本規(guī)范適用于各型矢量信號分析儀的校準，也適用于數(shù)字通信綜合測試儀接收機部Signal”,IEEEInstrumentationandMeasureme《計量測試技術(shù)手冊》,第8卷電子學，中國計量出版社，1997。3.1互調(diào)失真(intermodulationdistortion):當兩個頻率分量以上的合成信號通過非線性網(wǎng)絡后，在其輸出信號中除了原有各頻率分量及其相應的各諧波分量外，還會產(chǎn)生各頻率分量的諸次和、差頻分量，這種因相互調(diào)制產(chǎn)生組合頻率成分而引起的失真，稱為互3.2矢量坐標圖(vectordiagram):在坐標平面(11Q平面)上用相應的點表示經(jīng)數(shù)字調(diào)制后的矢量信號的瞬時值稱之為坐標圖(或狀態(tài)圖),如圖1。一個平面代表一個狀態(tài)，每點代表一個矢量。不同矢量代表邏輯量“0”或“1”。由于RF放大器的非線性與噪聲，傳輸通道的干擾與衰落等，使得矢量的幅度與相位產(chǎn)生變化，因此測量到的矢量與參考矢量并不一樣，如圖2所示。3.4誤差矢量幅度(errorvectormagnitude,EVM):等于誤差矢量的幅度。通常表示為對參考矢量峰值的百分比。3.5矢量幅度誤差(vectormagpitudeerror):等于測量到的矢量的幅度與參考矢量的幅度之差。通常表示為對參考矢量峰值的百分比。23.6相位誤差(phaseerror):等于測量到的矢量相角與參考矢量相角之差。差。通常表示為對參考矢量峰值比的對數(shù)的二十倍，即分貝單位。3.8頻率偏移(frequencyeror):等于測量到的矢量的瞬時頻率與參考矢量的瞬時頻率測量以上參數(shù)時，矢量信號分析儀把測得的每個矢量與參考信號的對應矢量逐一比較，求出差值。參考信號由分析儀根據(jù)被測信號碼型自動產(chǎn)生，是個統(tǒng)計量。測量結(jié)果矢量信號分析儀主要由以下幾部分組成：量程控制，ADC,11Q分離及濾波，取樣別于模擬分析儀的主要部分。現(xiàn)時的通信制式及調(diào)制方式很多，常見數(shù)字通訊制式有：CDMA,NADC,GSM等。此外還有數(shù)字視頻，數(shù)字音頻廣播制式等。常見的調(diào)制方式矢量信號分析儀是用來測量矢量信號，特別指數(shù)字調(diào)制信號的各種參數(shù)的。主要應用于數(shù)字稱動通信、衛(wèi)星通信、數(shù)字音視頻、無線LAN及局域多點分配服務(LMDS)等產(chǎn)品的初始設計、仿真及最后的硬件樣機的設計與調(diào)試等。矢量信號分析儀使用不同的解調(diào)器對不同制式信號進行分析。有些矢量信號分析儀還自帶有數(shù)字調(diào)制信號源。除了數(shù)字解調(diào)功能外，常見的矢量信號分析儀在功能和使用方法上與頻譜分析儀有很多相同之處，校準方法可以相互參考。表1列出被校矢量信號分析儀的計量特性。允許誤差限[1234相位：±2°563表1(續(xù))允許誤差限(178串擾911Q原點偏移測量a)環(huán)境溫度：(23±5)℃;b)相對濕度：<80%;c)大氣壓強：(86～106)kPa;d)供電電壓：(220±22)V,(50±1)Hz;4表2校準用標準器極限誤差[準]12電平測量3電平測量頻率偏移測品4能產(chǎn)生穩(wěn)定的數(shù)字調(diào)制1/Q信號出 5表2(續(xù))極限誤差(&i56帶外抑制78±1×10~°(內(nèi)時基)電平91帶外抑制2[注1]由于校準不判定合格與否，被校儀器的允許誤差和標準器的極限誤差僅供參考。儀器送校時應附有全部附件和使用說明書。