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Long-Term Performance Analysis of Spectrum Analyzers Based on Metrological Scientific Data
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摘要: 频谱分析仪是无线电电子领域中普遍使用的关键仪器设备，其关键指标的长期稳定性一直是用户和生产厂家非常关注的问题，准确的技术指标跟踪对该仪器的研发改进、使用及维护更新具有重要作用。中国计量科学研究院积累了长达十年以上的频谱分析仪校准数据，这些数据具有可溯源性、准确性。基于这些计量科学数据，分别介绍了频谱分析仪的工作组成原理、关键性能指标及测量校准系统及方法，重点分析了国内典型用户的典型频谱分析仪的显示平均噪声电平、输入频率响应在长期使用过程中的变化情况，为频谱分析仪研制、生产、测试、维修保障等方面提供更可靠的依据。Abstract: Spectrum analyzers are key instruments widely used in radio electronics. The long-term stability of their critical parameters has been a significant concern for users and manufacturers. Accurate tracking of technical specifications plays a crucial role in the research, development, improvement, usage, and maintenance of these instruments. The National Institute of Metrology has accumulated calibration data for spectrum analyzers spanning over a decade. These metrological scientific data are characterized by traceability and accuracy. Based on these data, this paper introduces the operational principles, key performance specifications, and measurement calibration systems and methods of spectrum analyzers. It focuses on analyzing variations in the displayed average noise level and input frequency response during long-term usage of typical spectrum analyzers among representative domestic users. This study aims to provide a more reliable basis for the development, production, testing, and maintenance of spectrum analyzers.
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图 3 显示平均噪声电平测试连接图
Figure 3. Connection diagram for displayed average noise level measurement
图 5 2010年-2019年显示平均噪声电平（U1用户M1厂家T1型）
Figure 5. Displayed average noise level from 2010 to 2019 (User U1, Manufacturer M1, Model T1)
图 6 2010年-2019年显示平均噪声电平标准偏差（U1用户M1厂家T1型）
Figure 6. Standard deviation of displayed average noise level from 2010 to 2019 (User U1, Manufacturer M1, Model T1)
图 7 平均噪声电平随时间（年）漂移情况（U1用户M1厂家T1型）
Figure 7. Displayed average noise level drift over time (User U1, Manufacturer M1, Model T1)
图 8 2009年-2020年显示平均噪声电平（U2用户M2厂家T2型）
Figure 8. Displayed average noise level from 2009 to 2020 (User U2, Manufacturer M2, Model T2)
图 9 2009年-2020年显示平均噪声电平标准偏差（U2用户M2厂家T2型）
Figure 9. Standard deviation of displayed average noise level from 2009 to 2020 (User U2, Manufacturer M2, Model T2)
图 10 显示平均噪声电平随时间（年）漂移情况（U2用户M2厂家T2型）
Figure 10. Displayed average noise level drift over time (User U2, Manufacturer M2, Model T2)
图 11 2016年-2020年显示平均噪声电平（U3用户M2厂家T3型）
Figure 11. Displayed average noise level from 2016 to 2020 (User U3, Manufacturer M2, Model T3)
图 12 2016年-2020年显示平均噪声电平标准偏差（U3用户M2厂家T3型）
Figure 12. Standard deviation of displayed average noise level from 2016 to 2020 (User U3, Manufacturer M2, Model T3)
图 13 显示平均噪声电平随时间（年）漂移情况（U3用户M2厂家T3型）
Figure 13. Displayed average noise level drift over time (User U3, Manufacturer M2, Model T3)
图 14 2009年-2020年输入频响（U2用户M2厂家T2型）
Figure 14. Input frequency response from 2009 to 2020 (User U2, Manufacturer M2, Model T2)
图 15 2009年-2020年输入频响标准偏差（U2用户M2厂家T2型）
Figure 15. Standard deviation of input frequency response from 2009 to 2020 (User U2, Manufacturer M2, Model T2)
图 16 输入频响随时间（年）漂移情况（U2用户M2厂家T2型）
Figure 16. Input frequency response drift over time (User U2, Manufacturer M2, Model T2)
图 17 2016年-2020年输入频响（U3用户M2厂家T3型）
Figure 17. Input frequency response from 2016 to 2020 (User U3, Manufacturer M2, Model T3)
图 18 2016年-2020年输入频响标准偏差（U3用户M2厂家T3型）
Figure 18. Standard deviation of input frequency response from 2016 to 2020 (User U3, Manufacturer M2, Model T3)
图 19 输入频响随时间（年）漂移情况（U3用户M2厂家T3型）
Figure 19. Input frequency response drift over time (User U3, Manufacturer M2, Model T3)
表 1 仪器设备跟踪情况表
Table 1. Instrument and equipment tracking status table
仪器名称 型号 用户 厂家 频段 购买年份 数据时长 频谱分
析仪T1 U1 M1 10 kHz～26.5 GHz 2007 10 T2 U2 M2 2005 12 T3 U3 M2 2016 5 
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