[国家计量标准]-JJF 1128-2004 矢量信号分析仪校准规范.pdf

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1、汀 盯 释 中华人民共和国国家计量技术规范 工 万 F 1 1 2 8 -2 0 0 4 矢量信号分析仪校准规范 C a l i b r a t i o n S p e c i f i c a t i o n f o r V e c t o r S i g n a l A n a l y z e r s 2 0 0 4 一 0 9 一 2 1 发布2 0 0 4 一1 2 一2 1 实施 国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局发布 标准搜搜网 各类标准行业资料免费下载 工1 F 11 2 8 - 2 00 4 、心.心。.洲 尹.。.。.心.。. 矢量信号分析仪校准规范 J J F

2、1 1 2 8 - 2 0 0 4 C a l i b r a t i o n S p e c i f i c a t i o n f o r Ve c t o r S i g n a l An a l y z e r s 七 . ，. ，. ， . ，. ， . ，. ， . ，. ，. ，. ，. ，. ， . ， 本规范经国家质量监督检验检疫总局于2 0 0 4年0 9月2 1日 批准，并自 2 0 0 4 年 1 2 月 2 1日 起施行。 归口单位 :全国无线电计量技术委员会 起草单位:信息产业部电子6 0 1 计量站 本规范由归 口单位负责解释 标准搜搜网 各类标准行业资料免费下

3、载 JJ F 1 1 2 8- 2 0 0 4 本规范主要起草人: 谢少锋 梁琼祟 参加起草人: 杨桥新 ( 信息产业部电子6 0 1 计量站) ( 信息产业部电子 6 0 1 计量站) ( 信息产业部 电子 6 0 1 计量站) 标准搜搜网 各类标准行业资料免费下载 J J F 1 1 2 8 -2 0 0 4 目录 1 范围 ( 1 ) 2 引用文献 ( 1 ) 3 术语和定义 (1 ) 3 . 1 互调失真 (1 ) 3 . 2 矢量坐标图 。 ( 1 ) 3 . 3 误差矢量 (1 ) 3 . 4 误差矢量幅度 。 (1 ) 3 . 5 矢量幅度误差 ( 1 ) 3 . 6 相位误差

4、 ( 2) 3 . 7 1 / Q原点偏移 ( 2 ) 3 . 8 频率偏移 ( 2) 4 概述 ( 2) 5 计量特性 ( 2) 6 校准条件 ( 3) 6 . 1 环境条件 ( 3) 6 . 2 校准用标准器及其他设备 。 。 。 ( 4) 6 . 3 其他要求 ( 5) 7 校准项 目和校准方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、( 5 ) 7 . 1 工作正常性检查 。 ( 5) 7 . 2 矢量信号测量功能的检查 ( 6) 7 . 3 1 / Q信号测量功能的检查 一( 6 ) 7 . 4 频率测量示值的校准 ( 6) 7 . 5 载波幅度测量示值的校准 ( 7) 7 . 6 载波幅度测量非线性的校准 ( 8) 7 . 7 双通道测量不一致性的校准 ( 9) 7 . 8 输人通道互调失真的校准 ( 1 0 ) 7 . 9 输人通道谐波失真的校准 ( 1 0 ) 7 . 1 0 输入通道内部噪声的校准 ( 1 1 ) 7 . 1 1 源到通道串扰的校准 。 ( 1 1 ) 7 . 1 2 通道间串扰的校准 ( 1 2

6、 ) 7 . 1 3 输人口回波损耗的校准 。 ( 1 2 ) 7 . 1 4 源输出口回波损耗的校准 ( 1 3 ) 7 . 1 5 信号源输出幅度的校准 ( 1 3 ) 7 . 1 6 信号源谐波失真的校准 ， ( 1 3 ) 7 . 1 7 测量通道相 位噪声的校准 ， 。 ( 1 4 ) I 标准搜搜网 各类标准行业资料免费下载 J JF 11 2 8 - 2 00 4 7 . 1 8 数字量测量示值的校准 ( 1 4 ) 8 校准结果的 表达 。 ( 1 5 ) 9 复校时间间隔 ( 1 6 ) 附录 A 矢量信号分析仪校准记录格式 . . . . . . . . . . . .

