波形监视器校准规范解析

刘 雷，韩 东，陈 鹏，霍永刚

（北京泰瑞特检测技术服务有限责任公司，北京 100015）

0 引 言

波形监视器是广播电视系统用于监视电视传输质量和测量电视视频通道各项技术指标的仪器。为了保证测量结果的准确可靠，必须定期对波形监视器进行计量校准。《波形监视器检定规程》（JJG 120—1990）已经执行了近20年，规程内规定的一些技术指标和校准方法已经不再适用于当今行业内使用的波形监视器。因此，根据工业和信息化部2016年国家计量技术法规文件制修订计划，由中国电子科技集团公司第三研究所和中国计量科学研究院对《波形监视器检定规程》（JJG 120—1990）进行了修订。由于波形监视器只是一种工作计量器具，型号很多，技术要求和技术指标也不尽相同，在技术法规中很难给出统一的测量项目要求和合格判定要求，并且针对该类仪器，无法确定固定的检定周期，因此校准规范更适合该类仪器，修订后更改为国家计量校准规范《波形监视器校准规范》。《波形监视器校准规范》（JJF 1898—2021）已于2021年2月23日发布，2021年8月23日实施[1-2]。

1 新版校准规范较老版规程之间的主要差异

《波形监视器检定规程》（JJG 120—1990）是针对当时行业内使用的波形监视器编写的。由于波形监视器发展较快，功能和性能都较以前有了很大变化，因此这次修订在校准项目和校准方法上都有所调整，包括规范化重命名了校准项目名称，删除一些不必要的校准项目，并增加了分量串行接口（Serial Digital Interface，SDI）的眼图幅度、眼图抖动的校准项目和校准方法，使其适用于目前波形监视器的校准要求。

1.1 范围和概述

《波形监视器校准规范》（JJF 1898—2021）相对于《波形监视器检定规程》（JJG 120—1990）在范围上增加了带有SDI信号测量功能的波形监视器，并增加了它的概述：数字波形监视器用于数字分量串行接口（SDI）信号的波形显示和测量。具有代表性的仪器就是美国泰克公司的WFM8300、WFM7120等数字波形监视器。

1.2 计量特性

《波形监视器校准规范》（JJF 1898—2021）相对于《波形监视器检定规程》（JJG 120—1990）删除了扫描时间和线性、扫描扩展时间和线性项目的计量特性，增加了校准信号的频率的最大允许误差、增益调整范围、输入/输出增益比、滤波器特性、线性波形失真、非线性波形失真、扫描时间误差、回波损耗以及SDI眼图测量项目的计量特性，并将方波校准信号的幅度最大允许误差由原来的“±0.2%”改为“±1%”，“电压满刻度最大允许误差”由原来的“±0.3%”改为“±1%”，“幅频特性”由原来的“50 kHz～5 MHz±0.5%；5～10 MHz+0.5%～-5%。”改-2%～2%“50 kHz≤f≤6 MHz（-5%～2%；6 MHz< f≤10 MHz）”。

1.3 校准条件

《波形监视器校准规范》（JJF 1898—2021）相对于《波形监视器检定规程》（JJG 120—1990）删除了低频正弦信号发生器、时标信号发生器、视频幅度校准装置、测试示波器、数字电压表、非线性失真分析仪、毫瓦功率计、反射损耗桥、标准固定衰减器、斩波器以及1号干电池等检定用设备，增加了视频分析仪、方波信号发生器、功率计、频率计、矢量网络分析仪以及网络分析仪反射测量校准件校准所用仪器，并在电视信号发生器的技术要求中增加了视频失真技术指标和SDI眼图技术指标，将正弦信号发生器的输出频率由原来的“50 kHz～20 MHz”改为“20 kHz～20 MHz”，并增加正弦波幅度和频率的分辨力等技术指标。

