CN206178126U - 一种频谱分析仪的校准装置及频谱分析仪的校准系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种频谱分析仪的校准装置，用于校准频谱分析仪，校准装置包括：信号源、用于将输入信号能量分配为两路输出的功率分配元件和功率计；信号源的输出端连接功率分配元件的输入端，功率分配元件的第一输出端连接功率计的输入端，功率分配元件还包括用于连接频谱分析仪的第二输出端。还提供一种频谱分析仪的校准系统，包括的频谱分析仪的校准装置，功率分配元件的第二输出端连接频谱分析仪。本实用新型功率计和待校准频谱分析仪同时测试信号源发射功率，节省了时间。功率计和待校准频谱分析仪是同时测试信号源发射功率，从而提高了校准精度。采用本实用新型校准不需要中间人工插拔线缆的操作，提高了校准精度。

Description

一种频谱分析仪的校准装置及频谱分析仪的校准系统

技术领域

本实用新型涉及校准技术领域，尤其涉及一种频谱分析仪的校准装置及频谱分析仪的校准系统。

背景技术

频谱分析仪是对无线电信号进行测试和测量的重要工具，广泛应用于电子产品研发、生产、检验等领域。频谱分析仪作为检测信号频率和功率的标尺，其自身的准确性和稳定性至关重要，在出厂前需要对每台频谱分析仪进行校准。由于频谱分析仪的复杂和精密，校准过程通常会持续几个小时至十几个小时。图1为现有技术的频谱分析仪的校准装置的校准图。测试设备(即校准装置)包括：1台与待校准频谱分析仪同频段的信号源、1台与待校准频谱分析仪同频段的功率计、1根与待校准频谱分析仪同频段的射频同轴线缆，利用上述校准装置校准所述待校准频谱分析仪。校准流程如下，

步骤0，将所有仪表预热30分钟，使其进入稳定工作状态(图1中省略了该步骤)；

步骤1，用射频同轴线缆将信号源与功率计相连。通过功率计测试信号源在某一功率下(比如常见的0dBm)频率和发射功率对应关系。测试出的对应关系为(f1，P1)，(f2，P2)，…，(fn，Pn)，n组数据。其中，f为频率值，P为信号源在该频率处相应的发射功率值。此步骤，目的是用非常稳定准确的功率计校准信号源发射功率及射频同轴线缆的损耗；

步骤2，将射频同轴线从功率计卸下，连至待校准频谱分析仪。通过信号源测试频谱分析仪显示功率与信号源发射功率的对应关系。测试出的对应关系为(f1，P1`)，(f2，P2`)，…，(fn，Pn`)，n组数据。其中，f为频率值，P`为待校准频谱分析仪显示的功率值。由于步骤1中信号源输出功率P经过了功率计校准，是相对准确的功率值，如果频谱分析仪显示的功率P`不等于P，说明频谱分析仪在此频率下不准确，需要被校准，即用ΔP＝P-P`来修正。频谱分析仪的校准过程，就是要找出各频点下的ΔP，对应关系为(f1，ΔP1)，(f2，ΔP2)，…，(fn，ΔPn)，在实际测试过程中对测试信号功率进行修正，显示出正确的结果。

此校准方法比较通用和成熟，但也存在一些可以改进的地方。主要有以下几方面，

1)校准时间比较长。步骤1和步骤2测试时间相等，通常一台26.5GHz的频谱分析仪，校准频点多达2700个左右。每一个校准点测试时间为1秒左右，那么在一个衰减器档位下需要1.5个小时的时间。常用的频谱分析仪一般有16个衰减档位，这样整台频谱分析仪的校准时间将持续24小时。

