CN115189781B - 一种仪器仪表占用带宽的校准***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种仪器仪表占用带宽的校准***及方法,属于仪器仪表技术领域,能够在实现仪器仪表占用带宽的校准的同时,实现占用带宽的量值溯源;该方法采用两路输出功率相同的连续波信号作为标准信号实现仪器仪表占用带宽的校准;包括:连接***并设置参数;在第一占用带宽功率比下,从被校仪器仪表中读取其单独在第一信号发生器和第二信号发生器射频输出的连续波作用下的占用带宽;在第二占用带宽功率比下,从被校仪器仪表中读取其在两个信号发生器射频输出的连续波共同作用下的占用带宽;根据读取的三个占用带宽,计算出被校仪器仪表占用带宽的实测值。
Description
技术领域
本发明涉及仪器仪表技术领域,尤其涉及一种仪器仪表占用带宽的校准***及方法。
背景技术
随着电子通信设备的发展,从300kHz的中波通信开始,到6GHz以下的移动通信频段,再到毫米波5G/B5G通信***、卫星通信***、无线物联网与工业互联网等无线通信***的发展,无线通信的终端设备使用的频率越来越高,调制方式越来越复杂,占用带宽越来越宽。占用带宽是表征通信产品整个信道发射出来的能量(功率)所占用的频率宽度,是通信产品的重要指标之一。
占用带宽不能超过相应标准规定的带宽范围,也就是不能占用其他通信产品的资源。一般来说如果占用的宽度过大,会导致自身信道功率超标,占用宽度不够信道功率就会过小,从而实现不了产品的通信功能。通常频谱分析仪、矢量信号分析仪、移动通信综合测试仪等仪器仪表均具有占用带宽的测试功能,然而当前占用带宽的校准大多采用比对法,无法真正实现占用带宽的量值溯源。
因此,本发明研究一种仪器仪表占用带宽的校准***及方法来应对现有技术的不足,以解决或减轻上述一个或多个问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种仪器仪表占用带宽的校准***及方法,能够在实现仪器仪表占用带宽的校准的同时,实现占用带宽的量值溯源。
一方面,本发明提供一种仪器仪表占用带宽的校准***,所述***包括第一信号发生器、第二信号发生器、功分器和被校仪器仪表;
所述第一信号发生器的参考输出端分别与所述第二信号发生器以及所述被校仪器仪表的参考输入端连接;
所述第一信号发生器和所述第二信号发生器的射频输出端均通过所述功分器与所述被校仪器仪表的射频输入端连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述***还包括功率计,所述功率计与所述功分器的输出端连接,用于测量所述第一信号发生器或所述第二信号发生器的输出功率。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述第一信号发生器的参考输出端输出信号的频率为10MHz。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述被校仪器仪表为频谱分析仪、信号分析仪或综测仪。
另一方面,本发明提供一种仪器仪表占用带宽的校准方法,所述方法采用如上任一所述的校准***来实现;所述方法的步骤包括:
S1、对所述被校仪器仪表、所述第一信号发生器和所述第二信号发生器进行参数设置;
S2、从所述被校仪器仪表中读取其在所述第一信号发生器射频输出的连续波作用下的占用带宽,记录为OBW1;所述被校仪器仪表占用带宽的功率比设置为第一功率比;
S3、从所述被校仪器仪表中读取其在所述第二信号发生器射频输出的连续波作用下的占用带宽,记录为OBW2;所述被校仪器仪表占用带宽的功率比设置为所述第一功率比;
S4、从所述被校仪器仪表中读取其在所述第一信号发生器和所述第二信号发生器射频输出的连续波共同作用下的占用带宽,记录为OBW3;所述被校仪器仪表占用带宽的功率比设置为第二功率比;
S5、根据步骤S2、S3和S4读取的占用带宽,计算出所述被校仪器仪表占用带宽的实测值。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,步骤S1中的参数设置包括:
设置所述被校仪器仪表的参考电平为自动模式,功能为占用带宽功能;
所述第一信号发生器和所述第二信号发生器的射频输出端的输出功率相同。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,步骤S1中的参数设置包括:
设置所述被校仪器仪表输出波的中心频率为f,所述第一信号发生器输出连续波的中心频率为f1,所述第二信号发生器输出连续波的中心频率为f2,且三者满足:
f=(f1+f2)/2,
f1=f-offset,
f2=f-offset,
其中,offset=0.25×SPAN,SPAN为所述被校仪器仪表的测试带宽。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述第一功率比为98%。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述第二功率比为99%。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,步骤S5中占用带宽实测值的计算公式为:
OBW实测=OBW3-(OBW1+OBW2)/2。
与现有技术相比,上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果:本发明的占用带宽的校准方法,能够在实现仪器仪表占用带宽的校准的同时,实现占用带宽的量值溯源,弥补了现有比对法校准时无法溯源的不足。
