扉幕的中心，接产品标准规定的时间，间隔，重新调节信号发生器，使测试信号重新回
7、到中心，信号发生器的频率相对于测量时间的变化值就是漂移。5.6 剩余调频5.6.1 测试方框图同图3。5.6.2 测试方法5.6.2.1 测试方法l使用频谱仪的中频滤波器作调频斜率检波器的试验方法来测量剩余调频。a. 对频谱仪加一个低剩余调频信号，也可使用零标志信号作为测量信号，选用比预期的峰-峰剩余调频约大10倍的分辨力带宽，并按线性显示律观测信号。b. 将信号电平调整J显示屏幕的满刻度，调节频谱宽度，使此显示的中频滤波器特性曲线的边缘与水平形成一适当的角度。然后，以每赫的垂直刻度值计算近似线性区(满刻度线下一格与垂直轴中间位置之间)的鉴频斜率。例如:如果中频滤波器特性曲线的边缘在每个水平刻
8、度变化一个垂直刻度，且一个水平刻度的频谱宽度为1kHz.则斜率为ldiv/kHz，C. 调谐频谱仪使曲线边缘的线性区置于水平轴的中间，然后转换到零扫频方式，微调频谱仪的频谱调谐，使水平扫迹位于满刻度线下一格与垂直轴的中间位置之间，则水平扫迹的峰-峰变化除鉴频斜率就等于剩余调频。注g观察到的剩余调频取决于测量的持续时间和使用的视频带宽，对重要的测量，应记录这些参数.GB 11462-89 剩余调频是频谱仪的短期稳定度。这里的短期应接产品标准规定的时间进行测量，推荐的持续时间为20s/div-20阳/div。5.6.2.2 测试方法2a. 测试方框图同图30b. 当被测的剩余调频较大时，可采用此测
9、试方法。C. 将低剩余调频的信号接到频谱仪输入端，调节中频带宽，使显示的中频滤披曲线形状适当，观察此曲线在水平方向上的短期晃动，如固4所示，团中.1即为峰-峰剩余调频。5. 7 静态分辨力带宽5.7. 1 测试方框图见图5.41 图4圄55.7.2 测试方法5.7.2.1 测试方法1a. 将一个测试信号接至频谱仪的输入端，并将信号调到显示屏幕中心。b. 调节响应幅度至参考电平，并调节频谱仪使响应曲线的形状适当，如图h所示。C.调谐信号发生器的频率，使响应由线的一边沿的下降值为规定值(3dB或6dB)出现在显示屏幕中心。如图6b所示，测量此时情号发生器的频率为10d. 在响应曲线的另一边按同样方
10、法测得信号频率为儿，如图6c所示。则分辨力带宽由下式求得g分辨力带宽为:1/2-1，1. (2) 式中:f，一一为响应曲线下降3dB或6dB时信号发生器的频率。f2 为响应曲线另一边下降同样分贝值时的信号频率。1. 1.1. I! fo b 图65.7.2.2 测试方法2如果频谱仪有手动扫描，可采用此方法进行测试。a. 调节手动扫描旋钮使光点在显示屏幕中心，调谐倍号发生器或频谱仪的频谱使光点调至最高，GB 11462-89 并调节幅度至一规定的电平处。b. 调i皆信号发生器的频率使光点下降至规定的分贝数，用频率计测量信号发生器的频率为1，.C. 反向调谐信号发生器的频率，使光点经过峰点又下降至
11、同样的分贝数，测得信号发生器的频谱为12。d. 分辨力带宽由下式求得z1/2-1,1 . . . . . (3 ) 式中:1，一一为血点下降至规定分贝数时，信号发生器的频率。12一一为光点反向调节下降至同样分贝数时的频率。注2扫描时间应保持足够侯，以避免影响测量.当频谱仪外部具有中频输入端口时，允许在此端口上使用外部频率计和信号发生器.5.8 形状因数5.8.1 测试方框图同图5。5.8.2 测试方法按5.7条方法测量60dB带宽，形状因数为下式所示./60dB! /3dB或/60dB!/6dB . . ( 4 ) 5.9 输入信号电平灵敏度5.9.1 测试方框图图705.9.2 测试方法撞栅