1.4 校准项目和校准方法

《波形监视器校准规范》（JJF 1898—2021）相对于《波形监视器检定规程》（JJG 120—1990）删除了位移线性误差、辅助视频输入与视频输入A的增益比、共模抑制比、辅助视频输入幅频特性、微分滤波器特性、场时间波形失真、短时间波形失真、过冲失真及扫描线性的检查等校准项目，修正且完善了方波校准信号、电压满刻度、增益调整范围、输入/输出增益比、幅频特性、线性波形失真、非线性波形失真、扫描时间误差及回波损耗等项目的校准方法，尤其增加了分量串行接口（SDI）的眼图幅度、眼图抖动的校准项目和校准方法。

1.5 附 录

《波形监视器校准规范》（JJF 1898—2021）相对于《波形监视器检定规程》（JJG 120—1990）删除了微分增益和微分相位失真的检定方法，对原始记录的表格进行了重新编制，增加了校准证书表格和测量不确定度评定举例。

2 数字波形监视器校准实例

随着数字电视技术的发展，模拟波形监视器逐渐被数字波形监视器所取代。为了满足校准需求，《波形监视器校准规范》（JJF 1898—2021）增加了数字波形监视器的校准。美国泰克公司的WFM8300波形监视器是目前比较常见的数字波形监视器，主要用于分量串行接口（SDI）视频信号的监测，广泛应用在广播电视行业。本文以WFM8300波形监视器为例，概述数字波形监视器的校准方法。《波形监视器校准规范》（JJF 1898—2021）中，数字波形监视器的校准主要有眼图幅度和眼图抖动两个校准项目。这里选用美国泰克公司的TG2000信号发生器平台作为标准仪器，对这两个项目进行校准。

2.1 TG2000信号发生器平台

TG2000信号发生器平台是美国泰克公司生产的电视信号发生器，具有AVG，DVG，HDVG等模块，分别用来发送标清模拟复合（Composite Video Broadcast Signal，CVBS）视频测试信号、标清数字分量串行接口（SD-SDI）的视频信号和高清数字分量串行接口（HD-SDI）。TG2000信号发生器平台具有高指标、高稳定性及可编程等特点，在视频相关测试和计量实验中得到广泛使用[3-4]。

数字波形监视器的校准主要用到TG2000信号发生器平台的DVG和HDVG模块。DVG模块和HDVG模块产生的标清和高清信号可以对数字波形监视器的各项功能进行检查和验证。其中，DVG模块产生的SD-SDI测试信号，支持手动设置眼图幅度和抖动参数。利用这一功能，可以实现数字波形监视器的眼图幅度和抖动的校准[5-6]。

2.2 校准方法

仪器连接方式如图1所示，将TG2000信号发生器平台的DVG模块的信号输出端与WFM8300数字波形监视器的SDI信号输入端相连。

图1 数字波形监视器校准连接图

打开WFM8300数字波形监视器的眼图测量功能，TG2000信号发生器平台发送彩条测试信号，界面如图2所示。点击“Module Parameters”按键，进入模块参数设置菜单。在该菜单中点击“SDI”按键，进入SDI参数设置菜单，界面如图3所示。菜单中，“Ampl”为眼图幅度参数，默认为100%，对应眼图幅度为800 mV，最大可设置为115%，对应眼图幅度为920 mV；菜单中“Jitter Ampl”为抖动参数，设置范围为0～15 ns。通过设置“Ampl”和“Jitter Ampl”参数，对WFM8300数字波形监视器的眼图幅度和抖动进行校准。

图2 TG2000信号发生器平台的信号选择菜单

图3 TG2000信号发生器平台SDI参数设置菜单

2.3 校准结果

这里分别选取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校准点，分别对WFM8300数字波形监视器的眼图幅度和抖动进行校准，校准结果如表1和表2所示。

表1 眼图幅度校准结果

表2 眼图抖动校准结果

3 结 语

《波形监视器校准规范》（JJF 1898—2021）根据目前行业内使用的波形监视器的技术特点和使用要求，对《波形监视器检定规程》（JJG 120—1990）的范围、计量特性、校准条件、校准项目和校准方法、附录都进行修改，满足了当前电视波形监视器的计量要求，尤其是增加了数字波形监视器的校准方法，为数字波形监视器的校准提供了技术支撑。