2)校准的两个步骤并不是同时进行，而且间隔时间很长。这样就存在信号源在两个步骤时工作参数有变化，使得校准精度降低。

3)校准的两个步骤中间存在人工进行插拔射频同轴线的操作，这为校准流程带来了不确定因素，容易发生由于人为操作失误导致校准过程中断或准确度降低。

实用新型内容

本实用新型提供一种频谱分析仪的校准装置及频谱分析仪的校准系统，可以大大缩短校准时间、提高校准精度。

第一方面，本实用新型提供一种频谱分析仪的校准装置，用于校准频谱分析仪，所述校准装置包括：信号源、用于将输入信号能量分配为两路输出的功率分配元件和功率计；

所述信号源的输出端连接所述功率分配元件的输入端，所述功率分配元件的第一输出端连接所述功率计的输入端，所述功率分配元件还包括用于连接所述频谱分析仪的第二输出端。

优选的，所述功率分配元件为功率分配器。

优选的，所述功率分配器为电阻型功率分配器。

优选的，所述信号源的输出端通过射频同轴线缆连接所述功率分配元件的输入端。

优选的，所述信号源为型号为E8257D的信号源。

第二方面，本实用新型还提供一种频谱分析仪的校准系统，包括所述的频谱分析仪的校准装置，所述功率分配元件的第二输出端连接所述频谱分析仪。

由上述技术方案可知，本实用新型功率计和待校准频谱分析仪是同时测试信号源发射功率，节省了更换线缆的步骤，可以将校准时间缩短一半。功率计和待校准频谱分析仪是同时测试信号源发射功率，这样避免了信号源在不同时间段发射功率随着环境温度变化产生偏移。保证待校准频谱分析仪测试的信号源功率与功率计完全一致，从而提高了校准精度。另外，采用本实用新型校准装置后的校准流程不需要中间人工插拔线缆的操作，是一次性完成校准，从而能够减少校准过程中的不确定性，提高了校准精度。

附图说明

图1为现有技术的频谱分析仪的校准装置的校准图；

图2为本实用新型一实施例提供的一种频谱分析仪的校准装置的原理框图；

图3为本实用新型一实施例提供的一种频谱分析仪的校准系统的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

图2为本实用新型一实施例提供的一种频谱分析仪的校准装置的原理框图。

如图2所示的一种频谱分析仪的校准装置，用于校准频谱分析仪，所述校准装置包括：信号源21、用于将输入信号能量分配为两路输出的功率分配元件和功率计23；

所述信号源21的输出端连接所述功率分配元件的输入端，所述功率分配元件的第一输出端连接所述功率计23的输入端，所述功率分配元件还包括用于连接所述频谱分析仪的第二输出端。

为了保证待校准频谱分析仪(如图3中的频谱分析仪24)读出的功率与功率计23读出的功率相等，所述功率分配元件的第一输出端和第二输出端的特性完全相同。

作为一种优选实施例，所述功率分配元件为功率分配器22，当然，还可以为其他可以实现将输入信号能量分配为两路输出的功率分配元件。

作为一种优选实施例，所述功率分配器22为电阻型功率分配器。

可以理解的是，电阻型功分器具有极宽的频带，并且两个输出端口的一致性非常好，很适合做测试和校准附件。

作为一种优选实施例，所述信号源21的输出端通过射频同轴线缆25连接所述功率分配元件的输入端。

可以理解的是，射频同轴线缆具有低插入损耗，优秀的屏蔽性能，全温度范围内指标变化很小，很适合做测试和校准附件。

作为一种优选实施例，所述信号源21为型号可为E8257D的信号源。

可以理解的是，此信号源频段很宽，功率稳定性很好，属于高精密信号源。

下面通过图2说明本实用新型校准装置校准的过程。

图2以电阻型功率分配器为例说明，图2中电阻型功率分配器22合路端口(端口0)相当于上述功率分配元件的输入端，电阻型功率分配器22的端口1相当于上述功率分配元件的第一输出端，电阻型功率分配器22的端口2相当于上述功率分配元件的第二输出端。

校准装置校准的过程为：

步骤0，将所有仪表预热30分钟，使其进入稳定工作状态；

步骤1，用射频同轴线缆将信号源与电阻型功率分配器合路端口(端口0)相连。将功率计不通过线缆直接连至此电阻型功率分配器的端口1，将待校准频谱分析仪不通过线缆直接连至此电阻型功率分配器的端口2。同时用功率计和待校准频谱分析仪测试信号源在某一功率下(比如常见的0dBm)频率和发射功率对应关系。功率计测试出的对应关系为(f1，P1)，(f2，P2)，…，(fn，Pn)，n组数据，待校准频谱分析仪测试出的对应关系为(f1，P1`)，(f2，P2`)，…，(fn，Pn`)，n组数据。由于功率计读出的功率是相对准确的，且电阻型功率分配器端口1和端口2的特性完全一致，所以待校准频谱分析仪读出的功率应该与功率计读出的功率相等。如果频谱分析仪显示的功率P`不等于P，说明频谱分析仪在此频率下不准确，需要被校准，即用ΔP＝P-P`来修正。频谱分析仪的校准过程，就是要找出各频点下的ΔP，对应关系为(f1，ΔP1)，(f2，ΔP2)，…，(fn，ΔPn)，在实际测试过程中对测试信号功率进行修正，显示出正确的结果。