7、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 7 ) 附录B 主要项 目校准不确定度分析实例 ( 2 6 ) 标准搜搜网 各类标准行业资料免费下载 J J F 1 1 2 8 -1 0 0 4 矢量信号分析仪校准规范 范围 本规范适用于各型矢量信号分析仪的校准，也适用于数字通信综合测试仪接收机部 分 的校准 。 2 引用文献 “ M e a s u r i n g W a v e f o r m Q u a l it y , C o d e - D o m a i n

8、 P o w e r , T i m e O f f s e t a n d P h a s e O f f s e t o f C D M A S ig n a l “ ，I E E E I n s t r u m e n t a t i o n a n d M e a s u re m e n t T e c h n o l o g y C o n f e re n c e , B r u s s e l s , B e g i u m I J u n e 4一6 , 1 9 9 6 0 “ O p e r a t i o n M a n u a l o f M o d e l 8 9 4

9、 4 1 A V e c t o r S i g n a l G e n e r a t o r “ ，1 9 9 7 0 计量测试技术手册 ， 第8 卷电 子学， 中国计量出版社，1 9 9 7 0 3 术语和定义 3 . 1 互调失真 ( i n t e r m o d u l a t i o n d i s t o r t i o n ) :当两个频率分量以上的合成信号通过非线性 网络后，在其输出信号中除了原有各频率分量及其相应的各谐波分量外 ，还会产生各频 率分量的诸次和 、差频分量，这种因相互调制产生组合频率成分而引起的失真，称为互 调 失真。 3 . 2 矢量坐标图 ( v e c

10、 t o r d i a g r a m ) : 在坐标平面 ( I I Q平面)上用相应的点表示经数字 调制后的矢量信号的瞬时值称之为坐标图 ( 或状态图) ，如图 1 。一个平面代表一个状 态 ，每点代表一个矢量。不同矢量代表逻辑量 “ 0 ”或 “ 1 “ 。由于 R F放大器的非线性 与噪声，传输通道的干扰与衰落等，使得矢量的幅度与相位产生变化 ，因此测量到的矢 量与参考矢量并不一样，如图 2 所示。 今Q 量 矢量 差矢 误考 龟、护参 测量矢量 图 1 矢量坐标图图 2 误差矢量图 3 . 3 误差矢量 ( e r r o r v e c t o r ) :等于测量到的矢量与参考矢

11、量的矢量差。 3 . 4 误差矢量幅 度 ( e r ro r v e c t o r m a g n i t u d e , E V M ) : 等于误差矢量的幅度。通常表示为 对参考矢量峰值的百分比。 3 . 5 矢量幅度误差 ( v e c t o r m a g n i t u d e e r r o r ) : 等于测量到的矢量的幅度与参考矢量的幅 度之差。通常表示为对参考矢量峰值的百分比。 1 标准搜搜网 各类标准行业资料免费下载 J J F 1 1 2 5 -2 0 0 4 3 . 6 相位误差 ( p h a s e e r r o r ) : 等于测量到的矢量相角与参考 矢

12、量相角之差。 3 . 7 I I Q原点偏移 ( I I Q o r i g i n o ff s e t ) : 等于测量到的 I I Q的原点与参考I I Q的原点之 差。通常表示为对参考矢量峰值比的对数的二十倍 ，即分贝单位。 3 . 8 频率偏移 ( f re q u e n c y e r ro r ) :等于测量到的矢量的瞬时频率与参考矢量的瞬时频率 之差 。 测量以上参数时，矢量信号分析仪把测得的每个矢量与参考信号的对应矢量逐一比 较，求出差值。参考信号由分析仪根据被测信号码型自动产生，是个统计量。测量结果 显示的是多次测量结果的平均值。 4 概述 矢量信号分析仪主要由以下几部分

13、组成: 量程控制， A D C , I l 口分离及滤波， 取样 存储， 数字解调，等。其中 “ 数字解调”和 “ I I Q分离滤波”是矢量信号分析仪有 别于模拟分析仪的主要部分。现时的通信制式及调制方式很多，常见数字通讯制式有 : C D M A , N A D C , G S M 等。此外还有数字视频， 数字音频广播制式等。常见的调制方式 有: B P S K , Q P S K , 8 P S K , 1 6 Q A M , 2 5 6 Q A M , 9 P R S , 2 5 P R S , 4 9 P R S , 8 1 P R S 等。 矢量信号分析仪是用来测量矢量信号，特别指

