校準信號發(fā)生器的頻率和幅度是確保測試結(jié)果準確性的關(guān)鍵步驟，通常需要借助專業(yè)儀器（如頻率計、功率計、示波器等）和標準參考源（如銣原子鐘、標準衰減器）。以下是詳細的校準流程、工具選擇及注意事項：
一、頻率校準
1. 目標
確保信號發(fā)生器輸出的頻率與設(shè)定值一致，誤差在設(shè)備規(guī)格范圍內(nèi)（如±0.5ppm）。
2. 所需工具
- 頻率計（如Keysight 53230A）：分辨率≥6位，測量范圍覆蓋待校頻率。
- 外部參考源（如銣原子鐘或GPS馴服頻率源）：提供高穩(wěn)定度參考（如10MHz，年穩(wěn)定度≤1e-11）。
- 同軸電纜（如SMA-SMA連接線）：低損耗，長度≤1m。
3. 校準步驟
- 連接設(shè)備：
- 將信號發(fā)生器的10MHz參考輸出（REF OUT）通過同軸電纜連接至頻率計的外部參考輸入（EXT REF IN）。
- 將信號發(fā)生器的射頻輸出（RF OUT）連接至頻率計的信號輸入（RF IN）。
- 設(shè)置參考源：
- 在信號發(fā)生器菜單中選擇外部參考模式（如
SYST:REF:SOUR EXT），鎖定至外部參考源。 - 觀察頻率計是否顯示穩(wěn)定的10MHz參考信號（如波動≤1e-9）。
- 測量頻率誤差：
誤差=設(shè)定頻率實際頻率?設(shè)定頻率×106(ppm)
示例：誤差 = (1.000001GHz - 1GHz)/1GHz × 10? = **1 ppm**。
4. 調(diào)整校準參數(shù)（需廠商授權(quán)）：
- 通過SCPI命令或面板菜單進入頻率校準模式（如
CAL:FREQ）。 - 輸入修正值（如減少1 ppm），保存校準數(shù)據(jù)（如
CAL:SAVE）。
- 驗證校準結(jié)果：
- 重復(fù)測量不同頻率點（如10MHz、100MHz、1GHz、10GHz），確保誤差≤設(shè)備規(guī)格。
4. 注意事項
- 溫度影響：校準環(huán)境溫度需穩(wěn)定（如23℃±1℃），避免熱漂移導(dǎo)致誤差。
- 參考源穩(wěn)定性：若使用內(nèi)部參考，需提前預(yù)熱30分鐘以上（如晶振溫度穩(wěn)定后）。
- 頻率范圍：高頻信號（如>20GHz）需使用微波頻率計或混頻器下變頻后測量。
二、幅度校準
1. 目標
確保信號發(fā)生器輸出的幅度與設(shè)定值一致，誤差在設(shè)備規(guī)格范圍內(nèi)（如±0.5dB）。
2. 所需工具
- 功率計（如Keysight N1913A）：動態(tài)范圍≥-70dBm至+20dBm，匹配待測頻率。
- 標準衰減器（如0dB、10dB、20dB）：精度≤±0.1dB，用于擴展功率計量程。
- 同軸負載（如50Ω）：匹配信號發(fā)生器輸出阻抗，防止反射。
3. 校準步驟
- 連接設(shè)備：
- 將信號發(fā)生器的射頻輸出通過同軸電纜連接至功率計的傳感器輸入。
- 在功率計前串聯(lián)標準衰減器（如測試+20dBm信號時，先用20dB衰減器降至0dBm）。
- 設(shè)置功率計：
- 選擇與信號頻率匹配的校準系數(shù)（如1GHz對應(yīng)系數(shù)為1.02）。
- 設(shè)置功率計單位為dBm（對數(shù)單位）或Vrms（線性單位）。
- 測量幅度誤差：
誤差=實際幅度?設(shè)定幅度(dBm 或 Vrms)
示例：誤差 = 0.2dBm - 0dBm = **+0.2dB**。
4. 調(diào)整校準參數(shù)（需廠商授權(quán)）：
- 進入幅度校準模式（如
CAL:AMPL）。 - 輸入修正值（如減少0.2dB），保存校準數(shù)據(jù)。
- 驗證校準結(jié)果：
- 重復(fù)測量不同幅度點（如-60dBm、-20dBm、0dBm、+10dBm），確保誤差≤±0.5dB。
4. 注意事項
- 阻抗匹配：確保功率計輸入阻抗為50Ω，避免反射導(dǎo)致測量誤差。
- 線性度檢查：測試小信號（如-60dBm）時，需確認功率計本底噪聲（如<-70dBm）不影響結(jié)果。
- 幅度范圍：高頻信號（如>40GHz）需使用微波功率計或波導(dǎo)探頭。
三、自動化校準（可選）
1. 工具
- 廠商校準軟件（如Keysight Connection Expert、Rohde & Schwarz Calibration Suite）：支持自動化校準流程。
- GPIB/USB/LAN接口：用于設(shè)備與PC通信。
2. 步驟
- 連接信號發(fā)生器至PC，啟動校準軟件。
- 選擇頻率校準和幅度校準任務(wù)，設(shè)置參考源參數(shù)（如10MHz外部參考）。
- 軟件自動控制信號發(fā)生器輸出測試點（如1MHz、10MHz、1GHz），并讀取頻率計/功率計數(shù)據(jù)。
- 生成校準報告，包含誤差曲線和修正建議。
- 確認并應(yīng)用校準數(shù)據(jù)（需管理員權(quán)限）。
四、校準周期與記錄
- 校準周期：
- 實驗室級設(shè)備：每12個月校準一次。
- 生產(chǎn)線設(shè)備：每6個月或根據(jù)使用強度調(diào)整。
- 校準記錄：
- 記錄校準日期、環(huán)境條件（溫度、濕度）、參考源信息。
- 保存校準前后的誤差數(shù)據(jù)（如表格或曲線圖）。
- 附上校準證書（如ISO/IEC 17025認證實驗室出具）。
五、常見問題與解決
1. 頻率校準后誤差仍超標
- 可能原因：
- 外部參考源不穩(wěn)定（如銣原子鐘未鎖定GPS）。
- 信號發(fā)生器內(nèi)部參考晶振老化（如使用>5年）。
- 解決：
- 檢查參考源狀態(tài)指示燈（如GPS鎖定燈是否亮）。
- 更換內(nèi)部晶振或返廠維修。
2. 幅度校準后線性度差
- 可能原因：
- 功率計傳感器損壞（如長期暴露于高功率導(dǎo)致飽和）。
- 信號發(fā)生器輸出級放大器非線性（如接近飽和區(qū)）。
- 解決：
- 更換功率計傳感器或重新校準傳感器。
- 降低輸出幅度至線性區(qū)（如≤+10dBm）。
六、校準流程總結(jié)表
| 步驟 | 頻率校準 | 幅度校準 |
|---|
| 工具 | 頻率計、外部參考源 | 功率計、標準衰減器 |
| 連接 | REF OUT→EXT REF IN, RF OUT→RF IN | RF OUT→功率計傳感器（串聯(lián)衰減器） |
| 測量 | 記錄頻率誤差（ppm） | 記錄幅度誤差（dBm） |
| 調(diào)整 | 修正頻率校準參數(shù) | 修正幅度校準參數(shù) |
| 驗證 | 測試多頻率點 | 測試多幅度點 |
通過系統(tǒng)化的校準流程和嚴格的環(huán)境控制，可確保信號發(fā)生器的頻率和幅度精度符合測試要求，為雷達、通信、電子測量等領(lǐng)域提供可靠信號源。