值得说明的是，功率分配器元件频段可以覆盖频谱分析仪所支持的频段，并且各端口阻抗匹配很好，分别与功率计和待校准频谱分析仪相连的两个端口一致性很好，这样就可以认为功率计接收到的信号功率与频谱分析仪接收到的信号功率相等。本实用新型由于设置功分元件，就可以同时测试信号源21发射的信号功率，就可以将两步校准流程缩减为一步来完成。

本实用新型具体具有以下优点：

可以大大缩短校准时间。功率计和待校准频谱分析仪是同时测试信号源发射功率，节省了更换线缆的步骤，可以将校准时间缩短一半。

例如，对一台频率范围为26.5GHz的频谱分析仪进行校准，其中频谱分析仪有16个衰减档位，校准频率步进为10MHz。这样校准点有16×(26500/10)＝42400个校准点，平均每个校准点校准时间为1s。若采用传统校准方案，需要进行两次频率校准，即需要校准时间42400×1s×2＝23.56h。通过本实用新型的校准装置进行校准后，仅需要一次频率校准，即需要校准时间42400×1s×1＝11.78h。将校准时间缩短一半，提高了生产效率。这为产线批量生产，提高产能，节省生产设备的投入提供了可观的经济效益。

提高了校准精度。功率计和待校准频谱分析仪是同时测试信号源发射功率，这样避免了信号源在不同时间段发射功率随着环境温度变化产生偏移。保证待校准频谱分析仪测试的信号源功率与功率计完全一致，从而提高了校准精度。另外，采用本实用新型校准装置后的校准流程不需要中间人工插拔线缆的操作，是一次性完成校准，从而能够减少校准过程中的不确定性，提高了校准精度。

例如，Keysight公司高精度信号源E8257D温度稳定度指标为0.02dB/℃，温度范围为0～50℃。这样在最恶劣情况下，由于温度变化导致的信号源输出功率不确定度在-0.5～0.5dB。由于有些校准过程会持续十几个小时，周围的环境变化无法控制，势必造成传统校准方案信号源在两次发射功率变化校准，致使精度下降。采用本实用新型校准装置后的校准流程中，功率计和待校准频谱分析仪是同时测试信号源发射功率，因而没有此问题，保证了校准精度。

图3为本实用新型一实施例提供的一种频谱分析仪的校准系统的原理框图。

如图3所示的一种频谱分析仪的校准系统，包括所述的频谱分析仪的校准装置，所述功率分配元件的第二输出端连接所述频谱分析仪24。

由于上述应详细介绍了频谱分析仪的校准装置，因此，频谱分析仪的校准系统请参照上述频谱分析仪的校准装置部分的介绍，不再详述。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种频谱分析仪的校准装置，用于校准频谱分析仪，其特征在于，所述校准装置包括：信号源、用于将输入信号能量分配为两路输出的功率分配元件和功率计；

所述信号源的输出端连接所述功率分配元件的输入端，所述功率分配元件的第一输出端连接所述功率计的输入端，所述功率分配元件还包括用于连接所述频谱分析仪的第二输出端。

2.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于，所述功率分配元件为功率分配器。

3.根据权利要求2所述的校准装置，其特征在于，所述功率分配器为电阻型功率分配器。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的校准装置，其特征在于，所述信号源的输出端通过射频同轴线缆连接所述功率分配元件的输入端。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的校准装置，其特征在于，所述信号源为型号为E8257D的信号源。

6.一种频谱分析仪的校准系统，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的频谱分析仪的校准装置，所述功率分配元件的第二输出端连接所述频谱分析仪。