CN111239669A - 频谱仪档位相对固定误差标定方法及功率测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种频谱仪档位相对固定误差标定方法及功率测量方法，其中，标定方法包括：用线缆将信号源与频谱仪连接；设置所述信号源的工作频率为待标定的F0频点，使所述信号源输出功率恒定的连续波信号；设置所述频谱仪的工作频率F0，令所述频谱仪接收所述信号源输出的连续波信号并测量其功率值；调节所述频谱仪档位，各档位下，每隔至少100ms采样一次所述频谱仪测量所得功率值，连续采样至少100次，计算得到该档位下测量功率平均值；将所述测量功率平均值与所述信号源输出功率比较，确定各个档位下所述频谱仪的档位相对固定误差，完成频谱仪档位相对固定误差标定。本发明能够精准、快速地确定频谱仪档位相对固定误差。

Description

频谱仪档位相对固定误差标定方法及功率测量方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种频谱仪档位相对固定误差标定方法及功率测量方法。

背景技术

在电磁设备调试、测量时，经常需要用到频谱仪来显示功率。频谱仪为了能够适应更大功率范围，内部设计了衰减器，随着档位的改变，频谱仪内部的衰减器会调整衰减值来适应测试需求，但衰减器调整后会引起功率值测量显示误差，且此误差相对固定，会影响到测量精度，因此在精细测量中需要标定出该误差值，以满足RCS等电磁散射特征量测量精度要求。而目前标定方法大多通过手动连接线缆，并手动改变输入功率及频谱仪设置来实现标定，过程繁琐，耗时较长且标定准确度不高，因此需要有一种精准、快速的标定出频谱仪档位相对固定误差的方法。

发明内容

本发明的目的是针对上述至少一部分缺陷，提供一种标定频谱仪由于ATT档位调整所引起固定误差的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种频谱仪档位相对固定误差标定方法，包括如下步骤：

S101、用线缆将信号源与频谱仪连接；

S102、设置所述信号源的工作频率为待标定的F0频点，使所述信号源输出功率恒定的连续波信号；

S103、设置所述频谱仪的工作频率F0，令所述频谱仪接收所述信号源输出的连续波信号并测量其功率值；

S104、调节所述频谱仪档位，各档位下，每隔至少100ms采样一次所述频谱仪测量所得功率值，连续采样至少100次，计算得到该档位下测量功率平均值；

S105、将所述测量功率平均值与所述信号源输出功率比较，确定各个档位下所述频谱仪的档位相对固定误差，完成频谱仪档位相对固定误差标定。

优选地，所述连续波信号的信噪比不小于30dB，输出功率不大于“ATT”为5dB时频谱仪可测信号功率最大值。

优选地，所述步骤S104中计算所述测量功率平均值时，先将测量所得功率值由对数值形式转换为线性值形式，再进行平均计算，最后将计算结果转换为对数值形式。

优选地，所述步骤S104还包括显示相应的所述测量功率平均值，并根据采样数据绘制曲线。

本发明还提供了一种频谱仪档位相对固定误差标定方法，包括如下步骤：

S201、用射频线缆将信号源“RF输出”接口与频谱仪“RF输入”接口连接；

S202、设置所述信号源的工作频率为待标定的F0频点，使所述信号源输出功率恒定的连续波信号，功率为-20dBm；

S203、设置所述频谱仪的工作频率F0，令所述频谱仪接收所述信号源输出的连续波信号并测量其功率值；

S204、调节所述频谱仪档位，令“RBW”为rbwHz，“span”为spanHz，“SWT”为swtms，“ATT”为5dB，对应“REF”为-20dBm，每隔M ms采样一次所述频谱仪测量所得功率值，连续采样N次，计算得到该档位下测量功率平均值；

S205、调节所述频谱仪档位，修改“ATT”为15dB，对应“REF”为-10dBm，每隔M ms采样一次所述频谱仪测量所得功率值，连续采样N次，计算得到该档位下测量功率平均值；

S206、调节所述频谱仪档位，修改“ATT”为25dB，对应“REF”为0dBm，每隔M ms采样一次所述频谱仪测量所得功率值，连续采样N次，计算得到该档位下测量功率平均值；

S207、调节所述频谱仪档位，修改“ATT”为35dB，对应“REF”为10dBm，每隔M ms采样一次所述频谱仪测量所得功率值，连续采样N次，计算得到该档位下测量功率平均值；

S208、调节所述频谱仪档位，修改“ATT”为45dB，对应“REF”为20dBm，每隔M ms采样一次所述频谱仪测量所得功率值，连续采样N次，计算得到该档位下测量功率平均值；

