波形監(jiān)視器校準(zhǔn)規(guī)范解析

劉 雷，韓 東，陳 鵬，霍永剛

（北京泰瑞特檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司，北京 100015）

0 引 言

波形監(jiān)視器是廣播電視系統(tǒng)用于監(jiān)視電視傳輸質(zhì)量和測(cè)量電視視頻通道各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的儀器。為了保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，必須定期對(duì)波形監(jiān)視器進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn)?！恫ㄐ伪O(jiān)視器檢定規(guī)程》（JJG 120—1990）已經(jīng)執(zhí)行了近20年，規(guī)程內(nèi)規(guī)定的一些技術(shù)指標(biāo)和校準(zhǔn)方法已經(jīng)不再適用于當(dāng)今行業(yè)內(nèi)使用的波形監(jiān)視器。因此，根據(jù)工業(yè)和信息化部2016年國(guó)家計(jì)量技術(shù)法規(guī)文件制修訂計(jì)劃，由中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三研究所和中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院對(duì)《波形監(jiān)視器檢定規(guī)程》（JJG 120—1990）進(jìn)行了修訂。由于波形監(jiān)視器只是一種工作計(jì)量器具，型號(hào)很多，技術(shù)要求和技術(shù)指標(biāo)也不盡相同，在技術(shù)法規(guī)中很難給出統(tǒng)一的測(cè)量項(xiàng)目要求和合格判定要求，并且針對(duì)該類儀器，無法確定固定的檢定周期，因此校準(zhǔn)規(guī)范更適合該類儀器，修訂后更改為國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范《波形監(jiān)視器校準(zhǔn)規(guī)范》。《波形監(jiān)視器校準(zhǔn)規(guī)范》（JJF 1898—2021）已于2021年2月23日發(fā)布，2021年8月23日實(shí)施[1-2]。

1 新版校準(zhǔn)規(guī)范較老版規(guī)程之間的主要差異

《波形監(jiān)視器檢定規(guī)程》（JJG 120—1990）是針對(duì)當(dāng)時(shí)行業(yè)內(nèi)使用的波形監(jiān)視器編寫的。由于波形監(jiān)視器發(fā)展較快，功能和性能都較以前有了很大變化，因此這次修訂在校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法上都有所調(diào)整，包括規(guī)范化重命名了校準(zhǔn)項(xiàng)目名稱，刪除一些不必要的校準(zhǔn)項(xiàng)目，并增加了分量串行接口（Serial Digital Interface，SDI）的眼圖幅度、眼圖抖動(dòng)的校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法，使其適用于目前波形監(jiān)視器的校準(zhǔn)要求。

1.1 范圍和概述

《波形監(jiān)視器校準(zhǔn)規(guī)范》（JJF 1898—2021）相對(duì)于《波形監(jiān)視器檢定規(guī)程》（JJG 120—1990）在范圍上增加了帶有SDI信號(hào)測(cè)量功能的波形監(jiān)視器，并增加了它的概述：數(shù)字波形監(jiān)視器用于數(shù)字分量串行接口（SDI）信號(hào)的波形顯示和測(cè)量。具有代表性的儀器就是美國(guó)泰克公司的WFM8300、WFM7120等數(shù)字波形監(jiān)視器。

1.2 計(jì)量特性

《波形監(jiān)視器校準(zhǔn)規(guī)范》（JJF 1898—2021）相對(duì)于《波形監(jiān)視器檢定規(guī)程》（JJG 120—1990）刪除了掃描時(shí)間和線性、掃描擴(kuò)展時(shí)間和線性項(xiàng)目的計(jì)量特性，增加了校準(zhǔn)信號(hào)的頻率的最大允許誤差、增益調(diào)整范圍、輸入/輸出增益比、濾波器特性、線性波形失真、非線性波形失真、掃描時(shí)間誤差、回波損耗以及SDI眼圖測(cè)量項(xiàng)目的計(jì)量特性，并將方波校準(zhǔn)信號(hào)的幅度最大允許誤差由原來的“±0.2%”改為“±1%”，“電壓滿刻度最大允許誤差”由原來的“±0.3%”改為“±1%”，“幅頻特性”由原來的“50 kHz～5 MHz±0.5%；5～10 MHz+0.5%～-5%?！备?2%～2%“50 kHz≤f≤6 MHz（-5%～2%；6 MHz< f≤10 MHz）”。

