低調(diào)制指數(shù)頻偏測(cè)量方法

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1. 引言

MG3692B型信號(hào)發(fā)生器的

調(diào)頻功能（FM）能夠產(chǎn)生頻偏4種頻率調(diào)制模式，8MHz速率時(shí)頻率偏移可達(dá)10 MHz；100Hz 速率時(shí)頻率偏移可達(dá)100 MHz，對(duì)于這種大頻偏的測(cè)量用普通頻偏測(cè)量?jī)x是無(wú)法進(jìn)行測(cè)量的，通常的解決方案是采用混頻器或下變頻器將載波信號(hào)頻率變換為低頻段，使頻率處在頻偏測(cè)量?jī)x接收的頻率范圍來(lái)測(cè)量，然后將頻偏測(cè)量?jī)x測(cè)量的頻偏值乘以變頻系數(shù)即為實(shí)際的頻偏值；另外一種方案為采用頻譜分析儀測(cè)量，適用與大頻偏和低調(diào)制指數(shù)（mF＜1時(shí)頻偏測(cè)量）。

2. 低調(diào)制指數(shù)頻偏頻譜儀測(cè)量法的基本原理

用頻譜分析儀測(cè)量調(diào)頻頻偏，當(dāng)mF＞1時(shí)，采用貝塞爾零示法；當(dāng)mF＜1時(shí)，貝塞爾零示值在頻譜分析儀上觀測(cè)比較困難，而采用窄帶近似法測(cè)量頻率偏移，稱為

△F=fm×10-（A-6）/20 ［kHz］

式中△F-頻譜分析儀頻偏測(cè)量值，單位kHz；

fm-調(diào)制信號(hào)頻率或調(diào)制速率，單位kHz，可用頻率計(jì)數(shù)器準(zhǔn)確測(cè)的；

A- 載波幅度A1與第一對(duì)頻帶幅度平均值A(chǔ)2之差，單位dB。

3. 頻譜分析儀及頻率計(jì)數(shù)器要求

頻率帶寬帶寬：覆蓋待測(cè)調(diào)頻信號(hào) ；

分辨帶寬：優(yōu)于30Hz，或視最小頻偏而定；

幅度測(cè)量范圍或動(dòng)態(tài)范圍：-120dB；

幅度測(cè)量允許極限誤差：-60dB 以上，±0.3dB；

頻率計(jì)數(shù)器測(cè)量范圍：10Hz～300MHz；

頻率測(cè)量準(zhǔn)確度：±（0.1%～0.01%）。

4. 實(shí)測(cè)結(jié)果

根據(jù)低調(diào)制指數(shù)頻偏頻譜分析儀測(cè)量原理及計(jì)算公式，由頻譜分析儀測(cè)量的頻偏測(cè)量值與調(diào)制度儀測(cè)量結(jié)果如下表：

MG3692B信號(hào)發(fā)生器電平輸出幅度0dBm，載波頻率1GHz，調(diào)制頻率100kHz。

由表中數(shù)據(jù)分析比較可以說(shuō)明，當(dāng)調(diào)制指數(shù)mF≤0.5時(shí),用頻譜分析儀測(cè)量的結(jié)果比用調(diào)制度儀測(cè)量的結(jié)果更接近設(shè)置值； mF＞0.5時(shí), 用調(diào)制度儀測(cè)量的結(jié)果比用頻譜分析儀測(cè)量的結(jié)果更接近設(shè)置值。因此，頻譜分析儀的CFSR法適用于低調(diào)制指數(shù)的頻偏測(cè)量。

5 不確定度分析（簡(jiǎn)評(píng)）

由頻譜分析儀CFSR的定義或遵循的原則，建立的低調(diào)制指數(shù)調(diào)頻信號(hào)頻偏測(cè)量的數(shù)學(xué)模型：

△F=fm×10-（A-6）/20 ［kHz］

有兩個(gè)輸入量直接影響頻偏的測(cè)量準(zhǔn)確性，即調(diào)制頻率fm和載波幅度與邊帶幅度的差值A(chǔ)。△F標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc（△F）由下式計(jì)算：

式中：c1為靈敏系數(shù)，c1=10-（A-6）/20

C2為靈敏系數(shù)，c2= -（fm×ln10×10-（A-6）/20）/20，（kHz）

uc（A）為幅度的差值A(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

uc（fm）調(diào)制頻率fm的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，（kHz）

在本次測(cè)量方案中，fm測(cè)量準(zhǔn)確度相對(duì)而言較高，對(duì)△F的測(cè)量結(jié)果的影響小，在分析評(píng)定△F不確定度時(shí)可以忽略不計(jì)，即有uc（△F）= c2uc（A）。經(jīng)實(shí)際計(jì)算（過(guò)程略），△F測(cè)量不確定度為U=4%（k=2）；能夠滿足MG3692B信號(hào)發(fā)生器頻偏測(cè)量的需要，其基本指標(biāo)為：fm=100kHz，±10%。

6. 結(jié)束語(yǔ)

微波合成信號(hào)發(fā)生器調(diào)頻功能，載波信號(hào)頻率范圍寬，調(diào)制速率達(dá)10MHz，頻率偏移達(dá)100MHz，用普通的調(diào)制度儀不能滿足測(cè)試需要，應(yīng)根據(jù)不同的載波頻率，調(diào)制速率和頻偏大小，選擇不同的測(cè)量方法和測(cè)量系統(tǒng)。對(duì)于200kHz以下調(diào)制速率，400kHz頻率偏移，調(diào)制指數(shù)mF大于0.5，1GHz以下的調(diào)頻信號(hào)，選擇調(diào)制度測(cè)量?jī)x可以獲得較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果；高調(diào)制速率、大頻偏、微波頻段載波調(diào)頻信號(hào)，適合選用下變頻法；低調(diào)制指數(shù)、高調(diào)制速率調(diào)頻信號(hào)，選擇頻譜分析儀CFSR法，可以使測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)單，又能夠獲得較好的測(cè)量結(jié)果。