一種校準寬帶取樣示波器的方法及其設(shè)備技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于電子計量技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于利用Ａｇｉｌｅｎｔ８６１００寬帶取樣示波器的特性，使其產(chǎn)生一個激勵信號，用待校準的寬帶取樣示波器去測量該激勵信號，再用計算機對測量數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的數(shù)字信號處理。本發(fā)明專利技術(shù)可實現(xiàn)對帶寬小于５０ＧＨｚ的寬帶取樣示波器進行包括轉(zhuǎn)換時間、帶寬、幅率特性、相頻特性在內(nèi)的全面校準。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電子計量，尤其涉及寬帶取樣示波器計量

技術(shù)介紹
目前我國進口的最快的脈沖源是Fluke9500，其轉(zhuǎn)換時間(也稱過渡時間)為25ps。使用這種示波器，利用標準脈沖法只能校準14GHz以下的寬帶取樣示波器。目前我國進口的信號源帶寬為50GHz，利用掃頻源法只能校準帶寬小于50GHz取樣示波器。并且掃頻源法只能獲得示波器的幅頻特性，無法對相頻特性進行校準，所以無法得到寬帶取樣示波器的系統(tǒng)函數(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種校準寬帶取樣示波器的方法及設(shè)備，尤其是提供一種對TDS8200、Agilent86100寬帶取樣示波器進行校準的方法及設(shè)備。本專利技術(shù)所述方法的特征在于該方法依次含有以下步驟步驟1、把在時域反射模式的Agilent86100B寬帶取樣1上的時域反射計插件2的輸出信號作為同步觸發(fā)信號通過一個功率分配器7和電纜111發(fā)送到工作在示波器模式的Agilent86100A寬帶取樣示波器3，同時通過一個適配器81發(fā)送到待校準的寬帶取樣示波器5；步驟2、所述Agilent86100A寬帶取樣示波器3接收到所述同步觸發(fā)信號后，依次經(jīng)過插件4、電纜112、適配器10、9、82后向所述待校準的寬帶取樣示波器5發(fā)出一個激勵信號；步驟3、在所述Agilent86100A寬帶取樣示波器3上設(shè)置正偏置電壓，在所述待校準的寬帶取樣示波器5上設(shè)置平均采樣次數(shù)后，該待校準的寬帶取樣示波器5把所接收到的激勵信號的響應(yīng)波形數(shù)據(jù)保存到一個移動硬盤12；步驟4、把所述待校準寬帶示波器5設(shè)置為不平均狀態(tài)，把Agilent86100A寬帶取樣示波器3的正偏置電壓改變設(shè)置為絕對值相等的負偏置電壓，設(shè)置和步驟3相同的平均采樣次數(shù)，使所述移動硬盤12保存一個負偏置電壓的響應(yīng)波形數(shù)據(jù)；步驟5、把所述移動硬盤12連接到電腦13上，按下式計算，得到一個激勵信號的響應(yīng)波形y(n)y(n)＝k(n)*hf(n)*h(n)，其中，k(n)為激勵信號；hf(n)為電纜112及三個適配器82、9、10總的沖激響應(yīng)，hf(n)為已知值；h(n)為待校準寬帶取樣示波器5的沖擊響應(yīng)，h(n)為實驗值；再依次經(jīng)下述DFT變換、反卷積處理后，得到待校準的寬帶取樣示波器5的頻率特性H(k)=Y(k)K(k)·Hf(k),]]> 其中，Y(k)為y(n)的頻域表達式；K(k)為k(n)的頻域表達式；Hf(k)為hf(n)的頻域表達式。本專利技術(shù)所述設(shè)備的特征在于它含有Agilent86100B寬帶取樣示波器1，裝有Agilent54754A時域反射儀插件2以輸出產(chǎn)生同步觸發(fā)信號；功率分配器7，輸入端與所述Agilent86100B寬帶取樣示波器1上的時域反射儀插件2的同步觸發(fā)信號的示波器相連；Agilent86100A寬帶取樣示波器3，同步觸發(fā)信號輸入端與所屬功率分配器7的一個相應(yīng)輸出端相連；待校準的寬帶取樣5，同步信號輸入端經(jīng)適配器81和11后與所述功率分配器7的另一個輸出端相連；激勵信號輸入端經(jīng)適配器82、9、10、電纜112后與裝在寬帶取樣示波器3上的插件4的信號輸出端相連；移動硬盤12，數(shù)據(jù)輸入端與待校準寬帶取樣示波器5的相應(yīng)數(shù)據(jù)輸出端相連；電腦13，輸入端與所述移動硬盤的輸出端相連。