復校時還應附上次的校準證書；被校儀器應能正常工作(如：開機自檢通過);被校儀器有明晰的型號，產(chǎn)品編號等惟一性標識。67.1.1外觀檢查接通電源，被校矢量信號分析儀自動開始自檢。自檢通過后，正常工作應顯示初始狀態(tài)或上次關(guān)機前所設狀態(tài)。如未能通過自檢，應記錄被校儀器顯示的錯誤信息，并盡被校失量圖3矢量信號測量功能的檢查式為CDMA(GSM,NADC或其他格式)。信號發(fā)生器相同，頻率跨度不限。置觸發(fā)為“隨機”,“內(nèi)部源”,“第一通道”,“延時明的圖形相同?？赡艿娘@示方式如下：7.311Q信號測量功能的檢查Q被校矢量7.3.4按說明書指引操作被校矢量信號分析儀，顯示合適的圖形(如眼圖和星座圖)或數(shù)字作為檢查對象，以確認是否與預期的圖形或數(shù)字相符。7.4頻率測量示值的校準[注2]77.4.1儀器連接如圖5所示。發(fā)生器7.4.2置數(shù)字信號發(fā)生器輸出電平為OdBm,按附錄A表A.4“標準頻率值”一欄設置輸出頻率fo,7.4.3置被校儀器為頻率測量狀態(tài)，分辨率按指標要求設置。如果指標未標明，應置7.4.4在讀被校儀器上，用適當?shù)姆椒?例如，計數(shù)器功能，或頻標峰值尋找功能),獲得頻率讀數(shù)值f,記于表A.4。7.4.5按式(1)計算頻率測量示值相對誤差δ。7.5.1儀器連接如圖6所示。7.5.2將1與3相連。置數(shù)字信號發(fā)生器為純載波狀態(tài)，并按附錄A表A.5“頻率”和“信號電平”各欄的要求設置其載波頻率和輸出電平。7.5.3置被校儀器為幅度測量狀態(tài)，并按程”各欄的要求設置其輸入阻抗、中心頻率和量程。選用適當方式(如頻標的峰值尋找功能)讀出信號電平值，即為幅度測量示值P。輸入輸入被校矢量發(fā)生器867.5.4將1與2相連。不改變數(shù)字信號發(fā)生器的狀態(tài)，適當操作測量接收機(性5),以測 8量數(shù)字信號發(fā)生器的載波電平，即為幅度測量標準值P?,記于表A.5中。7.5.6對表A.5中的每個校準點，重復7.5.2~7.5.5。[注4]可以用射頻功率計加射頻衰減器代替測量接收機校準幅度測量示值。步驟如下：被校矢量834圖7載波幅度測量示值的校準b)先復現(xiàn)標準電平P。:將1與2相連，置步進衰減器的衰減量為A,所復現(xiàn)的標準電平值P。按式(3)計算。P?=P(aBa)-(A-A(oamm))(dBm)c)將1與3相連。置被校儀器為幅度測量狀態(tài)，按校準要求設置其輸人阻抗、中心頻率和量程。調(diào)整衰減器的衰減量，使信號電平滿足校準點的“標準電平值P?”要d)按式(4)計算幅度測量示值相對誤差δ。[注5]由于被校矢量信號分析儀使用選頻方式測量載波幅度，測量接收機應設置為選頻測量方式，否則應考慮兩種測量方式不同所引入的附加誤差。這種誤差主要由于信號的諧波引起。結(jié)果記于表A.6中。NL=(P~P(a)-(P?~PooHm)(dB)9P(agm)和Paadm)分別為數(shù)字信號發(fā)生器輸出0dBm時，被校矢量信號分析儀和測量P和P。分別為數(shù)字信號發(fā)生器輸出不是OdBm的其他值時，被校矢量信號分析儀7.6.3被校儀器有第2通道、獨立RF通道或更多通道時，重復7.6.1～7.6.2操作。a)在圖8中，將1與2相連。置數(shù)字信號發(fā)生器輸出電平為OdBm,頻率按校準要發(fā)生器輸入2b)置被校儀器輸入量程為OdBm,置衰減器的衰減量為0dB,讀出被校儀器示值c)改變衰減器的衰減量為A,讀出被校儀器示值P。按式(6)計算載波幅度測量7.7雙通道測量不一致性的校準7.7.1儀器連接如圖9所示。