14、数字调制信号的各种参数的。主要应 用于数字称动通信、卫星通信、 数字音视频、无线 L A N 及局域多点分配服务 ( L M D S ) 等产品的初始设计、仿真及最后的硬件样机的设计与调试等。矢量信号分析仪使用不同 的解调器对不同制式信号进行分析。有些矢量信号分析仪还 自 带有数字调制信号源。 除了数字解调功能外，常见的矢量信号分析仪在功能和使用方法上与频谱分析仪有 很多相同之处，校准方法可以相互参考。 5 计 f特性 表 1 列出被校矢量信号分析仪的计量特性。 表 1 计，特性 序 号项 目 测量 范围允许误差限 a , 1频率 测量 1 Hz一4GHz士1 . 0 x 1 0 一 7 2

15、载波幅度测量( + 2 0 -一1 1 0 ) d B . 土1 . O dB 3载波幅度测量非线性 ( 0-一8 0 ) d B m :0. 2 5 dB (一8 0-一1 1 0 ) d B m t 0. 3 5d B 4 双通道测量不一致性 ( + 1 0 -一3 0 ) d B m 幅度 : 土0. 1 5 d B 相位:士 2 - 5输人通道互调失真 双音三阶互调，蕊 1 M H z 蕊 一7 5 d B c 双音三阶互调， 1 MH z 簇 一7 8 d B c 6输人通道谐波失真落 一7 5 d B c 标准搜搜网 各类标准行业资料免费下载 J J F 1 1 2 8- 2 0

16、 04 表 1( 续 ) 序号项 目测 量范围允许误差限 ft u 7 输人通道内部噪声 ( 1 一 4 0 ) k H z 一1 3 1 d B m / H z ( 0 . 0 4 一1 0 ) M H z 一1 4 4 d B m / Hz ( 1 0一1 0 0 0 ) MHz( 一1 6 0 d B m / H z ( 1 0 0 ( ) 一 4 0 0 0 ) M H z蕊 一1 6 0 d B m / H z 8 串扰输人电 平: 2 0 d B m石 一1 3 5 d B c 9 输人口回波损耗 输人阻抗5 0 5 2 一2 5d B 1 0 源输出口回波损耗 输人阻抗5 0 1

17、 2 ( 一2 0dB 1 1 信号源输出幅度( 2 0 -一1 1 0 ) d B m 土1 d B 1 2 信号源谐波失真落 一4 0 d B 1 3 测量通道相位噪声 偏移频率: 1 0 0 H z 一8 7 d B c / H z 偏移频率:1 k H z( 一1 0 7 d B c / H z 偏移频率:l O k H z鉴一1 2 0 d B c / H z 偏移频率:l 0 0 k H z 一1 1 7 d B c / H z 1 4 误差矢量幅度测量 频率跨度:疾 l 0 0 k H z X0 . 5 %RMS 频率跨度:乓 1 M H z X1 . 0 %RMS 频率跨度:1

18、 MH z2 . 0 %RMS 1 5 矢量幅度误差测量 频率跨度: l 0 0 k H z 0 . 5 %RMS 频率跨度:城 1 M H z (1 . 0 %RMS 频率跨度:1 MH zg 2 . 0 %RMS 1 6 相位误差测量 频率跨度: l 0 0 k H z (0 . 3 0 R MS 频率跨度: 1 M H z 0 . 5 0 R MS 频率跨度:1 MH z1 . 0 0 R MS 1 7 I I Q 原点偏移测量 咬 一5 5 d B R MS 1 8 频率偏移测量 (I O H z R MS 6 校准条件 6 . 1 环境条件 a )环境温度:( 2 3 土 5 ) 9

19、 C ; b )相对湿度: 1 M H zX1 . 0 % a RMS 矢量幅度误差测量 频率跨度:鉴 l 0 0 k H zX0. 3 %RMS 频率跨度:蛋 1 M H z(0. 5 %RMS 频率跨度:I M H z ; l M H z (0. 5 7 0 R MS I ! Q原点偏移测量 ( 一6 0 d B R MS 频率偏移测量 鉴 1 Hz RMS 4 数字信号发生器 输出频率 l O kHz - 4 GHz士1 .1 0 - 1 输出 电平 ( + 2 0 -一 1 1 0 ) d B m 士1 d B; 分辨力: O . O 1 d B 数字调制 能产生稳定的数字调制 信号