1.3 校準(zhǔn)條件

《波形監(jiān)視器校準(zhǔn)規(guī)范》（JJF 1898—2021）相對(duì)于《波形監(jiān)視器檢定規(guī)程》（JJG 120—1990）刪除了低頻正弦信號(hào)發(fā)生器、時(shí)標(biāo)信號(hào)發(fā)生器、視頻幅度校準(zhǔn)裝置、測(cè)試示波器、數(shù)字電壓表、非線性失真分析儀、毫瓦功率計(jì)、反射損耗橋、標(biāo)準(zhǔn)固定衰減器、斬波器以及1號(hào)干電池等檢定用設(shè)備，增加了視頻分析儀、方波信號(hào)發(fā)生器、功率計(jì)、頻率計(jì)、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀以及網(wǎng)絡(luò)分析儀反射測(cè)量校準(zhǔn)件校準(zhǔn)所用儀器，并在電視信號(hào)發(fā)生器的技術(shù)要求中增加了視頻失真技術(shù)指標(biāo)和SDI眼圖技術(shù)指標(biāo)，將正弦信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率由原來的“50 kHz～20 MHz”改為“20 kHz～20 MHz”，并增加正弦波幅度和頻率的分辨力等技術(shù)指標(biāo)。

1.4 校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

《波形監(jiān)視器校準(zhǔn)規(guī)范》（JJF 1898—2021）相對(duì)于《波形監(jiān)視器檢定規(guī)程》（JJG 120—1990）刪除了位移線性誤差、輔助視頻輸入與視頻輸入A的增益比、共模抑制比、輔助視頻輸入幅頻特性、微分濾波器特性、場(chǎng)時(shí)間波形失真、短時(shí)間波形失真、過沖失真及掃描線性的檢查等校準(zhǔn)項(xiàng)目，修正且完善了方波校準(zhǔn)信號(hào)、電壓滿刻度、增益調(diào)整范圍、輸入/輸出增益比、幅頻特性、線性波形失真、非線性波形失真、掃描時(shí)間誤差及回波損耗等項(xiàng)目的校準(zhǔn)方法，尤其增加了分量串行接口（SDI）的眼圖幅度、眼圖抖動(dòng)的校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法。

1.5 附 錄

《波形監(jiān)視器校準(zhǔn)規(guī)范》（JJF 1898—2021）相對(duì)于《波形監(jiān)視器檢定規(guī)程》（JJG 120—1990）刪除了微分增益和微分相位失真的檢定方法，對(duì)原始記錄的表格進(jìn)行了重新編制，增加了校準(zhǔn)證書表格和測(cè)量不確定度評(píng)定舉例。

2 數(shù)字波形監(jiān)視器校準(zhǔn)實(shí)例

隨著數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展，模擬波形監(jiān)視器逐漸被數(shù)字波形監(jiān)視器所取代。為了滿足校準(zhǔn)需求，《波形監(jiān)視器校準(zhǔn)規(guī)范》（JJF 1898—2021）增加了數(shù)字波形監(jiān)視器的校準(zhǔn)。美國(guó)泰克公司的WFM8300波形監(jiān)視器是目前比較常見的數(shù)字波形監(jiān)視器，主要用于分量串行接口（SDI）視頻信號(hào)的監(jiān)測(cè)，廣泛應(yīng)用在廣播電視行業(yè)。本文以WFM8300波形監(jiān)視器為例，概述數(shù)字波形監(jiān)視器的校準(zhǔn)方法?！恫ㄐ伪O(jiān)視器校準(zhǔn)規(guī)范》（JJF 1898—2021）中，數(shù)字波形監(jiān)視器的校準(zhǔn)主要有眼圖幅度和眼圖抖動(dòng)兩個(gè)校準(zhǔn)項(xiàng)目。這里選用美國(guó)泰克公司的TG2000信號(hào)發(fā)生器平臺(tái)作為標(biāo)準(zhǔn)儀器，對(duì)這兩個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行校準(zhǔn)。

