信号发生器校准是确保其输出信号精度、稳定性和可靠性的关键过程，涉及频率、幅度、相位、波形失真度等多个参数的验证与调整。为完成校准，需准备以下工具和设备，涵盖标准源、测量仪器、辅助工具及软件，具体分类如下：
一、标准源类工具
标准源用于提供已知精度的参考信号，作为校准的基准，需比被校信号发生器高一个精度等级（通常高1-2个数量级）。
- 频率标准源
- 原子钟或铯钟：提供高精度频率基准（如10MHz参考信号），用于校准信号发生器的频率输出精度。
- GPS驯服频率源：通过GPS信号同步，提供长期稳定的频率参考，适合现场校准。
- 高精度频率计：如Keysight 53230A，用于直接测量信号发生器的输出频率，验证其准确性。
- 幅度标准源
- 标准功率计：如Keysight N8481A，用于测量信号发生器的输出功率（dBm或W），校准幅度精度。
- 标准衰减器/放大器：用于扩展功率测量范围，覆盖信号发生器的全幅度范围。
- 精密电压源：如Fluke 752A，提供已知电压信号，用于校准低频信号发生器的电压输出。
- 相位标准源
- 相位噪声测试系统：如Keysight E5052B，用于测量信号发生器的相位噪声，验证其短期频率稳定性。
- 矢量网络分析仪（VNA）：如R&S ZVA，用于测量信号发生器的相位延迟和群延迟，校准相位特性。
二、测量仪器类工具
测量仪器用于直接或间接获取信号发生器的输出参数，需具备高精度和低测量不确定度。
- 频谱分析仪
- 功能：测量信号的频谱分布，验证频率纯度（谐波失真、杂散信号）。
- 示例：Keysight N9020B MXA信号分析仪，可分析信号发生器的谐波抑制比（HSR）和杂散抑制比（SSR）。
- 示波器
- 功能：观察信号的时域波形，验证上升时间、过冲、抖动等参数。
- 示例：Tektronix MSO64示波器，带宽≥信号发生器最高频率的3-5倍，采样率≥10倍信号频率。
- 调制域分析仪
- 功能：分析调制信号的参数（如AM/FM/PM调制深度、符号速率），适用于矢量信号发生器校准。
- 示例：R&S FSWP相位噪声分析仪，可测量调制信号的误差矢量幅度（EVM）。
- 数字多用表（DMM）
- 功能：测量直流电压或低频信号的幅度，校准低频信号发生器的输出精度。
- 示例：Fluke 8508A高精度数字多用表，分辨率达0.1μV。
三、辅助工具类
辅助工具用于连接、适配或环境控制，确保校准过程的稳定性和可重复性。
- 连接线与适配器
- 同轴电缆：如N型或SMA型，用于连接信号发生器与测量仪器，需低损耗、高屏蔽性。
- 转接头：如BNC-SMA转接头，适配不同接口类型。
- 衰减器/匹配负载：用于功率匹配，防止信号反射损坏设备。
- 环境控制设备
- 温湿度计：监测校准环境温度（通常要求23℃±1℃）和湿度（≤60%RH），避免热漂移影响精度。
- 防静电手环：防止静电损坏敏感元件（如信号发生器的输出模块）。
- 校准夹具与固定装置
- 机械支架：固定信号发生器和测量仪器，减少振动干扰。
- 屏蔽箱：用于高频信号校准，隔离外部电磁干扰（EMI）。
四、软件与文档类工具
软件用于自动化校准流程、记录数据并生成报告，文档提供校准依据和操作指南。
- 校准软件
- 功能：控制信号发生器和测量仪器，自动采集数据、计算误差并生成校准证书。
- 示例：Keysight BenchVue校准软件，支持多设备协同校准。
- 校准程序与标准
- 国际标准：如ISO 17025（实验室校准规范）、IEEE 1057（数字波形测量标准）。
- 制造商手册：提供信号发生器的校准步骤、参数范围和调整方法。
- 内部校准规程：企业自定义的校准流程，需符合ISO 9001等质量管理体系要求。
- 数据记录工具
- 电子表格：如Excel，用于手动记录校准数据。
- 专用数据库：如LabVIEW数据库，存储历史校准数据并追踪设备状态。
五、信号发生器校准流程示例（以频率校准为例）
- 连接设备：将信号发生器的输出通过同轴电缆连接至频率计的输入端。
- 设置参考：将原子钟的10MHz信号接入频率计的参考输入端。
- 生成信号：设置信号发生器输出特定频率（如1GHz）。
- 测量与记录：频率计显示实际输出频率，记录误差（如±1Hz）。
- 调整与验证：若误差超出允许范围，通过信号发生器的校准菜单调整频率参数，重复测量直至合格。
- 生成报告：使用校准软件生成包含误差数据、环境条件和校准日期的证书。
六、注意事项
- 工具精度：所有校准工具的精度需高于被校信号发生器，避免“用误差校准误差”。
- 预热时间：信号发生器和测量仪器需预热30分钟以上，达到热稳定状态。
- 定期溯源：校准工具需定期送至计量机构溯源，确保其精度符合国家标准。
- 防静电操作：高频信号校准时需佩戴防静电手环，避免元件损坏。
