白噪聲信號發(fā)生器校準規(guī)范

1白噪聲信號發(fā)生器校準規(guī)范本規(guī)范規(guī)定了適用于頻率范圍10Hz～40GHz、最大輸出功率范圍-28dBm~35dBm的白噪聲信號發(fā)生器的校準。2概述白噪聲信號發(fā)生器在測試系統(tǒng)中模擬產(chǎn)生實際的噪聲，用于接收機解調(diào)門限兼容(EMI)測試。白噪聲信號發(fā)生器由噪聲源、放大器、濾波網(wǎng)絡(luò)及衰減器等組成。3計量特性3.1頻率范圍頻率范圍：10Hz～40GHz。3.2最大輸出功率最大輸出功率：(-28～+35)dBm。3.3平坦度平坦度：士0.5dB。3.4衰減衰減：(0～100)dB;功率輸出范圍：(-65～40)dBm;功率譜密度：(-120～—20)dBm/Hz;最大允許誤差：士0.3dB。4.1校準環(huán)境條件環(huán)境溫度：(23±5)℃;相對濕度：≤80%;供電電源：電壓(220±11)V,頻率(50±1)Hz;其他：周圍無影響校準正常工作的機械振動和電磁干擾。4.2校準用設(shè)備校準所用設(shè)備應(yīng)經(jīng)過計量技術(shù)機構(gòu)檢定合格并在有效期內(nèi)或經(jīng)校準符合要求。校準用主要設(shè)備如下：4.2.1頻譜分析儀頻率范圍：3Hz～43GHz;2平均噪聲功率電平：<-130dBm;最大輸入功率：+30dBm。4.2.2功率計注：測量范圍由不同的功率敏感器組合而成。4.2.3衰減器4.2.4信置發(fā)生器4.2.5功率分配器頻率范國：DC-40-CHe;幅屬不量衡度：<0.35.1校準項目35.2外觀及工作正常性檢查用目測法檢查被校白噪聲信號發(fā)生器的外觀及附件；被校白噪聲信號發(fā)生器的各開接通被校白噪聲信號發(fā)生器電源，按其技術(shù)說明書規(guī)定的預(yù)熱時間后應(yīng)能正常工5.3最大輸出功率a)選擇滿足被校白噪聲信號發(fā)生器最大輸出功率校準需求的功率計，完成自校后，按圖1連接被校白噪聲信號發(fā)生器和功率計；b)置被校白噪聲信號發(fā)生器的噪聲源為開狀態(tài)，噪聲衰減置于0dB,使輸出功率最大，若被校白噪聲信號發(fā)生器有多個頻段，將被校白噪聲信號發(fā)生器置于某一工作c)設(shè)置功率計測試頻率點，建議選為被校白噪聲信號發(fā)生器測試頻率范圍內(nèi)功率計校準因子最小的頻率點。將功率計測量獲得的最大輸出功率Pmx記錄到附錄A表d)若被校白噪聲信號發(fā)生器有多個頻段，將被校白噪聲信號發(fā)生器置于其他工作頻段，重復(fù)步驟c)～d),完成所有頻a)按圖2連接儀器，被校白噪聲信號發(fā)生器最大輸出功率接近頻譜分析儀最大輸入功率電平時，在頻譜分析前插入一個衰減器；被校白噪聲信號b)設(shè)置微波信號源輸出功率為0dBm;c)設(shè)置頻譜分析儀頻率范圍為被校白噪聲信號發(fā)生器的頻率范圍，依次設(shè)置頻譜分析儀為功率測量模式，單位dBm、平均次數(shù)1,設(shè)置合適的分辨率帶寬RBW、視頻分辨率帶寬VBW,參考電平和垂直刻度，使測d)在頻譜分析儀掃描跨度內(nèi)，均勻選擇若干頻率點，其中需包含頻譜分析儀掃描起始和終止頻率，頻率點數(shù)不小于10,相鄰頻率點間隔不超過200MHz,在各頻率點上，改信號發(fā)生器輸出功率，使功率計讀數(shù)維持在0dBm;e)由相應(yīng)頻率點上頻譜分析儀讀數(shù)P.,按式(1)計算出測量系統(tǒng)功率修正值4P,并記錄到附錄A表A.2中；Pe=-PPα——某頻率點f:上測量系統(tǒng)功率修正值，dB;f)按圖3連接儀器；g)被校白噪聲信號發(fā)生器的噪聲源置于開狀態(tài)，噪聲衰減置于0dB,使輸出功率h)設(shè)置頻譜分析儀參考電平和垂直刻度，使測試曲線居于屏幕中心偏上的位置；i)待頻譜分析儀掃描曲線穩(wěn)定后，讀取頻譜分析儀讀數(shù)P,記錄到附錄A表A.2中，按式(2)計算被校白噪聲信號發(fā)生器各個頻率點上的輸出功率測量值，將測量值繪制成被校白噪聲信號發(fā)生器帶內(nèi)幅頻特性曲線，并記錄在附錄A圖A.1處；P:——某頻率點f:上被校白噪聲信號發(fā)生器的輸出功率測量值，dBm;P——某頻率點f:上頻譜分析儀讀數(shù)，dBm;Pa——某頻率點f:上測量系統(tǒng)功率修正值，dB。j)重新設(shè)置頻譜分析儀的頻率范圍，頻率下限低于被校白噪聲信號發(fā)生器頻率范圍下限的0.5倍，頻率上限為被校白噪聲信號發(fā)生器頻率上限的1.05～2倍以上；設(shè)置頻譜分析儀的RBW、VBW、參考電平和垂直刻度，使測試曲線居于屏幕中心偏上位置；k)待頻譜分析儀掃描曲線穩(wěn)定后，讀取頻譜分析儀讀數(shù)，按式(2)計算被校白噪聲信號發(fā)生器輸出功率測量值，將測量值繪制成被校白噪聲信號發(fā)生器擴展頻段的幅頻特性曲線，并記錄在附錄A圖A.2處1)若被校白噪聲信號發(fā)生器有多個頻段，將被校白噪聲信號發(fā)生器置于相應(yīng)工作頻段，重復(fù)步驟h)～k),完成所有頻段的幅頻特性測量。a)按圖4連接設(shè)備，選擇與被校白噪聲信號發(fā)生器超噪比接近的標準噪聲源，若被校白噪聲信號發(fā)生器超噪比超出噪聲源校準裝置超噪比測量上限時，按式(3)選擇合適衰減器，依據(jù)被校白噪聲信號發(fā)生器頻率范圍，選擇若干測量頻率。Sn——被校白噪聲信號發(fā)生器輸出功率譜密度，dBm/Hz;5k——玻耳茲曼常數(shù)，k=1.38×10-23J/K;ENRuLm——噪聲源校準裝置超噪比測量上限，dB。圖4超噪比法校準幅頻特性系統(tǒng)框圖b)設(shè)置噪聲源校準裝置工作頻率，并接入標準噪聲源，將標準噪聲源分別置于熱態(tài)和冷態(tài)，在噪聲源校準裝置上讀取相應(yīng)的功率測量值P(線性值)和P。(線性值),獲得Y系數(shù)值c)將被校白噪聲信號發(fā)生器接入噪聲源校準裝置，使被校白噪聲信號發(fā)生器分別置于噪聲輸出開和噪聲輸出關(guān)狀態(tài)(若無噪聲輸出開關(guān)設(shè)置，則衰減置于0dB為開狀態(tài)，衰減置于最大為關(guān)狀態(tài)),在噪聲源比較裝置上讀取相應(yīng)的功率測量值P'。(線性d)分別將Ya、Yamt和T,代入式(4)計算被校白噪聲信號發(fā)生器等效輸出噪聲溫度，若測試系統(tǒng)中無衰減器，按式(5)計算出被校白噪聲信號發(fā)生器的超噪比值否則，按式(6)計算，將計算結(jié)果記錄在附錄A表A.3中；Tga——標準噪聲源等效輸出噪聲溫度值，K;Y接人標準噪聲源時，噪聲源校準裝置測量得到的Y系數(shù)；Y接入被校白噪聲信號發(fā)生器時，噪聲源校準裝置測量得到的Y系數(shù)；ENRau——被校白噪聲信號發(fā)生器超噪比測量值，dB;A——接入被校白噪聲信號發(fā)生器時，系統(tǒng)中插入的衰減器的衰減量e)重復(fù)步驟b)～d)完成被校白噪聲信號發(fā)生器所有頻率點的ENRa測量，并畫出超噪比值隨頻率的變化曲線，記錄在附錄A的圖A.1處；f)若被校白噪聲信號發(fā)生器有多個頻段，將被校白噪聲信號發(fā)生器置于相應(yīng)工作頻段，重復(fù)步驟a)～e),完成所有頻段的幅頻特性測量。