12、细幡仪图7调节频谱仪的增益，使内部所产生的噪声显示出适当的噪声指示例如r1格)，使用输出经过校准的信号发生器。调节信号发生器输出电平，使频谱仪的显示电平为平均噪声电平值的两倍(即2格).频谱仪的灵敏度等于信号发生器的输出电平(例如:50n.lV或一l07dBm)。注s噪声指示取决于许多参数和工作佳能，例如s带宽和显示律，产品标准应对本测量有重大影响的全部参数和主要性能加以规定.5.10 等效输入噪声灵敏度5.10.1 测试方框图见图80输入被翻频遭仪I I 。一自搜偏号图85.10.2 测试方法a. 用自校信号来校正频谱仪的参考电平b. 调节频谱仪的增益，使内部产生的噪声在屏幕上显示出适当的噪
13、声指示，根据该仪器的参考电GB 11462-89 平和偏转系数确定的平均噪声电平即为等效输入噪声灵敏度。注2如果有视频滤疲器，建议用它作为测定该电平的辅助部件E例:参考电平为一60dBm(满刻度).显示屏幕的垂直刻度为创iv，偏转系数为lOdB/div.如平均噪声电平为Zdiv.则平均噪声电平为一1ZOdBm 0 5.11 峰-4;显示平坦度5. 11. 1 测试方框图同图7.5.11.2 测试方法a. 调节频谱宽度到产品标准的规定值.b. 将稳幅的测试信号接至频谱仪的输入端，测试信号的频率置于被测频率范围的中心频率。C. 调节频谱仪，使显示幅度为屏幕上某个便于观察的电平处。d. 改变测试信号
14、的频率，使规定频率范围内的显示信号在屏幕上移动。e. 显示幅度的峰-谷变化就是峰谷平坦度。注:本测量对采用何种分辨力带宽，显示律和偏转系数不加限制，可按测量方便选取，但显示幅度会有徽小变化，所以最好优先选择最灵敏的偏转系数.对本测试方法来说，特别重要的个因素是在整个频率范围内测试信号的幅度平坦度，在测试频谱仪的平坦度之前，应使用合适的功率汁或电压表，仔细测量测试信号的平坦度，必要时应考虑测试信号平坦度的修正因数.5. 11. 3 相对峰-谷中心值的显示平坦度测试方法同5.11. 2条，其值由下式求得g土峰-谷显示平坦度. . .( 5 ) 2 5.12 相对显示平坦度5.12.1 测试方框图同
15、图7。5.12.2 测试方法a. 调节频谱宽度到产品标准的规定值。b. 将稳幅的测试信号接至频谱仪的输入端，测试信号的频率置于被测频率范围的中心频率。C. 调节信号发生器和频谱仪的特定频率的幅度使恰好位于产品标准规定的某一水平刻度线上。d. 改变测试信号的频率，使规定频率范围内的显示信号在屏幕上移动.e. 显示幅度相对于特定频率幅度的正负偏差即为相对显示平坦度。5.13 峰-谷频率响应5.13.1 测试方框图同图7.5. 13. 2 测试方法a. 将稳幅的测试信号接至频谱仪的输入端，调节频谱仪的中心频率，使测试信号位于显示屏幕的、心中b. 调节频谱仪使显示幅度为某个便于观察的电平处。C. 在频
16、率范围内改变测试信号的频率，并且重新调节频谱仪的中心频率使信号回到显示屏幕的中心。d. 显示幅度的峰谷变化即为峰谷频率响应，注g本测量对采用何种频谱宽度不加限制。同5.11. 2条的注和注.5. 13. 3 相对峰-谷中心值的频率响应GB 11462-89 测试方法同5.13.2条，其值如下式求得g5. 14 相对频率响应5.14.1 测试方框图同图7。5.14.2 测试方法土峰-谷频率响应. ( 6 ) 2 a. 将稳帽的测试信号接至频谱仪的输入端，测试信号频率调至产品标准中规定频率。b. 调节频谱仪的中心频率使测试情号位于显示屏幕的中心。C. 调节频谱仪使特定频率的幅度位于产品标准规定的电
