JJF 1128-2004 矢量信号分析仪校准规范

汀盯释

中华人民共和国国家计量技术规范

工万F1128-2004

矢量信号分析仪校准规范

CalibrationSpecificationforVectorSignalAnalyzers

2004一09一21发布2004一12一21实施

国家质量监督检验检疫总局发布

工1F1128-2004

矢量信号分析仪校准规范.。.心.。.。.尹洲.。。。。心.心、

JJF1128-2004

CalibrationSpecificationfor

七.‘，.‘，.‘，.‘，.‘，.‘，.‘，.‘，.‘，.‘，.‘，.‘，.‘，.‘，

VectorSignalAnalyzers

本规范经国家质量监督检验检疫总局于2004年09月21日批准，并自

2004年12月21日起施行。

归口单位:全国无线电计量技术委员会

起草单位:信息产业部电子601计量站

本规范由归口单位负责解释

JJF1128-2004

本规范主要起草人:

谢少锋(信息产业部电子601计量站)

梁琼祟(信息产业部电子601计量站)

参加起草人:

杨桥新(信息产业部电子601计量站)

JJF1128-2004

目录

1范围··························································································……(1)

2引用文献····················································································……(1)

3术语和定义·················································································……(1)

3.1互调失真·················································································……(1)

3.2矢量坐标图······························。···············································……(1)

3.3误差矢量·················································································……(1)

3.4误差矢量幅度······。····································································……(1)

3.5矢量幅度误差···········································································……(1)

3.6相位误差·················································································……(2)

3.71/Q原点偏移···········································································……(2)

3.8频率偏移·················································································……(2)

4概述··························································································……(2)

5计量特性····················································································……(2)

6校准条件····················································································……(3)

6.1环境条件·················································································……(3)

6.2校准用标准器及其他设备··········。·····························。···········。·······……(4)

6.3其他要求·················································································……(5)

7校准项目和校准方法·(5)

7.1工作正常性检查·····································································。··……(5)

7.2矢量信号测量功能的检查···············································..···········……(6)

7.31/Q信号测量功能的检查·····························································一(6)

7.4频率测量示值的校准··································································……(6)

7.5载波幅度测量示值的校准····························································……(7)

7.6载波幅度测量非线性的校准·························································……(8)

7.7双通道测量不一致性的校准·························································……(9)

7.8输人通道互调失真的校准····························································……(10)

7.9输人通道谐波失真的校准····························································……(10)

7.10输入通道内部噪声的校准·························································……(11)

7.11源到通道串扰的校准·································································。…(11)

7.12通道间串扰的校准··································································……(12)

7.13输人口回波损耗的校准·························································。··……(12)

7.14源输出口回波损耗的校准·························································……(13)

7.15信号源输出幅度的校准····························································……(13)

7.16信号源谐波失真的校准···································，························……(13)

7.17测量通道相位噪声的校准································……，’’·············。··……(14)

I

JJF1128-2004

7.18数字量测量示值的校准····························································……(14)

8校准结果的表达·····。·····································································……(15)

9复校时间间隔··············································································……(16)

附录A矢量信号分析仪校准记录格式·(17)

附录B主要项目校准不确定度分析实例·············································……(26)

