低調(diào)制指數(shù)頻偏測量方法

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1. 引言

MG3692B型信號發(fā)生器的

調(diào)頻功能（FM）能夠產(chǎn)生頻偏4種頻率調(diào)制模式，8MHz速率時(shí)頻率偏移可達(dá)10 MHz；100Hz 速率時(shí)頻率偏移可達(dá)100 MHz，對于這種大頻偏的測量用普通頻偏測量儀是無法進(jìn)行測量的，通常的解決方案是采用混頻器或下變頻器將載波信號頻率變換為低頻段，使頻率處在頻偏測量儀接收的頻率范圍來測量，然后將頻偏測量儀測量的頻偏值乘以變頻系數(shù)即為實(shí)際的頻偏值；另外一種方案為采用頻譜分析儀測量，適用與大頻偏和低調(diào)制指數(shù)（mF＜1時(shí)頻偏測量）。

2. 低調(diào)制指數(shù)頻偏頻譜儀測量法的基本原理

用頻譜分析儀測量調(diào)頻頻偏，當(dāng)mF＞1時(shí)，采用貝塞爾零示法；當(dāng)mF＜1時(shí)，貝塞爾零示值在頻譜分析儀上觀測比較困難，而采用窄帶近似法測量頻率偏移，稱為

△F=fm×10-（A-6）/20 ［kHz］

式中△F-頻譜分析儀頻偏測量值，單位kHz；

fm-調(diào)制信號頻率或調(diào)制速率，單位kHz，可用頻率計(jì)數(shù)器準(zhǔn)確測的；

A- 載波幅度A1與第一對頻帶幅度平均值A(chǔ)2之差，單位dB。

3. 頻譜分析儀及頻率計(jì)數(shù)器要求

頻率帶寬帶寬：覆蓋待測調(diào)頻信號 ；

分辨帶寬：優(yōu)于30Hz，或視最小頻偏而定；

幅度測量范圍或動(dòng)態(tài)范圍：-120dB；

幅度測量允許極限誤差：-60dB 以上，±0.3dB；

頻率計(jì)數(shù)器測量范圍：10Hz～300MHz；

頻率測量準(zhǔn)確度：±（0.1%～0.01%）。

4. 實(shí)測結(jié)果

根據(jù)低調(diào)制指數(shù)頻偏頻譜分析儀測量原理及計(jì)算公式，由頻譜分析儀測量的頻偏測量值與調(diào)制度儀測量結(jié)果如下表：

MG3692B信號發(fā)生器電平輸出幅度0dBm，載波頻率1GHz，調(diào)制頻率100kHz。

由表中數(shù)據(jù)分析比較可以說明，當(dāng)調(diào)制指數(shù)mF≤0.5時(shí),用頻譜分析儀測量的結(jié)果比用調(diào)制度儀測量的結(jié)果更接近設(shè)置值； mF＞0.5時(shí), 用調(diào)制度儀測量的結(jié)果比用頻譜分析儀測量的結(jié)果更接近設(shè)置值。因此，頻譜分析儀的CFSR法適用于低調(diào)制指數(shù)的頻偏測量。

5 不確定度分析（簡評）

由頻譜分析儀CFSR的定義或遵循的原則，建立的低調(diào)制指數(shù)調(diào)頻信號頻偏測量的數(shù)學(xué)模型：

△F=fm×10-（A-6）/20 ［kHz］

有兩個(gè)輸入量直接影響頻偏的測量準(zhǔn)確性，即調(diào)制頻率fm和載波幅度與邊帶幅度的差值A(chǔ)?！鱂標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc（△F）由下式計(jì)算：

式中：c1為靈敏系數(shù)，c1=10-（A-6）/20

C2為靈敏系數(shù)，c2= -（fm×ln10×10-（A-6）/20）/20，（kHz）

uc（A）為幅度的差值A(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

uc（fm）調(diào)制頻率fm的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，（kHz）

在本次測量方案中，fm測量準(zhǔn)確度相對而言較高，對△F的測量結(jié)果的影響小，在分析評定△F不確定度時(shí)可以忽略不計(jì)，即有uc（△F）= c2uc（A）。經(jīng)實(shí)際計(jì)算（過程略），△F測量不確定度為U=4%（k=2）；能夠滿足MG3692B信號發(fā)生器頻偏測量的需要，其基本指標(biāo)為：fm=100kHz，±10%。

6. 結(jié)束語

微波合成信號發(fā)生器調(diào)頻功能，載波信號頻率范圍寬，調(diào)制速率達(dá)10MHz，頻率偏移達(dá)100MHz，用普通的調(diào)制度儀不能滿足測試需要，應(yīng)根據(jù)不同的載波頻率，調(diào)制速率和頻偏大小，選擇不同的測量方法和測量系統(tǒng)。對于200kHz以下調(diào)制速率，400kHz頻率偏移，調(diào)制指數(shù)mF大于0.5，1GHz以下的調(diào)頻信號，選擇調(diào)制度測量儀可以獲得較準(zhǔn)確的測量結(jié)果；高調(diào)制速率、大頻偏、微波頻段載波調(diào)頻信號，適合選用下變頻法；低調(diào)制指數(shù)、高調(diào)制速率調(diào)頻信號，選擇頻譜分析儀CFSR法，可以使測量系統(tǒng)簡單，又能夠獲得較好的測量結(jié)果。