65.5平坦度5.5.1頻譜分析儀法a)從附錄A的表A.2被校白噪聲信號發(fā)生器帶內(nèi)幅頻特性測量數(shù)據(jù)中，讀取功率最大值Pm和最小值Pin,按式(7),計算被校白噪聲信號發(fā)生器的平坦度，記錄到F——被校白噪聲信號發(fā)生器的平坦度，dB;Pmx——測量頻率范圍內(nèi)，功率最大值，dBm;Pmin——測量頻率范圍內(nèi)，功率最小值，dBm。b)被校白噪聲信號發(fā)生器的平坦度技術(shù)指標以分段方式給出時，從附錄A表A.2被校白噪聲信號發(fā)生器帶內(nèi)幅頻特性測量數(shù)據(jù)中，按式(7)分別計算在所用帶寬內(nèi)的平坦度，并記錄在附錄A表A.4中。5.5.2超噪比法a)從附錄A表A.3被校白噪聲信號發(fā)生器帶內(nèi)幅頻特性測量數(shù)據(jù)中，讀取超噪比最大值ENR和最小值ENRmin,按式(8)計算被校白噪聲信號發(fā)生器的平坦度，記錄到附錄A表A.4中；式中：F——被校白噪聲信號發(fā)生器的平坦度，dB;ENRmx——ENRmin——測量頻率范圍內(nèi)，超噪比最大值，dBENRmx——ENRmin——測量頻率范圍內(nèi)，超噪比最小值，dB。b)被校白噪聲信號發(fā)生器的平坦度技術(shù)指標以分段方式給出時，從附錄A表A.3被校白噪聲信號發(fā)生器帶內(nèi)幅頻特性測量數(shù)據(jù)中，按式(8)分別計算在所用帶寬內(nèi)的平坦度，并記錄在附錄A表A.4中。5.6.1概述被校白噪聲信號發(fā)生器的最大輸出功率電平和噪聲譜密度影響衰減測量范圍和測量方法的選擇。采用功率計法校準白噪聲信號發(fā)生器的衰減時，被校白噪聲信號發(fā)生器最大輸出功率電平測量值與測量用功率計量程下限的差為衰減測量范圍。采用頻譜分析儀法校準白噪聲信號發(fā)生器時，被校白噪聲信號發(fā)生器噪聲功率示值與測量用頻譜分析儀平均噪聲功率電平值的差為衰減測量范圍。校準過程中，在滿足測量不確定度要求的情形下，依據(jù)實際情況，選擇測量范圍較大、測試設(shè)備要求較低的方法進行校準。7a)按圖1連接設(shè)備，設(shè)置功率計測量頻率，建議選擇被校白噪聲信號發(fā)生器中心b)被校白噪聲信號發(fā)生器的噪聲源置于開狀態(tài)，噪聲衰減置于0dB,使輸出功率c)按附錄A表A.5,改變被校白噪聲信號發(fā)生器衰減A設(shè)置，讀取功率計讀d)按照式(9)計算衰減校準值，記錄于附錄A表A.5中：a)按圖3連接儀器；b)被校白噪聲信號發(fā)生器的噪聲源置于開狀態(tài)，噪聲衰減置于0dB,使輸出功率c)設(shè)置頻譜分析儀頻率范圍為被校白噪聲信號發(fā)生器的頻率范圍，依次設(shè)置頻譜分析儀為功率測量模式，單位dBm,平均次數(shù)16,設(shè)置合適的分辨率帶寬RBW、視頻分辨率帶寬VBW,參考電平和垂直刻度，使測試曲線居于屏幕中心偏上位置；d)在頻帶中心位置或者需要校準的頻率點上，讀取頻譜分析儀功率測量值Po:;e)按附錄A表A.6,依次改變被校白噪聲信號發(fā)生器衰減A設(shè)置，讀取頻譜分析f)按照式(10)計算衰減校準值，記錄于附錄A表A.6中：c