JJF1128-1004

矢量信号分析仪校准规范

范围

本规范适用于各型矢量信号分析仪的校准，也适用于数字通信综合测试仪接收机部

分的校准。

2引用文献

"MeasuringWaveformQuality,Code-DomainPower,TimeOffsetandPhaseOffsetofCDMA

Signal"，IEEEInstrumentationandMeasurementTechnologyConference,Brussels,BegiumI

June4一6,19960

"OperationManualofModel89441AVectorSignalGenerator"，19970

《计量测试技术手册》，第8卷电子学，中国计量出版社，19970

3术语和定义

3.1互调失真(intermodulationdistortion):当两个频率分量以上的合成信号通过非线性

网络后，在其输出信号中除了原有各频率分量及其相应的各谐波分量外，还会产生各频

率分量的诸次和、差频分量，这种因相互调制产生组合频率成分而引起的失真，称为互

调失真。

3.2矢量坐标图((vectordiagram):在坐标平面(IIQ平面)上用相应的点表示经数字

调制后的矢量信号的瞬时值称之为坐标图(或状态图)，如图1。一个平面代表一个状

态，每点代表一个矢量。不同矢量代表逻辑量"0”或“1"。由于RF放大器的非线性

与噪声，传输通道的干扰与衰落等，使得矢量的幅度与相位产生变化，因此测量到的矢

量与参考矢量并不一样，如图2所示。

今Q

测量矢量

参考护矢、量、龟误差矢量

图1矢量坐标图图2误差矢量图

3.3误差矢量(errorvector):等于测量到的矢量与参考矢量的矢量差。

3.4误差矢量幅度(errorvectormagnitude,EVM):等于误差矢量的幅度。通常表示为

对参考矢量峰值的百分比。

3.5矢量幅度误差(vectormagnitudeerror):等于测量到的矢量的幅度与参考矢量的幅

度之差。通常表示为对参考矢量峰值的百分比。

1

JJF1125-2004

3.6相位误差(phaseerror):等于测量到的矢量相角与参考矢量相角之差。

3.7IIQ原点偏移(IIQoriginoffset):等于测量到的IIQ的原点与参考IIQ的原点之

差。通常表示为对参考矢量峰值比的对数的二十倍，即分贝单位。

3.8频率偏移(frequencyerror):等于测量到的矢量的瞬时频率与参考矢量的瞬时频率

之差。

测量以上参数时，矢量信号分析仪把测得的每个矢量与参考信号的对应矢量逐一比

较，求出差值。参考信号由分析仪根据被测信号码型自动产生，是个统计量。测量结果

显示的是多次测量结果的平均值。

4概述

矢量信号分析仪主要由以下几部分组成:量程控制，ADC,Il口分离及滤波，取样

存储，数字解调，……等。其中“数字解调”和“IIQ分离滤波”是矢量信号分析仪有

别于模拟分析仪的主要部分。现时的通信制式及调制方式很多，常见数字通讯制式有:

CDMA,NADC,GSM等。此外还有数字视频，数字音频广播制式等。常见的调制方式

有:BPSK,QPSK,8PSK,16QAM,256QAM,9PRS,25PRS,49PRS,81PRS等。

矢量信号分析仪是用来测量矢量信号，特别指数字调制信号的各种参数的。主要应

用于数字称动通信、卫星通信、数字音视频、无线LAN及局域多点分配服务(LMDS)

等产品的初始设计、仿真及最后的硬件样机的设计与调试等。矢量信号分析仪使用不同

的解调器对不同制式信号进行分析。有些矢量信号分析仪还自带有数字调制信号源。

除了数字解调功能外，常见的矢量信号分析仪在功能和使用方法上与频谱分析仪有

很多相同之处，校准方法可以相互参考。

5计f特性

表1列出被校矢量信号分析仪的计量特性。

表1计，特性

序号项目测量范围允许误差限[a,]

1频率测量1Hz一4GHz士1.0x10一7

2载波幅度测量(+20-一110)dB.土1.OdB

(0-一80)dBm:0.25dB

3载波幅度测量非线性

(一80-一110)dBmt0.35dB

幅度:土0.15dB

4双通道测量不一致性(+10-一30)dBm

相位:士2-

双音三阶互调，蕊1MHz蕊一75dBc

5输人通道互调失真

双音三阶互调，>1MHz簇一78dBc

6输人通道谐波失真落一75dBc

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表1(续)

序号项目测量范围允许误差限〔ftu

(1一40)kHz‘一131dBm/Hz

(0.04一10)MHz‘一144dBm/Hz

7输人通道内部噪声

(10一1000)MHz(一160dBm/Hz

(100()一4000)MHz蕊一160dBm/Hz

8串扰输人电平:20dBm石一135dBc

9输人口回波损耗输人阻抗5052‘一25dB

10源输出口回波损耗输人阻抗5012(一20dB

11信号源输出幅度(20-一110)dBm土1dB

12信号源谐波失真落一40dB

偏移频率:100Hz‘一87dBc/Hz

偏移频率:1kHz(一107dBc/Hz

13测量通道相位噪声

偏移频率:lOkHz鉴一120dBc/Hz

偏移频率:l00kHz‘一117dBc/Hz

频率跨度:疾l00kHzX0.5%RMS

14误差矢量幅度测量频率跨度:乓1MHzX1.0%RMS

频率跨度:>1MHz‘2.0%RMS

频率跨度:‘l00kHz‘0.5%RMS

15矢量幅度误差测量频率跨度:城1MHz(1.0%RMS

频率跨度:》1MHzg2.0%RMS

频率跨度:‘l00kHz(0.30RMS

16相位误差测量频率跨度:‘1MHz‘0.50RMS

频率跨度:>1MHz‘1.00RMS

17IIQ原点偏移测量咬一55dBRMS

18频率偏移测量(IOHzRMS

6校准条件

6.1环境条件

a)环境温度:(23土5)9C;

b)相对湿度:<80%;

c)大气压强:(86一106)kPa;

d)供电电压:(220士22)V,(50士1)Hz

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e)其他:周围应无影响标准和被校准仪器正常工作的机械振动和电磁干扰。