7.7.2按附錄A表A.7-1和表A.7-2置數(shù)字信號發(fā)生器的載波頻率和輸出電平。7.7.3置被校儀器為幅度/相位測量狀態(tài)，通道1輸入量程與信號源的輸出電平相同。發(fā)生器7.7.5互換通道1和通道2與功率分配器的連接，重復7.7.3～7.7.4,得讀數(shù)P,7.7.6按式(7)和式(8)計算雙通道幅度測量不一致性Mφ。MP和相位測量不一致性7.8.1儀器連接如圖10所示。發(fā)生器被校矢最合成信號1輸出237.8.2將1與2相連，按附錄A表A.8分別置合成信號發(fā)生器和數(shù)字信號發(fā)生器的頻7.8.3將被校儀器通道1設在載波幅度測量狀態(tài)，中心頻率按附錄A表A.8“信號與互調(diào)信號頻率”一欄中設定，頻率跨度以能分辨和頻、差頻為宜。細調(diào)數(shù)字信號發(fā)生器輸出電平，使被校儀器指示的兩信號的譜線幅度相等，例如OdBm。按式(9)計算互調(diào)失真值IM。7.8.5被校儀器有第2通道時，將1與3相連，重復7.8.2～7.8.4操作。7.9輸入通道諧波失真的校準7.9.1儀器連接如圖11所示。7.9.2將1與2相連，置數(shù)字信號發(fā)生器的輸出電平約OdBm(使被校儀器處于滿量程狀態(tài)),按表A.9“信號頻率”一欄置其頻率。7.9.3置被校儀器通道1為幅度測量狀態(tài)，量程為0dBm,中心頻率按附錄A表A.9發(fā)生器O-7.9.4用頻標分別讀出基波幅度值P。和諧波幅度值P?,并按式(10)計算諧波失真HD。7.9.5被校儀器有第2通道時，將1與3相連，重復7.9.2～7.9.4操作。有獨立RF通7.10輸入通道內(nèi)部噪聲的校準7.10.1在被校儀器通道1和通道2上都連接上502負載，如圖12所示。7.10.2將被校儀器設為幅度測量狀態(tài)，中頻放大及參考電平都設到最高靈敏度狀態(tài)，頻率跨度和分辨率帶寬按指標要求設置，附錄A表A.10的“帶寬”一欄是分辨率帶寬的常見設置。頻率跨度一般設為帶寬的100倍。改變中心頻率，并用頻標在表A.10的“頻率范圍”內(nèi)找到最大噪聲電平值P?,記于表A.10中。按式(11)計算輸入通道內(nèi)7.10.3被校儀器有第2通道，獨立RF通道或更多通道時，重復7.10.2操作。7.11.1被校儀器的通道1和通道2都接上502負載，如圖12所示。(如30Hz)和分辨率帶寬(如0.3Hz),顯示刻度設為自動，使之能觀察盡可能低的電(12)計算源到通道1(或通道2)串擾值CRT。7.12.1被校儀器的通道2(或通道1)接上502負載，另一通道——通道1(或通道2)500負載輸入圖13通道間串擾的校準計算通道1(或通道2)到通道2(或通道1)串擾值CRT。圖14輸入口回波損耗的校準電平設為OdBm,按附錄A表A.13的“頻率范圍”一欄設置測試頻率范圍。按矢量網(wǎng)絡分析儀說明書操作，讀出所設頻率范圍內(nèi)的最大(劣)值，并記于表A.13中。7.13.3被校儀器有第2通道、獨立RF通道或更多通道時，重復7.13.2操作。7.14源輸出口回波損耗的校準7.14.1儀器連接如圖15所示。被校矢量分析儀7.14.2被校儀器可設在接收機模式，關(guān)閉內(nèi)部信號源的輸出，或把電平設到最低。7.14.3矢量網(wǎng)絡分析儀置于S,測量狀態(tài)，測試電平設為0dBm,按附錄A表A.14的“頻率范圍”一欄設置其頻率范圍。按矢量網(wǎng)絡分析儀說明書操作，讀出所設頻率范圍內(nèi)的最大(劣)值，記于表A.14中。7.15信號源輸出幅度的校準7.15.1儀器連接如圖16所示。