信号发生器校准的关键指标是确保其输出信号精度、稳定性和可靠性的核心参数，涵盖频率、幅度、相位、波形质量、调制特性等多个维度。以下是校准过程中需重点关注的关键指标及其详细说明：
一、频率相关指标
频率是信号发生器最基础的参数，其准确性直接影响通信、雷达等系统的性能。
- 频率精度
- 定义：输出信号频率与标称值的偏差，通常以相对误差（ppm）或绝对误差（Hz）表示。
- 校准方法：使用高精度频率计（如Keysight 53230A）或原子钟作为参考，测量信号发生器的实际输出频率。
- 典型要求：通用信号发生器频率精度通常为±1ppm（1年稳定度），高频信号发生器可能要求更高（如±0.1ppm）。
- 频率稳定度
- 定义：输出信号频率随时间、温度、电源电压等环境因素的变化程度，分为短期稳定度（如1秒内）和长期稳定度（如1小时或1天）。
- 校准方法：
- 短期稳定度：通过相位噪声测试系统（如Keysight E5052B）测量信号的相位噪声，间接反映频率抖动。
- 长期稳定度：连续监测信号频率数小时至数天，记录频率漂移量。
- 典型要求：短期稳定度需优于-100dBc/Hz（1kHz偏移），长期稳定度需优于±0.1ppm/年。
- 频率分辨率
- 定义：信号发生器能设置的最小频率步进值，反映其频率调节的精细程度。
- 校准方法：通过逐步调整信号发生器的频率设置，观察输出频率的实际变化量。
- 典型要求：通用信号发生器频率分辨率通常为1μHz，高频信号发生器可能为1mHz或更高。
二、幅度相关指标
幅度精度直接影响功率测量、信号放大等应用的准确性。
- 幅度精度
- 定义：输出信号幅度（电压或功率）与标称值的偏差，通常以绝对误差（dBm或V）或相对误差（%）表示。
- 校准方法：使用标准功率计（如Keysight N8481A）或精密电压源（如Fluke 752A）测量信号发生器的实际输出幅度。
- 典型要求：通用信号发生器幅度精度通常为±0.5dB（功率）或±1%（电压），高频信号发生器可能要求±0.2dB或更高。
- 幅度平坦度
- 定义：输出信号幅度随频率变化的均匀性，通常以全频段内幅度最大值与最小值的差值表示。
- 校准方法：在信号发生器的全频段内选取多个频率点，测量各点的输出幅度，计算幅度变化范围。
- 典型要求：通用信号发生器幅度平坦度通常为±0.5dB（全频段），高频信号发生器可能要求±0.2dB或更优。
- 幅度分辨率
- 定义：信号发生器能设置的最小幅度步进值，反映其幅度调节的精细程度。
- 校准方法：通过逐步调整信号发生器的幅度设置，观察输出幅度的实际变化量。
- 典型要求：通用信号发生器幅度分辨率通常为0.01dB（功率）或0.1mV（电压）。
三、相位相关指标
相位精度对相位调制、同步通信等应用至关重要。
- 相位噪声
- 定义：输出信号相位随时间的随机波动，通常以单边带相位噪声（SSB PN）表示，单位为dBc/Hz（相对于载波1Hz带宽内的噪声功率密度）。
- 校准方法：使用相位噪声测试系统（如Keysight E5052B）或频谱分析仪（如Keysight N9020B）测量信号的相位噪声。
- 典型要求：通用信号发生器相位噪声通常为-100dBc/Hz（1kHz偏移），高频信号发生器可能要求-120dBc/Hz或更低。
- 相位延迟
- 定义：输出信号相对于输入信号（或参考信号）的时间延迟，通常以度或秒表示。
- 校准方法：使用矢量网络分析仪（如R&S ZVA）测量信号发生器的相位延迟，或通过双通道示波器比较信号时延。
- 典型要求：相位延迟需与标称值一致，且随频率变化线性度良好。
四、波形质量相关指标
波形质量直接影响信号的失真度和信噪比，对模拟信号生成和测试至关重要。
- 谐波失真（THD）
- 定义：输出信号中谐波分量（基波频率的整数倍）的总功率与基波功率的比值，通常以百分比（%）或dB表示。
- 校准方法：使用频谱分析仪（如Keysight N9020B）测量信号的谐波分量，计算THD。
- 典型要求：通用信号发生器THD通常为-40dB（0.01%）或更低，高频信号发生器可能要求-60dB（0.001%）或更优。
- 杂散信号（Spurious）
- 定义：输出信号中非谐波的无关频率分量（如电源噪声、时钟泄漏等），通常以相对于载波的功率比（dBc）表示。
- 校准方法：使用频谱分析仪在宽频段内扫描信号，识别并测量杂散信号的幅度。
- 典型要求：杂散信号需低于载波功率60dBc以上，关键应用可能要求-80dBc或更低。
- 上升时间/下降时间
- 定义：方波或脉冲信号从10%幅度上升到90%幅度（或从90%下降到10%）所需的时间，反映信号的边沿陡峭程度。
- 校准方法：使用示波器（如Tektronix MSO64）观察信号的上升沿和下降沿，测量时间参数。
- 典型要求：上升时间需与信号发生器的标称值一致，且随频率变化符合预期。
五、调制特性相关指标
调制特性对通信、雷达等系统的性能至关重要，需校准调制精度和线性度。
- 调制精度（EVM）
- 定义：误差矢量幅度（Error Vector Magnitude），表示调制信号与理想信号之间的矢量误差，通常以百分比（%）或dB表示。
- 校准方法：使用矢量信号分析仪（如R&S FSWP）测量调制信号的EVM，评估调制质量。
- 典型要求：QPSK调制信号EVM通常需优于3%，16QAM调制信号需优于1.5%。
- 调制带宽
- 定义：信号发生器能支持的最高调制频率范围，反映其调制能力。
- 校准方法：通过生成不同频率的调制信号（如AM/FM/PM），观察信号发生器的输出是否失真。
- 典型要求：通用信号发生器调制带宽通常为10MHz至100MHz，高频信号发生器可能支持1GHz以上。
- 调制线性度
- 定义：调制信号幅度与调制指数之间的线性关系程度，通常以非线性误差（%）表示。
- 校准方法：使用调制域分析仪（如R&S FSWP）测量调制信号的幅度变化，计算线性度误差。
- 典型要求：调制线性度误差通常需优于±1%。
六、其他关键指标
- 输出阻抗
- 定义：信号发生器输出端的等效阻抗，通常为50Ω或75Ω，需与测量系统匹配以避免反射。
- 校准方法：使用矢量网络分析仪（如R&S ZVA）测量输出阻抗的实部和虚部。
- 典型要求：输出阻抗需与标称值一致，且随频率变化稳定。
- 开关速度
- 定义：信号发生器从一种输出状态切换到另一种状态所需的时间，如频率切换时间、幅度切换时间。
- 校准方法：使用示波器或频率计测量状态切换的触发时间。
- 典型要求：通用信号发生器开关速度通常为微秒级，高频信号发生器可能要求纳秒级。
- 温度稳定性
- 定义：输出信号参数（如频率、幅度）随温度变化的程度，反映信号发生器的环境适应性。
- 校准方法：在温控箱内改变环境温度，监测信号参数的变化。
- 典型要求：温度稳定性通常需优于±0.1ppm/℃（频率）或±0.05dB/℃（幅度）。