6.2校准用标准器及其他设备

校准用标准器见表2，校准用其他设备见表30

表2校准用标准器

序号标准设备名称性能指标测量范围极限误差〔Ail

1高稳晶体振荡器输出频率IOMH.士1.10-1

频率测量0.15MHz一4GHz土1x10一fi

2测量接收机

电平测量(+20-一110)dBmt(0.2一0.5)dB

频率测量1Hz-4GHz士1x10一s

电平测量(+20-一110)dBmt(0.5一1.0)dB

频率跨度:‘l00kHz蕊0.3%RMS

误差矢量幅度测量频率跨度:‘1MHzX0.5%aRMS

频率跨度:>1MHzX1.0%aRMS

频率跨度:鉴l00kHzX0.3%RMS

3矢量信号分析仪矢量幅度误差测量频率跨度:蛋1MHz(0.5%RMS

频率跨度:>IMHz;<_1.0%RMS

频率跨度:鉴100kHz蕊0.170RMS

相位误差测量频率跨度:城1MHz(0.340RMS

频率跨度:>lMHz(0.570RMS

I!Q原点偏移测量(一60dBRMS

频率偏移测量鉴1HzRMS

输出频率lOkHz-4GHz士1.10-1

士1dB;

输出电平(+20-一110)dBm

分辨力:O.O1dB

能产生稳定的数字调制

数字调制

信号

4数字信号发生器

有稳定的IIQ信号输

IIQ信号

出

谐波失真鉴一30dBc

非谐波失真蕊一70dBc

外时基输人10MHZ

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表2(续)

表3校准用其他设备

序号设备名称性能指标测量范围极限误差L}}I

截止频率大于基波，小于谐波

1低通滤波器

带外抑制)50dB

频率DC一100MHz

2功率分配器

不对称性s0.2dB

「注1〕由于校准不判定合格与否，被校仪器的允许误差和标准器的极限误差仅供参考。

6.3其他要求

仪器送校时应附有全部附件和使用说明书。复校时还应附上次的校准证书:

被校仪器应能正常工作(如:开机自检通过);

被校仪器有明晰的型号，产品编号等惟一性标识。

7校准项目和校准方法

7.1工作正常性检查

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叭靠认1外观检查

被校仪器应结构完整，无影响工作的机械损伤。各开关、旋钮和按键等应灵活可

2正常性检查

接通电源，被校矢量信号分析仪自动开始自检。自检通过后，正常工作应显示初始

状态或上次关机前所设状态。如未能通过自检，应记录被校仪器显示的错误信息，并尽

快关机，分析原因。

7.2矢量信号测量功能的检查

7.2.1仪器连接如图3所示。

IOMHZ输入

数字信号被校失量

发生器信号分析仪

图3矢量信号测量功能的检查

7.2.2置数字信号发生器的输出频率为935MHz(或其他频率)，电平为OdBm，信号格

式为CDMA(GSM,NADC或其他格式)。

7.2.3置被校矢量信号分析仪为射频数字信号解调状态，通信制式和中心频率与数字

信号发生器相同，频率跨度不限。置触发为“随机”，“内部源”，“第一通道‘，，“延时

1ms"o

7.2.4当被校矢量信号分析仪被设置为不同的显示方式时，显示的图形应与说明书指

明的图形相同。可能的显示方式如下:

星座图(PolarIQConstellation);

眼图(EyeDiagram)o

7.311Q信号测量功能的检查

7.3.1仪器连接如图4所示。

1OMHz输入

CHI

数字信号被校矢量

发生器CH2信号分析仪

图411Q信号测量功能的检查

7.3.2置数字信号发生器为IIQ信号输出状态。

7.3.3置被校矢量信号分析仪为11Q信号测量模式，两个通道选择相同的参数设置。

7.3.4按说明书指引操作被校矢量信号分析仪，显示合适的图形(如眼图和星座图)