上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果:本发明的校准方法,校准过程简单,校准结果准确,便于推广使用。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一个实施例提供的仪器仪表占用带宽的校准***的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案,下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,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前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
针对现有技术的不足,本发明提供一种仪器仪表占用带宽的校准方法,采用两路连续波信号作为标准信号,实现频谱分析仪、矢量信号分析仪、移动通信综合测试仪等仪器仪表占用带宽的校准;两路连续波信号的实际输出功率相同,两路连续波信号的中心频率分别为f1,f2,用f1与f2的频率差值作为占用带宽的实际值来进行校准。
该仪器仪表占用带宽的校准方法的步骤包括:
步骤一、连接校准设备。其设备的连接结构如图1所示,信号发生器1的10MHz参考输出端口分别与信号发生器2和被校频谱分析仪/信号分析仪/综测仪的10MHz参考输入端口相连,信号需要同步,10MHz是时钟同步信号;信号发生器1和信号发生器2的射频输出端口通过功分器与被校频谱分析仪/信号分析仪/综测仪的射频输入端口相连。
步骤二、被校频谱分析仪/信号分析仪/综测仪的中心频率设为f,参考电平设为自动,选择占用带宽功能,设置相应的测试带宽SPAN。
步骤三、信号发生器1输出连续波中心频率设为f1=f-offset,(offset=0.25×SPAN),功分器输出端连接功率计,打开射频输出,调节信号源输出电平使功率计显示为-10dBm,关闭射频输出。
步骤四、信号发生器2输出连续波中心频率设为f2=f+offset,打开射频输出,调节信号源输出电平使功率计显示为-10dBm,关闭射频输出。
有上述步骤三和步骤四的内容可以得到:f=(f1+f2)/2。
步骤五、功分器输出端连接被校频谱分析仪/信号分析仪/综测仪的射频输入端,设置被校仪表占用带宽的功率比为98%(占用带宽的定义是99%的功率,这里优选设置98%,采用其他设置会有误差),打开信号发生器1的射频输出,在被校仪表中读取该连续波的占用带宽,并记录为OBW1,关闭信号发生器1的射频输出。
步骤六、打开信号发生器2的射频输出,在被校仪表中读取该连续波的占用带宽,并记录为OBW2。
步骤七、打开信号发生器1和信号发生器2的射频输出,设置被校仪表占用带宽的功率比为99%,在被校仪表中读取占用带宽并记录为OBW3,根据公式计算占用带宽的实测值:
OBW实测=OBW3-(OBW1+OBW2)/2。
实施例1:
该实施例针对信号分析仪进行校准,校准的内容包括:
1)连接设备,其连接结构如图1所示,本实施例不做进一步说明。
2)被校信号分析仪的中心频率设置为1.05GHz,参考电平为自动,选择占用带宽功能,设置Span为200MHz。
3)信号发生器1输出连续波频率设为f1=1GHz,功分器输出端连接功率计,打开射频输出,调节信号源输出电平使功率计显示为-10dBm,关闭射频输出。
4)信号发生器2输出连续波频率设为f2=1.1GHz,打开射频输出,调节信号源输出电平使功率计显示为-10dBm,关闭射频输出。
5)功分器输出端连接被校分析仪的射频输入端,设置被校仪表占用带宽的功率比为98%,打开信号发生器1的射频输出,在被测仪表中读取该连续波的占用带宽,并记录为OBW1=0.1MHz,关闭信号发生器1的射频输出。
6)打开信号发生器2的射频输出,在被测仪表中读取该连续波的占用带宽,并记录为OBW2=0.1MHz。
7)同时打开信号发生器1和信号发生器2的射频输出,设置被校仪表占用带宽的功率比为99%,读取占用带宽为OBW3=100.2MHz,根据公式计算占用带宽的实测值:
OBW实测=OBW3-(OBW1+OBW2)/2=100.1MHz。
不确定度评估:
1.测量不确定度来源
1)被测5G分析仪分辨力引入的不确定度(u1);
2)连接及读数重复性引入的不确定度(u2);
2.测量不确定度分析
1)被测5G分析仪分辨力引入的不确定度(u1);
由被测5G分析仪的指标说明书得到,由分辨率引入的最大误差为0.01MHz/100MHz,设测量值落在该区间内的概率分布为均匀分布
则标准不确定度
2)连接及读数重复性引入的不确定度(u2);
输出频率1.05GHz,功率为-10dBm处,信号发生器1频率为1GHz,信号发生器2频率为1.1GHz,重复测量10次,占用带宽实测结果如表1所示。
表1
测量次数 | 占用带宽实测值(MHz) |
1 | 100.15 |
2 | 100.13 |
3 | 100.15 |
4 | 100.14 |
5 | 100.15 |
6 | 100.16 |
7 | 100.15 |
8 | 100.13 |
9 | 100.15 |
10 | 100.14 |
则单次测量结果的试验标准差
标准不确定度使用试验标准差表示,则u2=s=0.009%。
3.不确定度合成
表2