S209、以“ATT”为5dB时得到的测量功率平均值为基准，计算“ATT”分别为15dB、25dB、35dB、45dB时，相应档位下的频谱仪档位相对误差修正值，完成频谱仪档位相对固定误差标定。

优选地，所述步骤S204至所述步骤S208中，M不少于100，N不少于100。

优选地，所述步骤S202至所述步骤S208中，通过显控计算机设置/调节所述信号源、所述频谱仪。

优选地，所述步骤S204至所述步骤S208中，通过显控计算机显示相应的所述测量功率平均值，并根据采样数据绘制曲线。

本发明还提供了一种功率测量方法，包括如下步骤：

采用如上述任一项所述的频谱仪档位相对固定误差标定方法对所述频谱仪各个档位相对固定误差进行标定；

利用标定后的所述频谱仪测量功率，并根据标定结果修正各个档位对应的测量功率值。

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种频谱仪档位相对固定误差标定方法及功率测量方法，本发明在频谱仪档位相对固定误差标定过程中，采用输出功率恒定的连续波信号标定频谱仪不同档位下的相对固定误差，无需反复手动拆装连线，减少线缆连接、接头损耗以及频谱仪底噪等因素的影响，标定精度较高，可有效提高频谱仪功率测量精度。

附图说明

图1是本发明实施例中一种频谱仪档位相对固定误差标定方法步骤示意图；

图2是本发明实施例中信号源与频谱仪连接示意图。

图中：100：信号源；200：频谱仪。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供的频谱仪档位相对固定误差标定方法，包括如下步骤：

S101、用线缆将信号源100与频谱仪200连接。

如图2所示，本发明将信号源100与频谱仪200相连，且二者之间不设置衰减器等其他设备，能够避免其他设备引入的误差，并尽量减少线缆连接、接头损耗等因素的影响，提高标定精度。

S102、设置所述信号源100的工作频率为待标定的F0频点，使所述信号源100输出功率恒定的连续波信号。

优选地，连续波信号的信噪比不小于30dB，输出功率不大于“ATT”为5dB时频谱仪可测信号功率最大值，如-20dBm。“ATT”表示频谱仪对应的衰减项。采用高信噪比的连续波信号能够更为准确有效的确定频谱仪200的档位相对固定误差。

S103、设置所述频谱仪200的工作频率对应待标定的F0频点，令所述频谱仪200接收所述信号源100输出的连续波信号并测量其功率值。

S104、调节所述频谱仪200的档位，各档位下，每隔至少100ms采样一次所述频谱仪200测量所得功率值，连续采样至少100次，计算得到该档位下测量功率平均值。

此步骤S104中，可根据实际需要改变不同档位，以便标定不同档位的相对固定误差。而间隔多次采样能够更为精确地获得该档位下测量功率值。

考虑到频谱仪200测量所得功率值可能为对数值(即dBm)，优选地，所述步骤S104中计算各个档位下所述测量功率平均值时，先将测量所得功率值由对数值形式转换为线性值形式，再进行平均计算，最后将计算结果转换为对数值形式。

进一步地，步骤S104还包括显示相应的所述测量功率平均值，并根据采样数据绘制曲线，以便通过图形更为直观地显示采样数据。

S105、将所述测量功率平均值与所述信号源100输出功率比较，各个档位下所述频谱仪200的档位相对固定误差，完成频谱仪档位相对固定误差标定。

优选地，步骤S105还包括显示各个档位下所述频谱仪200的档位相对固定误差，并进行存储，以备后续测量计算时，用于修正频谱仪档位相对误差。

本发明提供的频谱仪档位相对固定误差标定方法，是一种标定频谱仪由于ATT档位调整所引起固定误差的方法，本发明采用功率恒定的连续波信号标定频谱仪200各个档位相对固定误差，整个标定过程不需改变频谱仪200和信号源100之间线缆连接关系，不需改变信号源100输出信号设置，输出信号频率和功率均维持恒定，频谱仪200测量结果的变化仅由频谱仪200档位设置变化引起，因此本标定方法能够尽可能排除额外误差来源，准确地标定出频谱仪档位相对误差值，以便提高频谱仪测量精度。

实施例二

本实施例二提供了一种频谱仪档位相对固定误差标定方法，包括如下步骤：

S201、用射频线缆将信号源100“RF输出”接口与频谱仪200“RF输入”接口连接。如图2所示，信号源100与频谱仪200之间无其他设备，减少其他设备可能引入的误差。

S202、设置所述信号源100的工作频率为待标定的F0频点，使所述信号源100输出功率恒定的连续波信号，功率不大于“ATT”为5dB时频谱仪可测信号功率最大值，优选为-20dBm。相比于其他数值，设置连续波信号功率为-20dBm测量信噪比高，噪声对标定精度影响小，同时可保证在整个标定过程中，输出的连续波信号不会超出频谱仪200的检测范围。