17、平处。d. 在频率植围内改变测试信号的频率，并且重新调节频谱仪的中心频率使信号回到显示屏幕的中心。e. 显示幅度相对于规定频率幅度的正负偏差即为相对频率响应.5.15 显示律5.15.1 线性律5. 15. ,. 1 测试方框图见困9。5.15.1.2 测试方法可变蠢撞图9a. 将一个测试信号通过可变式衰减器加到频谱仪的输入端b. 调节测试信号电平，使显示幅度为满刻度乱。C. 用可变衰减器按已知比率或百分比r(例如1/2.1/4等减小测试信号电平，显示幅度应减小至D2 n一-D，X铲则线性律误差为-L37一X100%.(7 ) 式中:D1一一为测试信号显示幅度。r一一为衰减器已知比率(或百分比
18、。D，一一-为测试信号幅度减小时的值。5.15.2 平方律5.15.2.1 测试方框圄同图9.5.15.2.2 测试方法且.将一个测试信号通过可变衰减器加到频谱仪的输入端。b. 调节测试信号电平使显示幅度为满刻度队。C. 用衰减器按己知的比率(或百分比)叫例如2士，士等)减小测试倍号电平，显示幅度应按同样的比率(或百分比的平方减小至D，.D.-D,Xr2 则平方律误差为一L37一X100% . (8) GB 11462-89 式中:D1 -测试信号幅度的满刻度值。r一一衰减器的己知比率。Dz一一测试信号显示幅度减小时的值。5.15.3 对数律5.15.3.1 测试方框圄同固8.5.15.3.2
19、 测试方法a. 将一个测试信号通过一个可变衰减器加到频谱仪的输入端。b. 调节该信号的电平使显示幅度为满刻度。C. 增加衰减器的分贝数(例如:2dB.10dB等).以降低测试信号电平，显示幅度的减少应与对数偏转系数相对应(例如:当偏转系数为2dB/div时，每增加衰减约2dB.显示幅度将减少1div.对数律误差接下式求得。)式中:A一一偏转系数的实测值，Ao -偏转系数的标称值。5.16 谐波动态范围5.16. 测试方框圄同围7.5.16.2 测试方法5.16.2.1 测试方法l对数律误差为:A-Ao. (9) a. 将一个谐波可忽略的测试信号加到频谱仪的输入端ab. 增加输入信号电平直到出现
20、一个谐波响应，其幅度等于输入信号电平灵敏度值。这时的输入信号电平和频谱仪灵敏度电平差(以分贝表示).即为谐波动态范围E例如:测得的输入信号电平为-20dBm，而频谱仪的灵敏度电平为一100dBm.则谐波动态范围为80dB。注g使用低通或带通滤波器是减少倍号发生嚣谐被分量的一种好方法.5.16.2.2 测试方法2当没有频谱纯的信号发生器时，可采用下列方法ga. 将一个测试信号加到频谱仪的输入端，观察基波和二次谐波显示幅度之差，增加输入电平，直到二次谐波显示幅度增加值为基波增加值(dB)的两倍(例如z基波输入电平增加10dB，使三次谐波电平增加20dB) b. 记录此时的基波输入端倍号电平L1和基
21、波输入信号电平与二次谐波显示电平之差1lL(以分贝表示谐波动态范围DL)按下式计算B式中:Lmin一一为被测频谱仪的灵敏度。例如:L1=一10dBm，1lL=20dB. Lm;n = -1 oodBm. 则:DL=55dB. DL L1+AL-Lmi -1 I - -ml .( 10 ) 2 注z为了避免仪器损坏.L，应低于最大输入功率，推荐使用测量方法1.即用频谱纯的信号发生器作为输入源的方法，由于测试方法2只考虑二次非线性项，所以测试精度较低.5.17 非谐波动态班回5.17.1 测试方框图见圈10。5.17.2 测试方法GB 11462-89 图10a. 将彼此无i曹波关系的两个测试信号
