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标题: 实验室难题之—— 6GHz以上示波器的校准 [打印本页]

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作者: stupid    时间: 2012-5-2 21:31
标题: 实验室难题之—— 6GHz以上示波器的校准
示波器是非常常用的电子测量仪器，是全球市场最大的电子测量仪器，全球市场高达12亿美元。
& y* z# `8 Z( K$ Z3 P3 V! O7 C8 H, n! c示波器每使用1年或使用2000个小时都应该计量一次，确保示波器的指标满足规范要求，确保示波器能作为一个标准去测量和检验被测电子设备。

3 [* }& B' y6 |1 D+ W: o* D) U计量示波器最常用的工具是9500B示波器计量仪,但是因为9500B的最高频率只有6.4GHz，所以只能计量6GHz及以下的示波器。但是现在示波器带宽已经突破30GHz，最新的90000-Q系列示波器达到63GHz带宽，13GHz带宽和20GHz带宽的示波器已经广泛使用，我们需要新的计量仪器和计量方法对6GHz以上带宽的示波器进行计量。
5 H5 Z* c' N9 B, @, s, ^/ ^+ f/ W
2 y* P* r  _" q% S/ s1 L: l. M. V: i6GHz以上带宽的示波器主要计量如下指标：
; g2 D7 B7 P! `  P  R3 y, d' h, N/ k模拟带宽（Analog Bandwidth-Maximum Frequency)
上升时间计量（Rise Time）
偏置精度（Offset Accuracy）
直流增益精度（DC Gain Accuracy）
# J0 U0 \4 p# S" w6 A: F时标/时基精度（Time Scale Accuracy)
6 V' J( F* T# ~- h. [3 g3 U% L. [1. 模拟带宽的计量
  计量示波器模拟带宽的仪器和附件如下列表：
* N5 D% e  \+ b* {* j6 a, `微波信号源：E8257D
功率计和功率探头：N1913A+E4413B
4 q+ a% q0 W9 ~- v9 j7 y功分器：11667B或11667C
" Y' Y: q6 S" W, q% r; E" b) ^同轴电缆：8120-4948（SMA-SMA)或N5180-60204（2.4mm-2.4mm)+11901A/11901C（2.4mm-3.5mm)
8 z) J6 [' x& O' g: }  u0 a   计量连接图如下所示：

+ j$ Z* r2 i. d- f( p, v
3 P! p5 _: `0 n6 \  n) k; }9 ^功率计的作用是测量真正功率（作为标准值），与示波器自身测量的功率进行比较，以确定示波器标称带宽是否满足-3dB带宽要求。
: g7 r$ M+ E# `测试时，需要对不同垂直灵敏度进行分别测试，从5mv/div测试到1v/div。每个通道也要单端测试。示波器的功率读值用Vrms进行自动参数测量。测试时需要先测试一个参考增益（用50MHz正弦波进行测试），再测试一个在带宽频率出的增益，每个增益都用-3dB进行判断。测试的结果记录到下面的表格里。
Vin是用功率计测试的结果。功率计的功率测试值要换算成Vrms值，换算公式：
            
! p0 f6 h2 z9 P& W# YVout是用示波器Vrms自动测量测试的结果。
- ^$ D: w; ]$ J! o2 X5 f! a- \

2.上升时间的计量
$ N# ^, o8 _/ a& a0 z, c. y; n5 e计量示波器上升时间的仪器和附件如下列表：
3 T( j7 _7 R" Z+ t; r+ o7ps快沿发生器：N2806A
: J, `7 W1 C3 \  g8 D4 N衰减器：8493C/8490D
计量时直接把N2806A计量脉冲发生器连接到示波器，用示波器测量上升时间，确定是否满足规范要求。对于不同的垂直灵敏度，可以用衰减器衰减后在计量。
" m% ~# `" F0 ~2 D$ @* D* l( z0 x/ g

3. 偏置精度的计量
9 W3 x, y& E; p9 r4 Y计量示波器偏置精度的仪器和附件如下列表：
数字万用表：3458A或34410A
) e- g- h: n. V$ N3 JBNC同轴电缆：8120-1840（2根）
+ I3 S3 c6 p5 g  J4 J# C4 @6 @1 N适配头：1250-0781（BNC Tee(m)(f)(f)),1251-2277(BNC(f) to dual banana)
计量连接图如下所示：
, Q8 Z3 r7 f" D) \5 i! k
) E% u; X) D; P  x
; d9 q9 Q0 J6 j0 t# J- Y7 r图中，示波器的AUX OUT输出连接到BNC三通上，三通的一端连接到示波器通道1上，三通的另一端连接到数字万用表上。
1 B! c6 Y8 A: w+ T* w$ b在示波器内，设置AUX OUT输出直流电压，用示波器和万用表分别进行测量，然后计算偏置精度。
示波器测试时要平均256次，然后用Vavg测试平均电压。
测试之前，还要单独测试一下0电压电平错误。
测试时，先分别设置AUX OUT为+400mv，-400mv，0mv,分别用示波器和万用表测试结果。用下面公式计算结果，取2个公式计算结果的较大者作为测试结果。
) C) O+ R1 V( q& g- \
然后再设置为其他值分别进行测量，测量结果记录和计算如下表所示。
0 S/ o5 K; J# W. ^0 U4 @. Y) _
" P# ~4 z) Y2 n; d' }
$ \; f1 Z2 }0 ]
7 K& a9 }" M  F1 H4. 直流增益精度的计量
1 L& H' Z+ C- O0 h计量示波器直流增益精度的仪器和附件如下列表：
! i5 l' k6 }4 \" K& R数字万用表：3458A或34410A
BNC同轴电缆：8120-1840（2根）
适配头：1250-0781（BNC Tee(m)(f)(f)),1251-2277(BNC(f) to dual banana)
计量连接图与偏执精度的连接图一致。
测试时示波器测试参数和AUX OUT设置也是类似，也不列出了。
' _0 _& s. r+ N" y$ |计算公式列出如下。
6 U# c. a4 e- C% i+ E: H
: z( J; R) k1 d6 |2 s! R4 j7 H
测量结果记录和计算如下：

) {5 U- U# D$ @3 U$ {! ^
0 Z" I2 _# b' ~$ N5. 时标/时基精度的计量
计量示波器时标/时基精度的仪器和附件如下列表：
/ s* ^* J% L' s7 R* b7 u' ^% ]微波信号源：E8267D
$ {/ {8 r. G+ q( `1 T! d% W频率计：53200
6 k5 ?$ E0 g  W8 L/ V/ X$ A* c. m同轴电缆：8120-1840
9 W5 \) x* ], O/ Z适配器：54855-67604,83059B
; a1 J( C# I3 l) |2 p+ l- J计量连接图如下所示：


配置微波发生器输出OdBm正弦波，频率：10.00002000MHz。
8 h: S( B% A& v, Q设置示波器：100mV/div灵敏度，100KSa/s采样率，20ms/div时基，0V测量门限，20mv迟滞。
在示波器的通道1进行：Frequency测量。
! j8 M5 |" M7 A/ `( ^累积捕获10次。
装换平均频率值到时基误差：减去20Hz，除以10Hz/ppm。
9 p% `+ v% `& c7 u# V计算测试限制：Test Limits=+-(0.100+0.100xYears Since Calibration)（对于90000-X示波器）
测量结果记录和计算如下：

T5.jpg (6.09 KB, 下载次数: 2)

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2012-5-2 21:26 上传

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作者: yangtse427    时间: 2012-5-9 08:52
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