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实时分析带宽和全捕获最小脉宽幅度比校准方法的研究

聂梅宁 李兰兰 高鸿莹 田飞 张子龙 何昭

聂梅宁,李兰兰,高鸿莹,等. 实时分析带宽和全捕获最小脉宽幅度比校准方法的研究[J]. 计量科学与技术,待出版. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0601
引用本文: 聂梅宁,李兰兰,高鸿莹,等. 实时分析带宽和全捕获最小脉宽幅度比校准方法的研究[J]. 计量科学与技术,待出版. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0601
Research on Calibration Method for Real-Time Analysis Bandwidth and Minimum Pulse Width Amplitude Ratio of Full Intercept[J]. Metrology Science and Technology. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0601
Citation: Research on Calibration Method for Real-Time Analysis Bandwidth and Minimum Pulse Width Amplitude Ratio of Full Intercept[J]. Metrology Science and Technology. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0601

实时分析带宽和全捕获最小脉宽幅度比校准方法的研究

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0601
详细信息
    作者简介:

    聂梅宁(1981-),中国计量科学研究院工程师,研究方向:信号、射频参数等,邮箱:niemn@nim.ac.cn;通讯作者:

    何昭(1968-),中国计量科学研究院副研究员,研究方向:射频参数,邮箱:hezhao@nim.ac.cn

Research on Calibration Method for Real-Time Analysis Bandwidth and Minimum Pulse Width Amplitude Ratio of Full Intercept

  • 摘要: 监测射频信号的实时变化并对其进行分析和测量,对优化信号频谱利用效率具有关键作用。实时频谱分析仪利用数字荧光分析技术实现对时变信号观察、测量和分析,成为了监测瞬变信号的重要手段。介绍了实时频谱分析仪的基本技术原理,研究并提出了实时分析带宽和全捕获最小脉宽幅度比的校准方法。根据实时频谱分析仪的主要功能特点,对实时分析带宽、全捕获最小脉宽时幅度比的校准方法进行了实验验证,并对其进行了不确定度分析和评定。
  • 图  1  扫频式频谱仪、矢量信号分析仪、实时频谱分析仪结构框图

    Figure  1.  Structure diagram of swept frequency spectrum analyzer, vector signal analyzer and real-time spectrum analyzer

    图  2  实时频谱分析仪(上)和矢量信号分析仪(下)测量脉冲调制信号对比图

    Figure  2.  Comparison diagram of pulse modulation signal measured by real-time spectrum analyzer (upper) and vector signal analyzer (lower)

    图  3  实时分析带宽的测量连接框图

    Figure  3.  Measurement connection diagram of real-time analysis bandwidth

    图  4  全捕获最小脉宽幅度比测量连接框图

    Figure  4.  Measurement connection diagram of full capture minimum pulse width amplitude ratio

    表  1  实时分析带宽和全捕获最小脉冲宽度幅度比

    Table  1.   Real-time analysis bandwidth and full capture minimum pulse width amplitude ratio

    计量特性定义
    实时分析带宽可以进行实时无缝捕获的频宽,与实时
    频谱分析仪的数字转换器和IF带宽相对应
    全捕获最小
    脉宽 幅度比
    是指当输入信号的脉宽为全捕获最小脉
    宽时,信号幅度与连续波状态下的幅度之差
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    表  2  实时分析带宽测量结果(载波频率1 GHz)

    Table  2.   Real time analysis of bandwidth measurement results (carrier frequency 1 GHz)

    实时分析带宽:10 MHz实时分析带宽:36 MHz
    测量
    序号
    测量结
    果/MHz
    相对误
    差/%
    测量结
    果/MHz
    相对误
    差/%
    1100360
    2100360
    3100360
    4100360
    5100360
    6100360
    7100360
    8100360
    9100360
    10100360
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    表  3  全捕获最小脉宽幅度比测量结果(载波频率1 GHz)

    Table  3.   Measurement results of full capture minimum pulse width amplitude ratio (carrier frequency 1 GHz)

    测量序号连续波功率 dBm调制波功率 dBm幅度比 dB
    1−10−10.17−0.17
    2−10−10.16−0.16
    3−10−10.15−0.16
    4−10−10.14−0.14
    5−10−10.16−0.16
    6−10−10.16−0.16
    7−10−10.13−0.12
    8−10−10.15−0.15
    9−10−10.15−0.16
    10−10−10.14−0.14
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    表  4  实时分析带宽测量重复性

    Table  4.   Real-time analysis of bandwidth measurement repeatability

    测量序号测量结果 MHz
    x128.8
    x228.8
    x328.8
    x428.8
    x528.8
    x628.8
    x728.8
    x828.8
    x928.8
    x1028.8
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    表  5  测量不确定度分量汇总表

    Table  5.   Summary of measurement uncertainty components

    序号不确定度分量
    不确定度来源类型分布包含因子标准不确定度
    1信号发生器频率准确度B均匀$ \sqrt 3 $u1(S) = 3.35×10−8
    2频谱仪分辨力B均匀$ \sqrt 3 $u2(S) = 0.0008
    3测量重复性Au3 (S) = 0
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    表  6  全捕获最小脉宽幅度比测量重复性

    Table  6.   Measurement repeatability of full capture minimum pulse width amplitude ratio

    测量序号测量结果/dB
    1−0.17
    2−0.16
    3−0.16
    4−0.14
    5−0.16
    6−0.16
    7−0.12
    8−0.15
    9−0.16
    10−0.14
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    表  7  测量不确定度分量汇总表

    Table  7.   Summary of measurement uncertainty components

    序号不确定度分量
    不确定度来源类型分布包含因子标准不确定度
    1信号发生器不同状
    态的功率不一致性
    B正态2u1(Pr) = 1.17%
    2频谱仪功率分辨力B均匀$ \sqrt{3} $u2(Pr) = 0.10%
    3测量重复性Au3 (Pr) = 0.35%
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