或数字作为检查对象，以确认是否与预期的图形或数字相符。

7.4频率测量示值的校准[ttzl

6

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7.4.1仪器连接如图5所示。

图5频率测量示值的校准

7.4.2置数字信号发生器输出电平为OdBm，按附录A表A.4“标准频率值”一栏设置

输出频率fo

7.4.3置被校仪器为频率测量状态，分辨率按指标要求设置。如果指标未标明，应置

于尽可能高的分辨率的状态。

7.4.4在读被校仪器上，用适当的方法(例如，计数器功能，或频标峰值寻找功能)，

获得频率读数值f，记于表A.4o

7.4.5按式(1)计算频率测量示值相对误差So

(f一fl)

占=(1)

fo

【注2〕带有内部时基输出的被校矢量信号分析仪，可按JJG180-2002《电子测量仪器内石英晶

体振荡器检定规程》校准其内部时基。

【注3」如果数字信号发生器的输出频率的允许误差限比被校仪器的频率允许误差限低一个数量

级及以上时，可以不使用高稳定晶体振荡器。

7.5载波幅度测量示值的校准[dal

7.5.1仪器连接如图6所示。

7.5.2将1与3相连。置数字信号发生器为纯载波状态，并按附录A表A.5“频率”和

“信号电平”各栏的要求设置其载波频率和输出电平。

7.5.3置被校仪器为幅度测量状态，并按附录A表A.5“输人阻抗”、“频率”和“量

程”各栏的要求设置其输人阻抗、中心频率和量程。选用适当方式(如频标的峰值寻找

功能)读出信号电平值，即为幅度测量示值尸。

输入

IOMHz

卜-

被校矢量

数字信号

发生器CH2信号分析仪

功率传感器卜一月测量接收机

二校准输入阻抗为1Md3的通道时，接上50n通过式负载。

图6载波幅度测量示值的校准

7.5.4将1与2相连。不改变数字信号发生器的状态，适当操作测量接收机〔M51，以测

工rF1128-2004

量数字信号发生器的载波电平，即为幅度测量标准值Po，记于表A.5中。

7.5.5按式(2)计算幅度测量示值相对误差80

(2)

7.5.6对表A.5中的每个校准点，重复7.5.2一7.5.5,

7.5.7被校仪器有第2通道、独立RF通道或更多通道时，重复7.5.2一7.5.6操作

;注4]可以用射频功率计加射频衰减器代替测量接收机校准幅度测量示值。步骤如下:

a)仪器连接如图7所示。

关校滩输人阻抗为1Mn的通道时，接t5052通过式负载

图7载波幅度测量示值的校准

动先复现标准电平Po:将1与2相连，置步进衰减器的衰减量为Acods，(例如

20dB)。按校准要求设置数字信号发生器的输出频率(例如9.876MHz)，并调整其输出

电平(例如20dBm)使功率计有合适的读数P(Odnm)(例如OdBm)。若置衰减器的衰减量

为A，所复现的标准电平值P。按式(3)计算。

(3)

c)将1与3相连。置被校仪器为幅度测量状态，按校准要求设置其输人阻抗、中

心频率和量程。调整衰减器的衰减量，使信号电平满足校准点的“标准电平值Po”要

求，记录被校仪器的幅度测量示值尸。

d)按式(4)计算幅度测量示值相对误差So

(4)

e)更换频率，重复b)一d)，直到完成所有校准。

l)被校仪器有第2通道、独立RF通道或更多通道时，重复b)一e)操作。

{注5]由于被校矢量信号分析仪使用选频方式测量载波幅度，测量接收机应设置为选频测量方

式，否则应考虑两种测量方式不同所引入的附加误差。这种误差王要由于信号的诺波引起。

7.6载波幅度测量非线性的校准〔S6-i

7.6.1按7.4.1一7.4.4步骤操作，测量点按附录A表A.6选取，量程置为OdBm,测量

结果记于表A.6中。

7.6.2按式(5)计算载波幅度测量非线性NL

(5)

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PCoda)和氏川)分别为数字信号发生器输出OdBm时，被校矢量信号分析仪和测量

接收机的读数;