2.1 TG2000信號(hào)發(fā)生器平臺(tái)

TG2000信號(hào)發(fā)生器平臺(tái)是美國(guó)泰克公司生產(chǎn)的電視信號(hào)發(fā)生器，具有AVG，DVG，HDVG等模塊，分別用來發(fā)送標(biāo)清模擬復(fù)合（Composite Video Broadcast Signal，CVBS）視頻測(cè)試信號(hào)、標(biāo)清數(shù)字分量串行接口（SD-SDI）的視頻信號(hào)和高清數(shù)字分量串行接口（HD-SDI）。TG2000信號(hào)發(fā)生器平臺(tái)具有高指標(biāo)、高穩(wěn)定性及可編程等特點(diǎn)，在視頻相關(guān)測(cè)試和計(jì)量實(shí)驗(yàn)中得到廣泛使用[3-4]。

數(shù)字波形監(jiān)視器的校準(zhǔn)主要用到TG2000信號(hào)發(fā)生器平臺(tái)的DVG和HDVG模塊。DVG模塊和HDVG模塊產(chǎn)生的標(biāo)清和高清信號(hào)可以對(duì)數(shù)字波形監(jiān)視器的各項(xiàng)功能進(jìn)行檢查和驗(yàn)證。其中，DVG模塊產(chǎn)生的SD-SDI測(cè)試信號(hào)，支持手動(dòng)設(shè)置眼圖幅度和抖動(dòng)參數(shù)。利用這一功能，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字波形監(jiān)視器的眼圖幅度和抖動(dòng)的校準(zhǔn)[5-6]。

2.2 校準(zhǔn)方法

儀器連接方式如圖1所示，將TG2000信號(hào)發(fā)生器平臺(tái)的DVG模塊的信號(hào)輸出端與WFM8300數(shù)字波形監(jiān)視器的SDI信號(hào)輸入端相連。

圖1 數(shù)字波形監(jiān)視器校準(zhǔn)連接圖

打開WFM8300數(shù)字波形監(jiān)視器的眼圖測(cè)量功能，TG2000信號(hào)發(fā)生器平臺(tái)發(fā)送彩條測(cè)試信號(hào)，界面如圖2所示。點(diǎn)擊“Module Parameters”按鍵，進(jìn)入模塊參數(shù)設(shè)置菜單。在該菜單中點(diǎn)擊“SDI”按鍵，進(jìn)入SDI參數(shù)設(shè)置菜單，界面如圖3所示。菜單中，“Ampl”為眼圖幅度參數(shù)，默認(rèn)為100%，對(duì)應(yīng)眼圖幅度為800 mV，最大可設(shè)置為115%，對(duì)應(yīng)眼圖幅度為920 mV；菜單中“Jitter Ampl”為抖動(dòng)參數(shù)，設(shè)置范圍為0～15 ns。通過設(shè)置“Ampl”和“Jitter Ampl”參數(shù)，對(duì)WFM8300數(shù)字波形監(jiān)視器的眼圖幅度和抖動(dòng)進(jìn)行校準(zhǔn)。

圖2 TG2000信號(hào)發(fā)生器平臺(tái)的信號(hào)選擇菜單

圖3 TG2000信號(hào)發(fā)生器平臺(tái)SDI參數(shù)設(shè)置菜單

2.3 校準(zhǔn)結(jié)果

這里分別選取560 mV，640 mV，720 mV，800 mV，880 mV，920 mV和1 ns，2 ns，5 ns，8 ns，10 ns，15 ns校準(zhǔn)點(diǎn)，分別對(duì)WFM8300數(shù)字波形監(jiān)視器的眼圖幅度和抖動(dòng)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)果如表1和表2所示。

表1 眼圖幅度校準(zhǔn)結(jié)果

表2 眼圖抖動(dòng)校準(zhǔn)結(jié)果

3 結(jié) 語(yǔ)

《波形監(jiān)視器校準(zhǔn)規(guī)范》（JJF 1898—2021）根據(jù)目前行業(yè)內(nèi)使用的波形監(jiān)視器的技術(shù)特點(diǎn)和使用要求，對(duì)《波形監(jiān)視器檢定規(guī)程》（JJG 120—1990）的范圍、計(jì)量特性、校準(zhǔn)條件、校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法、附錄都進(jìn)行修改，滿足了當(dāng)前電視波形監(jiān)視器的計(jì)量要求，尤其是增加了數(shù)字波形監(jiān)視器的校準(zhǔn)方法，為數(shù)字波形監(jiān)視器的校準(zhǔn)提供了技術(shù)支撐。