S203、设置所述频谱仪200的工作频率F0，令所述频谱仪200接收所述信号源100输出的连续波信号并测量其功率值。

S204、调节所述频谱仪档位，令“RBW”为rbwHz，“span”为spanHz，“SWT”为swtms，“ATT”为5dB，对应“REF”为-20dBm，每隔M ms采样一次所述频谱仪200测量所得功率值，连续采样N次，计算得到该档位下测量功率平均值，记为P_ATT5dB。

S205、调节所述频谱仪档位，修改“ATT”为15dB，对应“REF”为-10dBm，每隔M ms采样一次所述频谱仪200测量所得功率值，连续采样N次，计算得到该档位下测量功率平均值，记为P_ATT15dB。

S206、调节所述频谱仪档位，修改“ATT”为25dB，对应“REF”为0dBm，每隔M ms采样一次所述频谱仪200测量所得功率值，连续采样N次，计算得到该档位下测量功率平均值，记为P_ATT25dB。

S207、调节所述频谱仪档位，修改“ATT”为35dB，对应“REF”为10dBm，每隔M ms采样一次所述频谱仪200测量所得功率值，连续采样N次，计算得到该档位下测量功率平均值，记为P_ATT35dB。

S208、调节所述频谱仪档位，修改“ATT”为45dB，对应“REF”为20dBm，每隔M ms采样一次所述频谱仪200测量所得功率值，连续采样N次，计算得到该档位下测量功率平均值，记为P_ATT45dB。

S209、以“ATT”为5dB时得到的测量功率平均值P_ATT5dB为基准，计算“ATT”分别为15dB、25dB、35dB、45dB时，相应档位下的频谱仪档位相对误差修正值，完成频谱仪档位相对固定误差标定。

本实施例中，步骤S204至步骤S208对应实施例一中的步骤S104，步骤S209对应实施例一中的步骤S105。标定时，优选采用测量功率平均值与信号源100实际输出功率而非设定输出功率进行比较，考虑到信号源100实际输出功率可能与设定输出功率存在差异，通过频谱仪200中与信号源100设定输出功率最为匹配的档位，能够较为准确地确定信号源100实际输出功率。本实施例中，以上述“ATT”为5dB时测试平均值结果P_ATT5dB为基准，其它状态下测试所得平均值结果依次与之相减，如对于“ATT”为15dB，该档位下频谱仪档位相对误差修正值可表示为P_ATT15dB-P_ATT5dB，对于“ATT”为25dB，档位下，频谱仪档位相对误差修正值可表示为P_ATT25dB-P_ATT5dB，从而得到“ATT”分别为15dB、25dB、35dB、45dB时，相应的频谱仪档位相对误差修正值。

优选地，所述步骤S204至所述步骤S208中，M不少于100，N不少于100，且N表示采样次数，N为整数。

优选地，所述步骤S202至所述步骤S208中，通过显控计算机设置/调节所述信号源100、所述频谱仪200。

具体地，即步骤S202中，通过显控计算机接受外部用户指令，设置信号源100工作频率为想要标定的F0频点，功率为-20dBm，连续波波形。

步骤S203中，显控计算机设置所述频谱仪200的工作频率为F0。

步骤S204中，显控计算机设置所述频谱仪档位，令“RBW”为rbwHz，“span”为spanHz，“SWT”为swtms，“ATT”为5dB，对应“REF”为-20dBm，每隔Mms，显控计算机采样一次所述频谱仪200测量所得功率值，连续采样N次，显控计算机计算得到该档位下测量功率平均值P_ATT5dB。

步骤S205中，显控计算机提示进入下一步(或自动修改)，修改“ATT”为15dB，对应“REF”为-10dBm，其他参数设置不变，点击确认(或定时自动确认)后，显控计算机对频谱仪200新设置生效，每隔M ms采样一次所述频谱仪200测量所得功率值，连续采样N次，计算得到该档位下测量功率平均值P_ATT15dB。

步骤S206至步骤S208与步骤S205同理，不再赘述。

优选地，所述步骤S204至所述步骤S208中，通过显控计算机显示各个档位相应的所述测量功率平均值，并根据采样数据绘制曲线。即步骤S204中，显控计算机计算得到该档位下测量功率平均值P_ATT5dB并进行数据显示，以及根据采样数据绘制曲线，进行图形显示。步骤S205至步骤S208与步骤S204同理，不再赘述。