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識；8g)進行校準的日期，如果與校準結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)說明被校對象的h)如果與校準結(jié)果的有效性應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進行說明j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說n)校準證書簽發(fā)人的簽名。職務(wù)或等效標識o)校準結(jié)果僅對被校對象有效的說明p)未經(jīng)實驗室書面批準，不得部分復(fù)制證書的聲明9校準證書內(nèi)頁格式表A.2帶內(nèi)幅頻特性記錄表格(頻譜分析法)序號輸出功率12:表A.3帶內(nèi)幅頻特性記錄表格(超噪比法)序號12:表A.5衰減校準記錄表格(功率計法)衰減標稱值/dB1234567891衰減標稱值/dB123456789:測量結(jié)果不確定度評定B.1最大輸出功率校準不確定度評定B.1.1測量模型Pny白噪聲信號發(fā)生器的最大輸出功率，dBm;靈敏系數(shù)B.1.2不確定度來源1)功率計測量不準引入的標準不確定度分量u?;2)功率計頻率響應(yīng)引入的標準不確定度分量uz;3)失配引人的標準不確定度分量u?;4)測量重復(fù)性引入的標準不確定度分量u?。B.1.3不確定度評定1)功率計測量不準引入的標準不確定度分量u?功率計測量不準引入的標準不確定度分量按B類評定，由功率計技術(shù)指標值，功率計校準不確定度U(P)小于0.15dB,取k=2,則：2)功率計頻率響應(yīng)引入的標準不確定度分量u?功率計頻率響應(yīng)引人的標準不確定度分量按B類評定，由證書知，功率計頻率響應(yīng)引入的不確定度為U(k)優(yōu)于3%,即0.13dB,取k=2,則：3)失配引入的標準不確定度分量u?失配引入的標準不確定度分量按B類評定，失配引入的誤差極限為2|Fam|r.|服從反正弦分布，k=√2,由儀器技術(shù)指標可知|Fam|為0.1～0.13,功率計反射系數(shù)4)測量重復(fù)性引入的標準不確定度分量u?測量重復(fù)性引入的標準不確定度分量按A類評定，重復(fù)測量10次，其測量結(jié)果如由公式計算得到測量重復(fù)性引人的標準不確定度分量為：次數(shù)123456789B.1.4不確定度分量一覽表(表B.2)分布功率計測量不準B正態(tài)2B正態(tài)2失配BA一B.1.5合成標準不確定度u?、u?、u?、u?獨立不相關(guān)，則合成標準不確定度為：ue=√uí+uì+ul+ul=√0.0752+0.0652+0.052+0.022B.1.6擴展不確定度取k=2,擴展不確定度為：U=ku。=0.23dB。B.2幅頻特性校準不確定度評定(頻譜分析儀法)B.2.1測量模型某個頻率點上的測量模型：P;=Pa+PaP;——某頻率點f;上被校白噪聲信號發(fā)生器的輸出功率測量值，dBm;P——某頻率點f:上測量系統(tǒng)功率修正值，dBm。B.2.2不確定度來源1)頻譜分析儀測量不準引入的標準不確定度分量u?;2)測量系統(tǒng)功率修正值不準引入的標準不確定度分量uz;3)測量重復(fù)性引入的標準不確定度分量u?。B.2.3不確定度評定1)頻譜分析儀測量不準引入的標準不確定度分量u?