2021年11月03日 | 如何看懂频谱分析仪电平测量精度指标？

2021-11-03 来源：eefocus

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？

【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。

频谱分析仪电平测量精度指标

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