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不同品牌信号发生器的校准方法有什么区别?

2025-09-11 10:20:39  点击:

不同品牌信号发生器的校准方法在核心流程上具有共性,但因硬件设计、功能定位和精度指标的差异,在校准工具、参数覆盖范围及修正手段上存在显著区别。以下是具体分析:

一、核心校准流程的共性

  1. 环境控制
    所有品牌均要求在恒温(如23±2℃)、恒湿(30%~70% RH)、低电磁干扰环境中校准,以消除环境因素对精度的影响。例如,Rigol DG4000系列和Keysight信号发生器均强调温度波动需控制在±1℃以内。

  2. 基础校准步骤

    • 预热与自检:所有设备需通电预热30分钟以上,并通过自检功能确认硬件状态正常。
    • 频率校准:使用高精度频率计数器(如Rigol FC8000)对比输出频率与标准值,调整内部修正系数(如±1 ppm偏差阈值)。
    • 幅度校准:通过示波器或功率计测量输出幅度,修正增益偏差(如±1%容差)。
    • 波形质量检查:利用示波器观察失真度(THD),优化滤波参数以降低谐波干扰。
  3. 记录与报告
    校准后需生成包含环境参数、设备编号、校准日期及修正系数的报告,确保可追溯性。

二、不同品牌校准方法的关键差异

1. 校准工具与标准源

  • Rigol DG4000系列
    使用同品牌高精度频率计数器(FC8000)和示波器(DS5000),搭配低损耗同轴电缆(SMA接头,长度≤1米),确保信号传输损耗最小化。
    校准源:Rigol DG1000Z参考信号源,覆盖1 μHz至200 MHz频段。

  • Keysight信号发生器
    采用Keysight 8563EC频谱分析仪或N5191A UXG矢量信号发生器作为校准源,支持更高频段(如27 GHz)和更宽动态范围(如-140 dBm至+20 dBm)。
    工具链:集成89600 VSA软件进行自动化校准,减少人为操作误差。

  • Tektronix信号发生器
    使用Tektronix MSO64示波器(带宽≥4 GHz)和AFG31000系列函数发生器作为校准参考,重点优化高速信号(如10 GHz以上)的相位噪声和抖动性能。

2. 参数覆盖范围

  • 频率范围
    • Rigol DG4000:1 μHz至200 MHz,适合通用测试。
    • Keysight N5193A UXG:DC至40 GHz,满足5G/毫米波研发需求。
    • Tektronix AFG31000:10 mHz至500 MHz,强调低频信号精度。
  • 幅度动态范围
    • Rigol DG4000:10 mVpp至20 Vpp(50 Ω负载),支持高幅度输出校准。
    • Keysight E8257D:1 μV至1 W(+50 dBm),适用于高功率应用(如雷达测试)。
    • Tektronix AFG31000:1 mVpp至10 Vpp,强调低噪声幅度控制。

3. 修正手段与功能

  • 温度漂移补偿
    • Rigol DG4000:通过“温度补偿系数”功能手动输入环境温度,系统自动修正频率偏移。
    • Keysight N5193A:内置温度传感器,实时监测并自动补偿晶体振荡器漂移。
  • 晶体老化修正
    • Rigol DG4000:每年需用外部参考源重新校准基准频率。
    • Keysight E8257D:支持“老化预测算法”,根据使用时长自动调整频率修正系数。
  • 非线性修正
    • Rigol DG4000:分段校准(每10 dB为一档)建立修正曲线,补偿大动态范围输出偏差。
    • Tektronix AFG31000:采用“预失真补偿”技术,针对容性负载反向修正波形畸变。
  • 负载效应修正
    • Rigol DG4000:提供50 Ω或高阻输出模式,匹配不同负载阻抗。
    • Keysight N5193A:支持“负载牵引校准”,自动优化输出匹配网络。

三、校准周期与维护建议

  • 通用设备(如Rigol DG4000)
    建议每6~12个月校准一次,关键应用(如医疗、航空航天)需缩短至3个月。

  • 高精度设备(如Keysight E8257D)
    每3个月校准一次,并定期验证相位噪声、谐波失真等关键指标。

  • 极端环境应用
    若设备在高温(>40℃)、高湿(>80% RH)或强振动环境中使用,需增加校准频率至每月一次。