低頻段信號發(fā)生器（通常指頻率范圍在Hz至MHz級別，如音頻、射頻低頻段）的校準需依賴高精度參考設備與專業(yè)測試儀器，以確保其輸出信號的頻率、幅度、相位等參數(shù)符合技術規(guī)范。以下是校準所需的核心設備及具體應用場景：
一、頻率校準設備：確保輸出頻率精準
- 頻率計數(shù)器（Frequency Counter）
- 功能：測量信號發(fā)生器的實際輸出頻率，與標稱值對比以校準頻率精度。
- 關鍵參數(shù)：
- 測量范圍：需覆蓋信號發(fā)生器的輸出頻率（如1Hz-100MHz）。
- 分辨率：至少6位顯示（如0.000001Hz），支持小數(shù)點后6位頻率讀數(shù)。
- 閘門時間：可調(diào)（如1s、10s），閘門時間越長，測量精度越高（但響應速度降低）。
- 應用場景：校準信號發(fā)生器的基本頻率輸出，例如驗證1kHz正弦波的實際頻率是否為1000.000±0.001Hz。
- 銣原子鐘或GPS馴服時鐘（可選）
- 功能：提供高穩(wěn)定度時間基準（頻率穩(wěn)定度優(yōu)于1×10?11/天），作為頻率計數(shù)的外部參考，提升校準精度。
- 應用場景：對高精度信號發(fā)生器（如用于量子計量或精密測試的設備）進行長期頻率穩(wěn)定性校準。
二、幅度校準設備：精確控制信號強度
- 功率計（Power Meter）與功率傳感器
- 功能：測量信號發(fā)生器的輸出功率（dBm或W），校準幅度精度。
- 關鍵參數(shù)：
- 頻率范圍：需覆蓋信號發(fā)生器的輸出頻段（如100kHz-3GHz）。
- 動態(tài)范圍：至少-70dBm至+20dBm，以適應小信號與大信號測量。
- 線性度：±0.02dB（典型值），確保幅度測量誤差極小。
- 應用場景：校準信號發(fā)生器在1kHz、1MHz等頻點的輸出功率，例如驗證+10dBm標稱值的實際功率是否為10.00±0.05dBm。
- 衰減器（Attenuator）
- 功能：擴展功率計的測量范圍，保護功率傳感器免受高功率信號損壞。
- 類型選擇：
- 固定衰減器：用于降低大信號功率（如20dB衰減器將+30dBm信號降至+10dBm）。
- 可變衰減器：支持連續(xù)調(diào)節(jié)衰減量（如0-60dB），適用于動態(tài)幅度校準。
- 應用場景：在校準高功率信號發(fā)生器時，通過衰減器將輸出功率降至功率計量程內(nèi)。
三、波形質(zhì)量校準設備：評估信號純凈度
- 示波器（Oscilloscope）
- 功能：觀察信號發(fā)生器的輸出波形，檢測失真、噪聲等非理想特性。
- 關鍵參數(shù)：
- 帶寬：需至少為信號發(fā)生器最高頻率的3-5倍（如校準1MHz信號需100MHz帶寬示波器）。
- 采樣率：≥5倍信號頻率（如1MHz信號需≥5MS/s采樣率）。
- 垂直分辨率：12位或更高，以區(qū)分微小幅度變化。
- 應用場景：校準信號發(fā)生器的方波上升時間、正弦波諧波失真（THD）等參數(shù)。
- 頻譜分析儀（Spectrum Analyzer）
- 功能：分析信號的頻域特性，檢測雜散信號、諧波失真等。
- 關鍵參數(shù)：
- 頻率范圍：覆蓋信號發(fā)生器的輸出頻段（如1Hz-3GHz）。
- 分辨率帶寬（RBW）：可調(diào)（如1Hz-1MHz），RBW越小，頻譜分辨率越高。
- 顯示平均噪聲電平（DANL）：≤-140dBm（典型值），以檢測微弱雜散信號。
- 應用場景：校準信號發(fā)生器的相位噪聲、雜散抑制比（如驗證10MHz信號的雜散是否低于-80dBc）。
四、相位校準設備（可選）：同步信號相位關系
- 相位計（Phase Meter）
- 功能：測量兩個信號之間的相位差，校準信號發(fā)生器的相位輸出精度。
- 關鍵參數(shù)：
- 相位測量范圍：0°-360°，分辨率≤0.1°。
- 頻率范圍：覆蓋信號發(fā)生器的輸出頻段（如1Hz-10MHz）。
- 應用場景：校準雙通道信號發(fā)生器的相位同步性能（如驗證兩路1kHz信號的相位差是否為90.0°±0.1°）。
五、輔助設備與軟件
- 校準軟件
- 功能：自動化校準流程，記錄校準數(shù)據(jù)并生成報告。
- 典型功能：
- 頻率掃描校準：自動測試多個頻點的頻率精度。
- 幅度線性度校準：生成幅度-電壓曲線并修正非線性誤差。
- 數(shù)據(jù)追溯：支持校準證書導出與歷史數(shù)據(jù)查詢。
- 應用場景：提升校準效率，減少人為操作誤差。
- 連接線與適配器
- 功能：確保測試設備與信號發(fā)生器之間的可靠連接。
- 類型選擇：
- 同軸電纜：用于高頻信號傳輸（如N型或SMA接口）。
- BNC轉(zhuǎn)接頭：適配不同接口類型（如將信號發(fā)生器的BNC輸出轉(zhuǎn)為N型輸入）。
- 應用場景：避免因連接不良導致的測量誤差。
六、校準流程示例（以頻率校準為例）
- 連接設備：將信號發(fā)生器的輸出通過同軸電纜連接至頻率計數(shù)器的輸入端。
- 設置參數(shù)：在信號發(fā)生器上設置目標頻率（如1MHz），幅度適中（如0dBm）。
- 測量讀數(shù)：觀察頻率計數(shù)器的顯示值，記錄實際頻率（如1.000001MHz）。
- 調(diào)整校準：通過信號發(fā)生器的校準菜單輸入修正值（如-1Hz），使實際頻率與標稱值一致。
- 驗證結果：重復測量多次，確認頻率穩(wěn)定性（如±0.001Hz以內(nèi)）。
七、設備選型建議
- 經(jīng)濟型方案：
- 頻率計數(shù)器：Keysight 53230A（10位分辨率，150MHz帶寬）。
- 功率計：R&S NRX（覆蓋DC-6GHz，動態(tài)范圍-70dBm至+20dBm）。
- 示波器：Rigol DS1054Z（50MHz帶寬，1GSa/s采樣率）。
- 高精度方案：
- 頻率計數(shù)器：Fluke 6685A（12位分辨率，3GHz帶寬，支持銣鐘參考）。
- 功率計：Anritsu ML2438A（覆蓋9kHz-40GHz，動態(tài)范圍-70dBm至+30dBm）。
- 頻譜分析儀：Keysight N9020B MXA（10Hz-50GHz帶寬，DANL≤-165dBm）。