22、通过一个匹配合成器加到频谱仪的输入端ub. 调节一个信号的电平至频谱仪的输入信号灵敏度电平(例如，=100dBm)。C. 调节第二个输入信号的电平，直到该倍号电平达到增益压缩电平或者因寄生响应、边带噪声或其他效应导致那个低电平信号恰好被淹没为止，所得到第二个输入信号的电平就是非谐波测量的最大输入电平。d. 此最大输入信号电平和频谱仪灵敏度之差(以分贝表示).即为非谐波动态范围。注:例如1最大输入信号电平为-1创Bm.而频谱仪的灵敏度为一10创Bm.则非谐波动态范围等于9OdB.产品标准中应规定两个信号的最小频率l同隔.5.18 显示动态范围5.18.1 测试方框图同图10。5.18.2 测试方
23、法a. 将彼此没有谐波关系的两个测试信号通过一个匹配合成祷，加到频谱仪的输入端。b. 调节一个信号的电平到频谱仪的灵敏度电平。C. 调节第二个输入信号的电平直到使其响应达到满屏幕或者到低电平信号刚好被淹没为止，这时所得到的第二个输入信号就是显示动态范围测量的最大输入电平.d. 最犬输入电平和频谱仪灵敏度电平之差即为显示动态范围以分贝表示)。注:例如最大输入信号电平为一3OdBm.频谱仪的灵敏度电平为-lOOdBm.则显示动态范围等于7OdB.产品标准中应规定两个信号的最小频率间隔.5.19 增益压缩电平5.19. 1 测试方框图同图705.19.2 测试方法将信号发生器接至频谱仪的输入端，调节
24、测试信号电平，直至显示产生规定的增益压缩，这时的输入信号电平就是增益压缩电平。5.20 交流声边带5.20.1 测试方框图同图3。5.20.2 测试方法加-个足够纯信号到频谱仪的输入端，调节频谱宽度和分辨率带宽以分辨出交流声边带(分辨率带宽应小于电源频率)。测量每个交流声边带的电平与响应的幅度之差(以分贝表示)即为交流声边带。5.21 噪声边带5.21.1 测试方框图同图3.5.21.2 测试方法GB 11462-89 将足够纯的信号加到频谱仪的输入端，按规定调节频谱宽度，分辨力带宽，视频滤波带宽和显示律，记录主响应信号幅度和偏离此信号一个规定的频率问距及以远的噪声边带幅度，两者幅度之差(以分
25、贝表示)，即为噪声边带。5.22 剩余响应5.22.1 测试方框图见图1105.22.2 测试方法被测精仪因11频谱仪输入端接终端匹配负载，输入衰械器置OdB，检查显示屏幕上出现的所有响应(这些响应是由内部各本振频率的基波、谐波和零标志信号等等产生的的电平。频谱仪各种控制的不同档位可能影响测试的结果，应加以记录。除了零标志信号外所有这些响应都是剩余响应。5.23 互调抑制5.23. 测试方框图同图10.a. 使用定向藕合器或其他适当的方法组合两个情号发生器的输出来进行测试，对合成器的最主要要求是对两个信号发生器有高隔离度，以防止信号发生器之间的明显互调失真。在微波频段，建议在每个信号发生器的输
26、出端加一个隔离器，并以3dB楠合器作为匹配合成器。b. 将合成的两个相等幅度的信号加到频谱仪输入端，并同时增加每个发生器的电平直到主响应的任何一边的边带出现1: 1的信噪比，互调抑制为两个相等测试信号之一的电平与噪声电平之比。注s可通过增加测试倩号来证明互调边带是由频谱仪引起的，而不是信号发生器中的互澜。改变频谱仪的输入衰减量如果频谱仪发生豆诵，边带按对数电平降低量应为测试信号降低量的n倍，这里n是失真的阶次。例如s衰减3dB将使测试信?降低3dB，而第三次边带将降低9dB.结果两者间的电平差将增加6dB，假设互调是由信号发生器产生的，边带和测试倍号都将减少3dB.而电平差保持不变.附加说明z本标准由机械电子工业部电子标准化研究所和上海无线电二十六厂负责起草。
