频谱分析仪自动检定/校准系统的研究

　　1　引　　言

　　在频域对信号进行分析的仪器称为频谱分析仪,频谱仪主要用于频谱分析、频率和电平的测量等,目前,被广泛应用于通讯、雷达、电视、导航、电子电路的设计制造和电子设备的维护等领域。在频谱分析仪的使用和生产的过程中计量工作是必不可少的,对频谱分析仪检定的主要依据是频谱分析仪检定规程(JJG50122000)[1]。在检定规程中,针对超外差扫频式频谱分析仪共规定了包括参考频率准确度、校准信号准确度、频率读数准确度、扫频宽度准确度、分辨力带宽准确度、残余调频、噪声边带、扫描时间准确度、参考电平准确度、刻度保真度、分辨力带宽转换对幅度的影响、显示平均噪声电平、剩余响应、输入衰减、频率响应、谐波失真、三阶交调失真、镜像响应及增益压缩等19个检定项目,而针对具体型号的频谱分析仪,仪器生产厂家又会给出相应的性能指标,一般所要求的检测项目也都有十几项,这种检测项目繁杂、检测参数众多的特点决定了计量频谱分析仪工作量的巨大。目前国内外生产的超外差扫频式频谱分析仪的型号有几十种之多,虽然其工作原理基本相同,但是不同厂家的仪器、同一厂家不同系列仪器的检测方法都不尽相同,这又增加了计量频谱分析仪的复杂程度。

　　为了提高计量频谱分析仪的工作效率,简化计量频谱分析仪的工作方法,增强检测结果的可靠性,有些从事频谱分析仪计量工作的单位研发了频谱分析仪自动测试系统[223],由于其研制目的只是出于自身的需要,所以没有商业的成品软件,而且对于应用不同测试设备的检定系统也是不能通用的。因此,本文介绍了计量院基于GPIB总线技术、应用Visual Bas2ic 6.0开发工具自主研制的频谱分析仪自动检定/校准系统,该系统实现了对被检频谱分析仪的自动搜索、自动检测和自动出具检定或校准证书的功能。

　　2　频谱分析仪自动检定/校准系统

　　频谱分析仪自动检定/校准系统包括检定装置和控制软件2部分。下面分检定装置的建立、仪器控制形式的选择和软件的结构设计3个方面来说明本系统的设计过程。

　　2.1　检定装置的建立

　　计量院建立的频谱分析仪检定装置于1988年经国家技术监督局批准建标,其简化框图如图1所示[4]。

　　检定装置由计量标准器和配套设备组成。标准器包括频率计、功率计、衰减器;配套设备包括信号源、函数发生器、低通滤波器、功分器、50Ω负载等。2006年对本装置完成技术改造后,对频谱仪的测量范围可达40 GHz。目前本装置采用的信号源为Agi2lent E8257D和Giga2tronics 12520 A,功率计为Agi2lent 437B,频率计为SRS SR620,衰减器为Agilent84904L和84906L。