7.15.2按附錄A表A.15“頻率”一欄設置被校儀器的輸出頻率，按“被校示值”一欄設定輸出電平值P。被校矢量7.15.3按說明書指引操作測量接收機，讀出標準測量接收機的電平讀數(shù)P?,記于表7.15.4按式(14)計算被校儀器內(nèi)部信號源輸出幅度誤差δ。7.15.5被校矢量信號分析儀有獨立IF信號源單元和RF信號源單元，應分別校準。7.16信號源諧波失真的校準7.16.1儀器連接如圖17所示。7.16.2置被校矢量信號分析儀內(nèi)部信號源的輸出電平為最大值(如20dBm),按附錄A表A.16“輸出頻率”一欄設置其頻率。7.16.3置頻譜分析儀中心頻率與信號源輸出頻率值(基波)相同，或等于其2倍值(2次諧波),或等于其3倍值(3次諧波),頻率跨度適中(以能觀察譜線為宜，如被校矢量圖17信號源諧波失真的校準100Hz),分辨率帶寬為自動。表A.16,并按式(15)計算諧波失真HD。7.17測量通道相應噪聲的校準數(shù)字信號被校矢量圖18測量通道相位噪聲的校準7.17.2置數(shù)字信號發(fā)生器輸出電平為-20dBm,頻率按附錄A表A.17“信號頻率”一定值(見表A.17“偏移頻率”)處的噪聲電平Pw。7.17.4按式(16)計算測量通道相位噪聲PN。PN=Pw-P?-10log(BW)-3偏移)測量示值的校準頻率”一欄設置輸出頻率，置調(diào)制方式為數(shù)字調(diào)制，通信制式為GSM(或CDMA,中心頻率，頻率跨度，數(shù)據(jù)的長度(例如100個符號)。分辨率帶寬設為“自動”,觸發(fā)輸出輸出被校失量圖19數(shù)字量測量的校準設為“內(nèi)部源”,“自動”,“延時1ms”。顯示方式為符號表與誤差匯總(Symbol誤差，頻率偏移等),按式(17)計算測量誤差：7.18.5測量結(jié)果用相對值表示的項目，(如11Q原點偏移等),也可以按式(18)計算[注12]對于不同通信制式，所顯示的項目有所不同。[注13]有些矢量分析儀不能在同一狀態(tài)下顯示全部測量項目，此時要按7.18.3～7.18.5重復操作，以得到全部結(jié)果。封面由校準機構(gòu)(實驗室)確定統(tǒng)一的格式。校準數(shù)據(jù)頁按附錄A各表格填寫，并附d)證書或報告的惟一性標識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識；f)被校對象的描述和明確標識；g)進行校準的日期，如果校準結(jié)果的有效性與被校對象接收日期有關(guān)時，還應注h)如果抽樣程序與校準的有效性有關(guān)時，應予說明；i)校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范，包括名稱和代號；j)對所用測量標準的溯源性及有效性的說明；k)校準環(huán)境的描述；1)校準結(jié)果及測量不確定度的說明；m)校準人和簽發(fā)人簽名，簽發(fā)人的職務或等效標識，以及簽發(fā)日期。矢量信號分析儀兩次校準的時間間隔由用戶根據(jù)使用頻率確定，建議不超過1年。修理或調(diào)整后，應經(jīng)校準后才能投入使用。 表A.1矢量信號分析儀校準記錄格式外觀與工作正常性檢查表A.2矢量信號測量功能的檢查表A.4頻率測量示值的校準(輸入信號電平：0dBm)預熱時間表(續(xù))預熱時間表A.5載波幅度測量示值的校準000000000000 表(續(xù))0000表A.6載波幅度測量非線性的校準(輸人阻抗：500;量程：0dBm)50500 表A.7-1雙通道幅度測量不一致性的校準0000AA信號電平P?