P和P。分别为数字信号发生器输出不是OdBm的其他值时，被校矢量信号分析仪

和测量接收机的读数。

7.6.3被校仪器有第2通道、独立R1'通道或更多通道时，重复7.6.1一7.6.2操作

「注6]可以用射频衰减器代替测量接收机校准幅度测量非线性。步骤如下:

a)在图8中，将I与2相连。置数字信号发生器输出电平为OdBm,频率按校准要

求设定。

loMIJz输入

卜~被校矢量

数字信号JdBAOdB

发生器步进衰减器CHI信号分析仪

校准输人阻抗为!mn的通道时，接上5052通过式负载。

图8载波幅度测量示值的校准

b)置被校仪器输入量程为OdBm，置衰减器的衰减量为OdB，读出被校仪器示值

尸(0d8)。

c)改变衰减器的衰减量为A，读出被校仪器示值P。按式(6)计算载波幅度测量

非线性ALo

(6)

7.7双通道测量不一致性的校准

7.7.1仪器连接如图9所示。

7.7.2按附录A表A.7一1和表A.7-2置数字信号发生器的载波频率和输出电平。

7.7.3置被校仪器为幅度/相位测量状态，通道1输人量程与信号源的输出电平相同。

读取幅度测量示值P,，相位示值。.，分别记于表A.7一1和表A.7一2中。

数字信号被校矢量

功率分配器

发生器CH2信号分析仪

图9双通道测量不一致性的校准

7.7.4置通道2与通道1完全相同的状态。同样读出通道2示值P21of，分别记于表

A.7一1和表A.7一2中。

7.7.5互换通道1和通道2与功率分配器的连接，重复7.7.3一7.7.4，得读数P',,

9

JJF1128-2004

01,，PZ，v,。

7.7.6按式(7)和式(8)计算双通道幅度测量不一致性MP和相位测量不一致性

几留巾f

‘

。=合「(P,+，、)一(P2+，、):(dB)7尹月1、

。=合I(0,+'P'1)一(02+。:):(。)、t于Jr︸X一夕，、

输入通道互调失真的校准

仪器连接如图10所示。

数字信号

输入1输入

发生器

功率分配器被校矢量

I注81C142信号分析仪

输出

合成信号输入2

IOMH,

发生器「注，1

输出

图10输人通道互调失真的校准

7.8.2将1与2相连，按附录A表A.8分别置合成信号发生器和数字信号发生器的频

率(例如，A=176.543kHz,B=177.530kHz)[tvl，电平均为6dBmo

7.8.3将被校仪器通道1设在载波幅度测量状态，中心频率按附录A表A.8“信号与

互调信号频率”一栏中设定，频率跨度以能分辨和频、差频为宜。细调数字信号发生器

输出电平，使被校仪器指示的两信号的谱线幅度相等，例如OdBmo

7.8.4用频标分别读出信号幅度凡(或PB)和互调信号幅度P，记于表A.8中，并

按式(9)计算互调失真值IM.

(9)

7.8.5被校仪器有第2通道时，将1与3相连，重复7.8.2一7.8.4操作。

〔注7」如果数字信号发生器有独立双通道输出，可不用合成信号发生器。如果数字信号发生器

可在一个输出口输出双频，双电平信号，可不用合成信号发生器和功率分配器。

〔注8]可用定向祸合器代替功率分配器。

【注9]A,B频率值按技术指标选取，或者按二者差值在(1一10)kH:范围选取。

7.9输入通道谐波失真的校准

7.9.1仪器连接如图11所示。

7.9.2将1与2相连，置数字信号发生器的输出电平约OdBm(使被校仪器处于满量程

状态)，按表A.9“信号频率”一栏置其频率。

7.9.3置被校仪器通道1为幅度测量状态，量程为OdBm，中心频率按附录A表A.9

10

.TH1128-2004

数字信号被校矢量

低通滤波器

发生器信号分析仪

图11输人通道谐波失真的校准

“信号频率”或“谐波频率”一栏设置。频率跨度适中。

7.9.4用频标分别读出基波幅度值P。和谐波幅度值P，并按式(10)计算谐波失真

刀刀。

(10)

7.9.5被校仪器有第2通道时，将1与3相连，重复7.9.2一7.9.4操作。有独立RF通

道或更多通道时，用同样的方法校准。

7.10输人通道内部噪声的校准

7.10.1在被校仪器通道1和通道2上都连接上5051负载，如图12所示。

被校矢量