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如何看懂频谱分析仪电平测量精度指标？

agitek20172017

2021-1-15 15:55:08 867

电平测量精确度（准确度）和测量不确定度是选择频谱分析仪的一个重要指标。这些指标在仪器自带的指标手册中都会有详细的描述，但是大家真的都能读懂吗？下面安泰频谱仪维修中心分享关于电平准确度指标的正确描述方法和限定条件。
【指标手册常用术语符号】

限值符号：误差或不确定度数值之前的符号，正负号(±)等价于误差值取绝对值后小于等于号(≤)，基本等价于小于号(<)，例如：
x：±1dB 基本等价于 |x|<1dB

标准偏差：是计算不确定度时的输入误差项，通常用字母σ代表

指标值(specification)：置信度99%以上，>3σ

不确定度(Uncertainty)：置信度95%，1.96σ

典型值(typical)：置信度约为80%

标称值(Nominal)：不是统计值，不适用置信度

测量值(measured)：少量样本的测试值

【电平测量总不确定度-GUM法】

数据手册中各项电平误差：
频响误差σ1
参考频点绝对功率误差σ2
衰减器切换误差σ3
带宽切换误差σ4

标准不确定度：
u = SQRT(σ1^2+σ2^2+σ3^2+σ4^2)

扩展不确定度(95%置信度，k=1.96)
U95 = 1.96*u

【电平测量总不确定度-频响定义法】

数据手册中电平测量误差项：
频响误差95%不确定度2s
频响误差指标限值FR
绝对功率误差指标限值A0

总不确定度(95%置信度)
U95 = 2s

电平精度指标值
L = ±(A0+FR)

【指标值vs不确定度】

指标值(spec.)是评价频谱仪是否合格的法律上的判据，而95%置信度的总不确定度，通常仅作参考，不作为判据。

各厂家频谱仪指标手册中的95%置信度的总不确定度，定义方法完全不同，采用的限定测试条件差异很大，按照算法和实际量值分析，采用频响定义法的电平精度指标值，与GUM法的95%置信度总不确定度近似。

无论GUM法还是频响法，频响指标是电平测量总不确定度的主要误差项来源，因此，采用频响指标作为衡量频谱仪电平测量精确度的依据是非常合适的。

如果标书按照频响法定义总不确定度指标，那么原本官方指标手册中GUM法定义的SA1，需要经过计算获取频响定义法的指标数据。
例如，SA1，3.6GHz以下频响法不确定度：
1、查表获得频响误差σ1=0.1dB
2、95%不确定度U95=1.96*σ1=0.196dB
3、指标值spec = 3*σ1 +0.2= 0.5dB
SA1，40GHz频响法不确定度：
1、查表获得频响误差σ1=0.83dB
2、95%不确定度U95=1.96*σ1=1.63dB
指标值spec = 3*σ1 +0.2= 2.7dB
此时频响法的指标值与GUM法的U95近似
【总结】
根据以上分析，频谱仪频响的指标值基本上是接近的，不同厂家不同型号频谱仪的“不确定度”指标定义差异巨大，测试条件和算法不存在一致性。因此，为保证标书中规定的指标限值普遍适用，频响指标值作为电平准确度评估限值是合适的，否则厂家应标时会进行诸多非官方计算和解释。
本文由西安安泰仪器维修中心整理发布，更多有关频谱仪维修使用知识欢迎访问安泰仪器维修网。