表2是不确定度的分量表。测量不确定度的定义为:表征合理地赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数。不确定度评定分为A类不确定度评定和B类不确定度评定。用对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度,称为不确定度A类评定;所得到的相应标准不确定度称为A类不确定度分量用不同于对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度,称为不确定度B类评定;所得到的相应标准不确定度称为B类不确定度分量。
合成标准不确定度
扩展因子k=2,扩展不确定度Ur=k×uc=2×0.011%=0.03%。
表3占用带宽校准结果
通过本发明校准方法测得的占用带宽与计算值接近,测量不确定度较小,验证了本发明所述方法的合理性和可操作性。
本发明的可溯源的占用带宽的校准方法,可以应用于频谱分析仪、矢量信号分析仪、移动通信综合测试仪等均具有占用带宽功能的仪表校准中。
以上对本申请实施例所提供的一种仪器仪表占用带宽的校准***及方法,进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的商品或者***不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种商品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的商品或者***中还存在另外的相同要素。“大致”是指在可接收的误差范围内,本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题,基本达到所述技术效果。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
Claims (10)
1.一种仪器仪表占用带宽的校准***,其特征在于,所述***包括第一信号发生器、第二信号发生器、功分器和被校仪器仪表;
所述第一信号发生器的参考输出端分别与所述第二信号发生器以及所述被校仪器仪表的参考输入端连接;
所述第一信号发生器和所述第二信号发生器的射频输出端均通过所述功分器与所述被校仪器仪表的射频输入端连接;
设置所述被校仪器仪表输出波的中心频率为f,所述第一信号发生器输出连续波的中心频率为f1,所述第二信号发生器输出连续波的中心频率为f2,且三者满足:f=(f1+f2)/2,f1=f-offset,f2=f-offset,其中,offset=0.25×SPAN,SPAN为所述被校仪器仪表的测试带所述第一信号发生器和所述第二信号发生器的射频输出端均通过所述功分器与所述被校仪器仪表的射频输入端连接;
所述第一信号发生器和所述第二信号发生器的射频输出端的输出功率相同。
2.根据权利要求1所述的仪器仪表占用带宽的校准***,其特征在于,所述***还包括功率计,所述功率计与所述功分器的输出端连接,用于测量所述第一信号发生器或所述第二信号发生器的输出功率。
3.根据权利要求1所述的仪器仪表占用带宽的校准***,其特征在于,所述第一信号发生器的参考输出端输出信号的频率为10MHz。
4.根据权利要求1所述的仪器仪表占用带宽的校准***,其特征在于,所述被校仪器仪表为频谱分析仪、信号分析仪或综测仪。
5.一种仪器仪表占用带宽的校准方法,其特征在于,所述方法采用权利要求1-4任一所述的校准***来实现;所述方法的步骤包括:
S1、对所述被校仪器仪表、所述第一信号发生器和所述第二信号发生器进行参数设置;
S2、从所述被校仪器仪表中读取其在所述第一信号发生器射频输出的连续波作用下的占用带宽,记录为OBW1;所述被校仪器仪表占用带宽的功率比设置为第一功率比;
S3、从所述被校仪器仪表中读取其在所述第二信号发生器射频输出的连续波作用下的占用带宽,记录为OBW2;所述被校仪器仪表占用带宽的功率比设置为所述第一功率比;
S4、从所述被校仪器仪表中读取其在所述第一信号发生器和所述第二信号发生器射频输出的连续波共同作用下的占用带宽,记录为OBW3;所述被校仪器仪表占用带宽的功率比设置为第二功率比;
S5、根据步骤S2、S3和S4读取的占用带宽,计算出所述被校仪器仪表占用带宽的实测值。
6.根据权利要求5所述的仪器仪表占用带宽的校准方法,其特征在于,步骤S1中的参数设置包括:
设置所述被校仪器仪表的功能为占用带宽功能,参考电平为自动模式;
所述第一信号发生器和所述第二信号发生器的射频输出端的输出功率相同。
7.根据权利要求5所述的仪器仪表占用带宽的校准方法,其特征在于,步骤S1中的参数
设置包括:
设置所述被校仪器仪表输出波的中心频率为f,所述第一信号发生器输出连续波的中心频率为f 1,所述第二信号发生器输出连续波的中心频率为f 2,且三者满足:
f=(f 1+f 2)/2,
f 1=f-offset,
f 2=f-offset,
其中,offset=0.25×SPAN,SPAN为所述被校仪器仪表的测试带宽。
8.根据权利要求5所述的仪器仪表占用带宽的校准方法,其特征在于,所述第一功率比为98%。
9.根据权利要求5所述的仪器仪表占用带宽的校准方法,其特征在于,所述第二功率比为99%。
10.根据权利要求5所述的仪器仪表占用带宽的校准方法,其特征在于,步骤S5中占用带宽实测值的计算公式为:
OBW实测=OBW3-(OBW1+OBW2)/2。
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