20、I I Q信号 有稳定的 I I Q信号输 出 谐 波失真鉴 一3 0 d B c 非谐波失真 蕊 一7 0 d B c 外时基输人 1 0 MHZ 标准搜搜网 各类标准行业资料免费下载 J JF 1 1 25 - 2 00 4 表 2( 续) 表 3校准用其他设 备 序号设备名称性能指标测 量范 围极限误差L I 1低 通滤波器 截止频率大于基波，小于谐波 带外抑制)5 0 d B 2 功率分配器 频率DC一1 0 0MHz 不对称性s 0 . 2 d B 注 1 由于校准不判定合格与否，被校仪器的允许误差和标准器的极限误差仅供参考。 6 . 3 其他要求 仪器送校时应附有全部附件和使用说

21、明书。复校时还应附上次的校准证书: 被校仪器应能正常工作 ( 如:开机自检通过) ; 被校仪器有明晰的型号，产品编号等惟一性标识。 7 校准项 目和校准方法 7 . 1 工作正常性检查 标准搜搜网 各类标准行业资料免费下载 J JF 11 2 8 - 2 00 4 1 外观检查 被校仪器应结构完整，无影响工作的机械损伤。各开关、旋钮和按键等应灵活可 2 正常性检查 认靠叭 接通电源，被校矢量信号分析仪自动开始 自检。自检通过后，正常工作应显示初始 状态或上次关机前所设状态。如未能通过自检，应记录被校仪器显示的错误信息，并尽 快关机，分析原因。 7 . 2 矢量信号 测量功能的检 查 7 .

22、2 . 1 仪器连接如图3 所示。 I OM H Z 输入 数字信号 发 生 器 被 校 失 量 信号分析仪 图3 矢量信号测量功能的检查 7 . 2 . 2 置数字信号发生器的输出频率为 9 3 5 M H z( 或其他频率) ，电平为 O d B m ，信号格 式为 C D M A ( G S M, N A D C或其他格式) 。 7 . 2 . 3 置被校矢量信号分析仪为射频数字信号解调状态 ，通信制式和中心频率与数字 信号发生器相同，频率跨度不限。置触发为 “ 随机” ，“ 内部源” ，“ 第一通道， ，“ 延时 1 ms “ o 7 . 2 . 4 当被校矢量信号分析仪被设置为不同的

23、显示方式时，显示的图形应与说明书指 明的图形相同。可能的显示方式如下: 星座图 ( P o l a r I Q C o n s t e l l a t i o n ) ; 眼图 ( E y e D i a g r a m ) o 7 . 3 1 1 Q信号测量功能的检查 7 . 3 . 1 仪器连接如图4 所示。 1 O M H z 输入 数字信号 发 生 器 CH I CH 2 被 校 矢 量 信号分析仪 图4 1 1 Q信号测量功能的 检查 7 . 3 . 2 置数字信号发生器为I I Q 信号输出状态。 7 . 3 . 3 置被校矢量信号分析仪为 1 1 Q信号测量模式， 两个通道选择相

24、同的参数设置。 7 . 3 . 4 按说明书指引操作被校矢量信号分析仪，显示合适的图形 ( 如眼图和星座图) 或数字作为检查对象 ，以确认是否与预期的图形或数字相符。 7 . 4 频率测量示值的校准 tt z l 6 标准搜搜网 各类标准行业资料免费下载 J J F 1 1 2 8 -2 0 0 4 7 . 4 . 1 仪器连接如图 5 所示。 图5 频率测量示值的校准 7 . 4 . 2 置数字信号发生器输出电平为 O d B m，按附录 A表 A . 4“ 标准频率值”一栏设置 输出 频率f o 7 . 4 . 3 置被校仪器为频率测量状态 ，分辨率按指标要求设置。如果指标未标明，应置

25、于尽可能高的分辨率的状态。 7 . 4 . 4 在读被校仪器上，用适当的方法 ( 例如，计数器功能，或频标峰值寻找功能) ， 获得频率读数值f ， 记于表A . 4 o 7 . 4 . 5 按式 ( 1 )计算频率测量示值相对误差 S o 占 = ( f一 f l ) f o ( 1 ) 【 注2 带有内部时基输出的被校矢量信号分析仪，可按J J G 1 8 0 -2 0 0 2 电子测量仪器 内石英晶 体振荡器检定规程校准其内部时基。 【 注3 如果数字信号发生器的输出频率的允许误差限比被校仪器的频率允许误差限低一个数量 级及以上时，可以不使用高稳定晶体振荡器。 7 . 5 载波幅度测量示值

