如何看懂頻譜分析儀電平測量精度指標(biāo)？

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電平測量精確度（準(zhǔn)確度）和測量不確定度是選擇頻譜分析儀的一個(gè)重要指標(biāo)。這些指標(biāo)在儀器自帶的指標(biāo)手冊中都會有詳細(xì)的描述，但是大家真的都能讀懂嗎？下面安泰頻譜儀維修中心分享關(guān)于電平準(zhǔn)確度指標(biāo)的正確描述方法和限定條件。

【指標(biāo)手冊常用術(shù)語符號 】

限值符號：誤差或不確定度數(shù)值之前的符號，正負(fù)號(±)等價(jià)于誤差值取絕對值后小于等于號(≤)，基本等價(jià)于小于號(<)，例如： x：±1dB 基本等價(jià)于 |x|<1dB

標(biāo)準(zhǔn)偏差：是計(jì)算不確定度時(shí)的輸入誤差項(xiàng)，通常用字母σ代表

指標(biāo)值(specification)：置信度99%以上，>3σ

不確定度(Uncertainty)：置信度95%，1.96σ

典型值(typical)：置信度約為80%

標(biāo)稱值(Nominal)：不是統(tǒng)計(jì)值，不適用置信度

測量值(measured)：少量樣本的測試值

【電平測量總不確定度-GUM法】

數(shù)據(jù)手冊中各項(xiàng)電平誤差： 頻響誤差σ1 參考頻點(diǎn)絕對功率誤差σ2 衰減器切換誤差σ3 帶寬切換誤差σ4

標(biāo)準(zhǔn)不確定度： u = SQRT(σ1^2+σ2^2+σ3^2+σ4^2)

擴(kuò)展不確定度(95%置信度，k=1.96) U95 = 1.96*u

【電平測量總不確定度-頻響定義法】

數(shù)據(jù)手冊中電平測量誤差項(xiàng)： 頻響誤差95%不確定度2s 頻響誤差指標(biāo)限值FR 絕對功率誤差指標(biāo)限值A(chǔ)0

總不確定度(95%置信度) U95 = 2s

電平精度指標(biāo)值 L = ±(A0+FR)

【指標(biāo)值vs不確定度】

指標(biāo)值(spec.)是評價(jià)頻譜儀是否合格的法律上的判據(jù)，而95%置信度的總不確定度，通常僅作參考，不作為判據(jù)。

各廠家頻譜儀指標(biāo)手冊中的95%置信度的總不確定度，定義方法完全不同，采用的限定測試條件差異很大，按照算法和實(shí)際量值分析，采用頻響定義法的電平精度指標(biāo)值，與GUM法的95%置信度總不確定度近似。

無論GUM法還是頻響法，頻響指標(biāo)是電平測量總不確定度的主要誤差項(xiàng)來源，因此，采用頻響指標(biāo)作為衡量頻譜儀電平測量精確度的依據(jù)是非常合適的。

如果標(biāo)書按照頻響法定義總不確定度指標(biāo)，那么原本官方指標(biāo)手冊中GUM法定義的SA1，需要經(jīng)過計(jì)算獲取頻響定義法的指標(biāo)數(shù)據(jù)。

例如，SA1，3.6GHz以下頻響法不確定度：

1、查表獲得頻響誤差σ1=0.1dB

2、95%不確定度U95=1.96*σ1=0.196dB

3、指標(biāo)值spec = 3*σ1 +0.2= 0.5dB

SA1，40GHz頻響法不確定度：

1、查表獲得頻響誤差σ1=0.83dB

2、95%不確定度U95=1.96*σ1=1.63dB

指標(biāo)值spec = 3*σ1 +0.2= 2.7dB

此時(shí)頻響法的指標(biāo)值與GUM法的U95近似

【總結(jié)】

根據(jù)以上分析，頻譜儀頻響的指標(biāo)值基本上是接近的，不同廠家不同型號頻譜儀的“不確定度”指標(biāo)定義差異巨大，測試條件和算法不存在一致性。因此，為保證標(biāo)書中規(guī)定的指標(biāo)限值普遍適用，頻響指標(biāo)值作為電平準(zhǔn)確度評估限值是合適的，否則廠家應(yīng)標(biāo)時(shí)會進(jìn)行諸多非官方計(jì)算和解釋。

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