使用微波信號分析儀進(jìn)行功率測量的注意事項(xiàng)

微波信號分析儀是重要的電子測量儀器之一，進(jìn)行信號功率測量是其重要功能。近年來微波信號分析儀的信號功率測量準(zhǔn)確度越來越高。但是多數(shù)儀器操作者尤其是初級使用的人由于容易忽略的細(xì)節(jié)問題，即使使用了高性能的信號分析儀，依然常常導(dǎo)致測試結(jié)果產(chǎn)生較大的測量誤差甚至得到錯(cuò)誤的結(jié)果。本文針對使用信號分析儀器進(jìn)行功率測量過程中總結(jié)了五大注意事項(xiàng)。

1.注意測試電纜選擇及使用

信號通過測試電纜從輸入端到輸出端，都會有一定的通路衰減，衰減量的大小與測試電纜型號、長度以及工作信號的頻率有關(guān)。工作頻率越高、電纜越長衰減量越大，對于長1.5m的低損耗同軸電纜，工作到50GHz時(shí)其電纜衰減量高達(dá)8dB，對于普通的其它同軸電纜衰減量會更大。因此在進(jìn)行信號測量之前，必須使用功率計(jì)對測試電纜進(jìn)行補(bǔ)償校準(zhǔn)，將得到的補(bǔ)償值保存在信號分析儀中，利用信號分析儀的幅度修正功能，來消除電纜損耗帶來的影響。對于高頻段小信號的測量，一定要選擇屏蔽性能良好的低損耗同軸電纜。

測試電纜在進(jìn)行連接時(shí)要非常謹(jǐn)慎，兩臺儀器通過電纜進(jìn)行連接時(shí)，電纜的實(shí)際彎曲半徑不能小于電纜指標(biāo)要求的靜態(tài)彎曲半徑和動(dòng)態(tài)彎曲半徑，因?yàn)檫^小的彎曲半徑會使連接電纜的性能參數(shù)發(fā)生變化，特別是引起特性阻抗參數(shù)的變化，使信號通路駐波變差，影響測量功率的精度。因此電纜在使用過程中，盡可能使整個(gè)電纜保留較大的彎曲半徑，對于硬度較大的半鋼電纜，在使用完后盡量保留上次使用時(shí)的形狀，不要刻意去掰直或保持某種狀態(tài)，以降低電纜在反復(fù)彎曲的過程中，電纜性能參數(shù)的變化，進(jìn)而影響測量信號精度?？梢哉f合理的測試電纜選擇與使用對實(shí)現(xiàn)功率的準(zhǔn)確測量非常關(guān)鍵。

2.注意轉(zhuǎn)接連接器的選擇及使用

測試電纜通過轉(zhuǎn)接連接器與測試儀器相連接，連接的好壞也會影響測試信號功率的準(zhǔn)確性。在進(jìn)行測量連接之前，首先應(yīng)對連接器進(jìn)行檢查和清潔，確保連接器干凈、無損器，尤其是2.4mm和1.85mm轉(zhuǎn)接連接器的陰頭是否有裂口或形變。在進(jìn)行連接時(shí)一定要保證電纜接頭的松緊要適度，既不能擰的太松引起接觸不良，損耗太大，也不能擰的太緊，容易損傷接頭及轉(zhuǎn)接連接器。正確的操作過程如下：首先對準(zhǔn)兩個(gè)互連器件的軸心，保證陽頭連接器的插針同心地滑移進(jìn)陰頭連接器的接插孔內(nèi)。然后將兩個(gè)連接器平直地移到一起，使它們能平滑接合，旋轉(zhuǎn)連接器的螺套(注意不是旋轉(zhuǎn)連接器本身)直至擰緊，連接過程中連接器間不能有相對的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。最后使用力矩扳手?jǐn)Q緊完成連接，注意力矩扳手不要超過起始的折點(diǎn)，可使用輔助的扳手防止連接器轉(zhuǎn)動(dòng)，且記不可用力過大以損壞接頭。

3.注意預(yù)留合理預(yù)熱時(shí)間

從打開整機(jī)電源到進(jìn)行信號測量之前，必須給整機(jī)預(yù)留一定的預(yù)熱時(shí)間，這個(gè)時(shí)間通常要求大于10分鐘，且在整機(jī)預(yù)熱過程中，整機(jī)保持全頻寬連續(xù)掃描狀態(tài)。因?yàn)閺拈_機(jī)的低溫到正常工作的恒溫狀態(tài)，整機(jī)微波部件的性能參數(shù)、晶體振蕩器及器件參數(shù)都會發(fā)生一定變化，這些參數(shù)會影響整機(jī)測量準(zhǔn)確性。因此，測量之前保持整機(jī)全掃寬狀態(tài)，必須預(yù)留足夠的預(yù)熱時(shí)間，保證整機(jī)微波部件、器件參數(shù)不再變化，以實(shí)現(xiàn)測量的準(zhǔn)確性，尤其是事項(xiàng)對高頻段信號的功率準(zhǔn)確測量。

4.合理選擇交直流切換

信號分析儀射頻通路默認(rèn)狀態(tài)除保持衰減器的10dB衰減默認(rèn)狀態(tài)外，更重要的一點(diǎn)是衰減器包含一個(gè)交流(AC)耦合與直流(DC)耦合切換，默認(rèn)狀態(tài)下衰減器選擇在交流(AC)耦合狀態(tài)下，主要是防止輸入信號中包含直流成分摔壞混頻器。但是對小于10MHz及以下的射頻輸入信號，直接通過交流(AC)耦合擋會產(chǎn)生較大的衰減。因此要實(shí)現(xiàn)小于10MHz及以下信號的功率準(zhǔn)確測量，需要人為將衰減器切換到直流(DC)耦合狀態(tài)。同時(shí)為了有效防止射頻信號中的直流成分進(jìn)入混頻器，在進(jìn)行測試前一定要確定輸入的射頻信號不包含直流分量。

5.注意對儀器定期進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn)

當(dāng)測試儀器使用了較長時(shí)間(一般指一年以上)后，整機(jī)器件的性能參數(shù)往往會發(fā)生一定的變化，出廠時(shí)的調(diào)試數(shù)據(jù)與實(shí)際調(diào)諧頻點(diǎn)會產(chǎn)生一定偏移，特別是整機(jī)通路濾波器發(fā)生一定偏移，進(jìn)而影響信號功率測量的精度。因此要保證信號分析儀器測量高精度，客戶需要定期對儀器(通常為一年)進(jìn)行計(jì)量，通過計(jì)量修正器件老化而帶來的出廠參數(shù)變化。

總之，只要測試工作者關(guān)注上述儀器的注意事項(xiàng)，就可以使用信號分析儀進(jìn)行正確功率測量。目前信號分析儀器功率測量準(zhǔn)確度范圍大約在±0.5dB~±3dB之間，如果用戶需要更高精度的功率測量，則需要選擇其他專門的功率測試儀器，比如功率計(jì)、測量接收機(jī)等。