26、的校准 d a l 7 . 5 . 1 仪器连接如图 6 所示。 7 . 5 . 2 将 1 与3 相连。置数字信号发生器为纯载波状态 ，并按附录 A表 A . 5“ 频率”和 “ 信号电平”各栏的要求设置其载波频率和输出电平。 7 . 5 . 3 置被校仪器为幅度测量状态，并按附录 A表 A . 5“ 输人阻抗” 、“ 频率”和 “ 量 程”各栏的要求设置其输人阻抗、中心频率和量程。选用适当方式 ( 如频标的峰值寻找 功能)读出信号电平值 ，即为幅度测量示值 尸。 输 入 I OM H z 数字信号 发生 器 卜 - C H 2 被 校 矢 量 信 号分 析 仪 功率传感器 卜一月测量接收机

27、 二校准输入阻抗为1 M d 3 的通道时，接上 5 0 n通过式负载。 图6 载波幅度测量示值的校准 7 . 5 . 4 将 1 与2 相连。 不改变数字信号发生器的状态， 适当操作测量接收机 M 5 1 ，以 测 标准搜搜网 各类标准行业资料免费下载 工r F 1 1 2 8-20 04 量数字信号发生器的载波电平，即 为幅度测量标准值 P o ， 记于表A . 5 中。 7 . 5 . 5 按式 ( 2 )计算幅度测量示值相对误差 8 0 8 =P一P o ( d B ) ( 2 ) 7 . 5 . 6 对表 A . 5中的每个校准点，重复7 . 5 . 2 一 7 . 5 . 5 ,

28、 7 . 5 . 7 被校仪器有第 2 通道、独立 R F通道或更多通道时，重复 7 . 5 . 2 一 7 . 5 . 6 操作 ; 注4 可以用射频功率计加射频衰减器代替测量接收机校准幅度测量示值。步骤如下: a )仪器连接如图 7 所示。 关校滩输人阻抗为 1 M n的通道时，接 t 5 0 5 2 通过式负载 图 7 载波幅度测量示值的校准 动 先复现标准电平 P o : 将 1 与2 相连， 置步进衰减器的衰减量为A co d s，( 例如 2 0 d B ) 。按校准要求设置数字信号发生器的输出频率 ( 例如 9 . 8 7 6 M H z ) ，并调整其输 出 电平 ( 例如2

29、0 d B m )使功率计 有合适的 读数 P ( O d n m )( 例如 O d B m ) 。若置衰减器的衰减量 为 A，所复现的标准电平值 P 。 按式 ( 3 )计算。 P o =P MR ) 一 ( A一 A c o d N m)( d B m) ( 3 ) c )将 1 与3 相连。置被校仪器为幅度测量状态，按校准要求设置其输人阻抗 、中 心频率和量程。调整衰减器的衰减量 ，使信号电平满足校准点的 “ 标准电平值 P o ”要 求 ，记录被校仪器的幅度测量示值 尸。 d )按式 ( 4 )计算幅度测量示值相对误差 S o S =P一 P o ( d B ) ( 4 ) e )更

30、换频率，重复 b )一d ) ，直到完成所有校准。 l )被校仪器有第 2 通道、独立 R F 通道或更多通道时，重复 b ) 一 e )操作。 注5 由于被校矢量信号分析仪使用选频方式测量载波幅度，测量接收机应设置为选频测量方 式，否则应考虑两种测量方式不同所引入的附加误差。这种误差王要由于信号的诺波引起。 7 . 6 载波幅度测量非线性的校准 S 6 -i 7 . 6 . 1 按7 . 4 . 1 一 7 . 4 . 4 步骤操作 ，测量点按附录 A表 A . 6 选取，量程置为O d B m ,测量 结果记于表 A. 6中。 7 . 6 . 2 按式 ( 5 )计算载波幅度测量非线性 N

31、 L N L二( P一P , ， ) 一( P 。 一P n ro n - ) ) ( d B ) ( 5 ) 标准搜搜网 各类标准行业资料免费下载 J JF 1 1 28 - 2 00 4 P C o d a ) 和氏川 ) 分别为数字信号发生器输出O d B m时， 被校矢量信号分析仪和测量 接收机的读数 ; P 和P 。 分别为数字信号发生器输出不是O d B m的其他值时，被校矢量信号分析仪 和测量接收机的读数。 7 . 6 . 3 被校仪器有第 2 通道、独立 R 1 通道或更多通道时，重复 7 . 6 . 1 一 7 . 6 . 2 操作 注6 可以用射频衰减器代替测量接收机校准幅度测量非线性。步骤如下: a )在图 8 中，将 I 与 2 相连。置数字信号发生器输出电平