頻率范圍內(nèi)部噪聲串擾模式串擾串擾模式申擾CH2到CH1表A.13輸入口回波損耗的校準回波損耗S輸出口回波損耗SIF單元06000060000表A.17測量通道相位噪聲的校準(輸人信號電平P=-20dBm)11表A.18-1數(shù)字量測量示值的校準——誤差矢量幅度(EVM)N00表A.18-2數(shù)字量測量示值的校準——矢量幅度誤差N00表A.18-3數(shù)字量測量示值的校準——相位誤差N00N00N00-主要項目校準不確定度分析實例--P?—PL?FLFL?測量接收機—PL?Pa—人射到測量接收機8902A的功率電平值；P??——由測量接收機8902A反射的功率電平值；Pcx——測量接收機8902A的顯示值；Ke——功率傳感器11722A的校準因子；因為很難在校準條件下確定反射系數(shù)的模和相位的值。通常能得到的是用標準儀器(如網(wǎng)絡分析儀)分別測量各個端口的反射系數(shù)。這顯然與校準條件下的反射系數(shù)是不同的，因此式(B.4)中與反射系數(shù)有關(guān)的項無法修正?，F(xiàn)以最壞情況估算，可以得到Pn=P(1±21FcIFl)/(1±2IFc[注2]a=(1±c),表示(1-c)≤a≤(1+c),其中a,c>0;當c<1時，a=1/(1+c)B.1.3方差和靈敏系數(shù)和,并把失真誤差分量u(Po),A類評定分量123456789測量點(-70dBm)123456789允限為0.12,被校分析儀的反射系數(shù)模值的允限為0.18,按反正弦分布，包含因子/2u(M?)=2×0.12×0.18/√2=4.3%√2=0.18/√u(M?)=2×0.12×0.12√2=2.9%√Z=0.12/√u(Po)=-0.5×3.2%/√3=-0.07/√3dB。u(Pn)=√u2(P?)+u2(Px)+t2(Kc)+u2(M?)+u2(M?)+uB.1.8擴展不確定度U?g=togs×ue=2u.=(0.36~0.5自由度111o010B.2載波幅度測量非線性的校準的不確定度分析B.2.1接線和測量方法與載波幅度測量相同。因為是相對電平測量，忽略校準器u(Pcm),校準因子u(Ka),失配u(M?),u(M?)和波形失真u(Po)引入的不確定度。OdBm為參考電平。下面兩個表為多次測量平均值的實驗標準差u(P?)測量點(-10dBm)123456789123456789B.2.2最后結(jié)果見表B.2。自由度1119B.3信號源輸出幅度的校準的不確定度分析B.3.1測量方法→→——PF圖B.3輸出電平校準接線圖P?=Pcx/Kc;依u2(Y)=2(aflaX?)2u2(X?)及P?=和和u2(P?)=u2(Ps)+u2(Pax)+u2(Kc)+u2(M)+u2(P?)(B.11)設測量點為(20～-110)dBm。測量點為0dBm時，不確定度最小。測量點為123456789測量點(-110dBm)123456789(-30～-50)dB,即(0.32~3.2)u(P?)=-0.5×(0.32~3.2)%/u.(P?)=√u2(P?)+u2(Pa)+u2(K?)+u2(U?gs=togsu?=2u?=(0.25~0.6自由度191e1o1o1o依依得fx=fwu(fm)=5×10~1?×365/√3=1.8×10~u(fm)=t×1×10-1?/√3=5×10-123456789測量值(Hz)u(f?)=0.95Hz/100MHz=9.5×10B.4.5標準不確定度一覽表(見表B.4)B.4.6合成標準不確定度數(shù)學模型中不包括A類評定，合成時加上。u。(fx)=√u2(fw)+u2(fs)=1.0×10~'相對不確定度Uogg=tagsUe=2u.=2.0×10-’自由度電源電壓19U=2u(f)=2.0×10~^(相對不確定度)B.5誤差矢量幅度