頻譜分析儀測量不準引入的標準不確定度分量按B類評定，由上級證書可知，頻譜分析儀功率測量不確定度U(Pa)=0.25dB,取k=2,則：2)測量系統(tǒng)功率修正值不準引入的標準不確定度分量u?測量系統(tǒng)功率修正值不準引人的標準不確定度分量按B類評定，由測量系統(tǒng)功率修正值測量過程可知，其引入的標準不確定度分量U(P)主要由功率計測量不準引入，由上級證書可知，功率計測量不確定度為0.15dB,取k=2,則：3)測量重復(fù)性引入的標準不確定度分量u?測量重復(fù)性引入的標準不確定度分量按A類評定，在某頻率點上，重復(fù)測量10次其測量結(jié)果如表B.3所示。表B.3測量重復(fù)性數(shù)據(jù)1234567次數(shù)89一58.09一57.89一58.00一57.86計算得到測量重復(fù)性引入的標準不確定度分量為：B.2.4不確定度分量一覽表(表B.4)分布B正態(tài)2B正態(tài)2A B.2.5合成標準不確定度u?、uz、u?獨立不相關(guān)，則合成標準不確定度為B.2.6擴展不確定度取包含因子k=2,擴展不確定度為：U=ku。=0.29dB。B.3平坦度校準不確定度評定(頻譜分析儀法)B.3.1測量模型F——被校白噪聲信號發(fā)生器的平坦度，dB;Pmx——測量頻率范圍內(nèi)，功率最大值，dBm;Pmin——測量頻率范圍內(nèi)，功率最小值，dBm。靈敏系數(shù)：B.3.2不確定度來源1)輸出功率最大點功率測量不準引入的標準不確定度分量ui;2)輸出功率最小點功率測量不準引入的標準不確定度分量uz;3)測量重復(fù)性引入的標準不確定度分量ug。B.3.3不確定度評定1)輸出功率最大點功率測量不準引入的標準不確定度分量u輸出功率最大點功率測量不準引人的標準不確定度分量按B類評定，由幅頻特性校準不確定度評定可知，輸出功率最大點功率測量的標準不確定度u(Pmx)=2)輸出功率最小點功率測量不準引入的標準不確定度分量u?輸出功率最小點功率測量不準引入的標準不確定度分量按B類評定，由幅頻特性校準不確定度評定可知，輸出功率最小點功率測量的標準不確定度u(Pmin)=03)測量重復(fù)性引入的標準不確定度分量ux測量重復(fù)性引入的標準不確定度分具按A類評定，重復(fù)測量10次，其測量結(jié)果如次數(shù)輸出功率最小點測展值超B蓋1土.3823士2.264567一58.0089士2.45士2.49實驗標準偏差sB.3.4不確定度分量一覽表(表B.6)分布B正態(tài)2B正態(tài)2AB.3.5合成標準不確定度u?、u?、u?獨立不相關(guān)，則合成標準不確定度為：ue=√c{uì+ciui+uì=0.07dBB.3.6擴展不確定度取包含因子k=2,擴展不確定度為：U=kuc=0.14dB。B.4衰減校準不確定度評定(功率計法)B.4.1測量模型式中：P被校白噪聲信號發(fā)生器衰減置于A時，功率計讀數(shù)，dBm;P?——被校白噪聲信號發(fā)生器衰減置于0時，功率計讀數(shù)，dBm。B.4.2不確定度來源1)功率計功率測量線性度引入的標準不確定度分量u?;2)測量重復(fù)性引入的標準不確定度分量uz。B.4.3不確定度分量評定1)功率計功率測量線性度引入的標準不確定度分量u?功率計功率測量線性度引入的標準不確定度分量按B類評定，由技術(shù)指標可知，功率計線性度0.10dB,取k=√3(均勻分布),則：u?=0.058dB2)測量重復(fù)性引人的標準不確定度分量u?測量重復(fù)性引入的標準