本发明提供的频谱仪档位相对固定误差标定方法是一种自动标定过程，无需反复手动拆装连线，并且在整个标定过程不需改变频谱仪和信号源之间线缆连接关系，不需改变信号源输出信号设置，其频率和功率均维持恒定，频谱仪测量结果的变化仅由频谱仪“ATT”档位设置变化引起，尽可能减少了其他原因对于测量频谱仪“ATT”档位相对误差值的影响。现有技术中的频谱仪在切换档位中，可能引起的误差约为1.1dB，而采用本发明所提供的标定方法，可将“ATT”档位相对误差减至0.1dB以下，能够有效提高标定精度，进而提高频谱仪测量精度。

实施例三

本发明还提供了一种功率测量方法，采用如上述任一实施方式所述的频谱仪档位相对固定误差标定方法对所述频谱仪200各个档位相对固定误差进行标定，确定相应档位下的频谱仪档位相对误差修正值；然后，利用标定后的所述频谱仪200测量功率，并根据标定结果，即相应档位下的频谱仪档位相对误差修正值，修正各个档位对应的测量功率值。

本发明对频谱仪200的档位相对固定误差标定进行标定，再利用标定后的频谱仪测量功率，可将频谱仪档位切换误差降低至0.1dB以下，能够有效提高频谱仪功率测量精度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种频谱仪档位相对固定误差标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101、用线缆将信号源与频谱仪连接；

S102、设置所述信号源的工作频率为待标定的F0频点，使所述信号源输出功率恒定的连续波信号；

S103、设置所述频谱仪的工作频率F0，令所述频谱仪接收所述信号源输出的连续波信号并测量其功率值；

S104、调节所述频谱仪档位，各档位下，每隔至少100ms采样一次所述频谱仪测量所得功率值，连续采样至少100次，计算得到该档位下测量功率平均值；

S105、将所述测量功率平均值与所述信号源输出功率比较，确定各个档位下所述频谱仪的档位相对固定误差，完成频谱仪档位相对固定误差标定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述连续波信号的信噪比不小于30dB，输出功率不大于“ATT”为5dB时频谱仪可测信号功率最大值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述步骤S104中计算所述测量功率平均值时，先将测量所得功率值由对数值形式转换为线性值形式，再进行平均计算，最后将计算结果转换为对数值形式。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述步骤S104还包括显示相应的所述测量功率平均值，并根据采样数据绘制曲线。

5.一种频谱仪档位相对固定误差标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S201、用射频线缆将信号源“RF输出”接口与频谱仪“RF输入”接口连接；

S202、设置所述信号源的工作频率为待标定的F0频点，使所述信号源输出功率恒定的连续波信号，功率为-20dBm；

S203、设置所述频谱仪的工作频率F0，令所述频谱仪接收所述信号源输出的连续波信号并测量其功率值；

S204、调节所述频谱仪档位，令“RBW”为rbwHz，“span”为spanHz，“SWT”为swtms，“ATT”为5dB，对应“REF”为-20dBm，每隔M ms采样一次所述频谱仪测量所得功率值，连续采样N次，计算得到该档位下测量功率平均值；

S205、调节所述频谱仪档位，修改“ATT”为15dB，对应“REF”为-10dBm，每隔M ms采样一次所述频谱仪测量所得功率值，连续采样N次，计算得到该档位下测量功率平均值；

S206、调节所述频谱仪档位，修改“ATT”为25dB，对应“REF”为0dBm，每隔M ms采样一次所述频谱仪测量所得功率值，连续采样N次，计算得到该档位下测量功率平均值；

S207、调节所述频谱仪档位，修改“ATT”为35dB，对应“REF”为10dBm，每隔M ms采样一次所述频谱仪测量所得功率值，连续采样N次，计算得到该档位下测量功率平均值；

S208、调节所述频谱仪档位，修改“ATT”为45dB，对应“REF”为20dBm，每隔M ms采样一次所述频谱仪测量所得功率值，连续采样N次，计算得到该档位下测量功率平均值；

S209、以“ATT”为5dB时得到的测量功率平均值为基准，计算“ATT”分别为15dB、25dB、35dB、45dB时，相应档位下的频谱仪档位相对误差修正值，完成频谱仪档位相对固定误差标定。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述步骤S204至所述步骤S208中，M不少于100，N不少于100。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述步骤S202至所述步骤S208中，通过显控计算机设置/调节所述信号源、所述频谱仪。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

所述步骤S204至所述步骤S208中，通过显控计算机显示相应的所述测量功率平均值，并根据采样数据绘制曲线。

9.一种功率测量方法，其特征在于：

采用如上述权利要求1至8任一项所述的频谱仪档位相对固定误差标定方法对所述频谱仪各个档位相对固定误差进行标定；

利用标定后的所述频谱仪测量功率，并根据标定结果修正各个档位对应的测量功率值。

Images