達到的有益效果可以對帶寬小于50GHz的取樣示波器進行全方位的校準，能夠給出待校準示波器的轉(zhuǎn)換時間、帶寬、幅頻特性和相頻特性、系統(tǒng)函數(shù)和沖激響應(yīng)。通過這種方法對TDS8200寬帶取樣示波器(標稱帶寬20GHz)進行校準，得到其過渡時間約為21.4Ps，帶寬約為18.1GHz。通過這種方法對Agilent86100A寬帶取樣示波器(標稱帶寬50GHz)進行校準，得到其過渡時間約為9.46Ps，帶寬約為53.4GHz，具體沖激響應(yīng)、階躍響應(yīng)和幅頻特性見下面的具體實施例。附圖說明圖1、本專利技術(shù)所述設(shè)備的連接圖；1Agilent86100B主機，2Agilent54754A模塊，3Agilent86100A主機，4Agilent83484A模塊，5TDS8200主機，6TDS80E03模塊，7功率分配器，81、823.5mm雙陽適配器兩個，93.5陰-2.4陰適配器，102.4雙陽適配器，11、1113.5mm電纜兩根， 1122.4mm電纜，12移動硬盤，13電腦，圖2、激勵信號響應(yīng)波形圖；圖3、TDS8200取樣示波器沖擊響應(yīng)圖；圖4、TDS8200取樣示波器階躍響應(yīng)圖；圖5、TDS8200取樣示波器幅頻特性圖；圖6、Agilent86117A取樣示波器沖擊響應(yīng)圖；圖7、Agilent86117A取樣示波器階躍響應(yīng)圖；圖8、Agilent86117A取樣示波器幅頻特性圖；圖9、波形存儲流程圖；圖10、數(shù)據(jù)處理流程圖。具體實施例方式挖掘Agilent86100寬帶取樣示波器特性，使其產(chǎn)生一個激勵信號，用待校準的寬帶取樣示波器測量該激勵信號，對測量結(jié)果進行相應(yīng)的數(shù)字信號處理，就可實現(xiàn)對帶寬小于50GHz寬帶取樣示波器的全面校準。這里以校準TDS8200寬帶取樣示波器為例，說明本方法。本系統(tǒng)由一臺電腦，兩臺寬帶取樣示波器Agilent86100A主機、Agilent86100B主機，一臺被校寬帶取樣示波器TDS8200主機及若干電纜、適配器等構(gòu)成。其中Agilent86100A作為信號發(fā)生器，安裝有插件Agilent83484A(取樣示波器插件)；Agilent86100B作為同步觸發(fā)信號發(fā)生器，安裝有TDR(TimeDomain Reflectometry，時域反射計)插件Agilent54754A；被校準TDS8200寬帶取樣示波器安裝有插件TDS80E03(取樣示波器插件)。具體實驗設(shè)備連接框圖如圖1所示。圖1中取樣示波器Agilent86100B工作在TDR模式；Agilent86100A工作在示波器模式；TDS8200工作在示波器模式。兩臺取樣示波器插件Agilent83484A和TDS80E03通過電纜及適配器相連，TDR插件Agilent54754A的輸出信號作為同步觸發(fā)信號，通過一個功率分配器同時發(fā)送到示波器Agilent86100A和TDS8200的觸發(fā)輸入端，以確保示波器的同步。Agilent86100A接收到觸發(fā)信號后，在信號輸入端(通道三)發(fā)出一個激勵信號，該激勵信號通過電纜及適配器傳送到TDS8200輸入端(通道一)，這樣在TDS8200上就能觀察到該激勵信號的響應(yīng)波形。完成實驗系統(tǒng)連接后，接通電源，為保證校準精度，首先預(yù)熱30分鐘左右，然后分別對三臺取樣示波器進行通道校準。校準完成后，斷開電源，按圖1進行連接。再打開電源，按照表1、2、3所示分別設(shè)置三臺取樣示波器。表1Agilent86100A的設(shè)置 表2Agilent86100B的設(shè)置 表3TDS8200的設(shè)置 設(shè)置完成后，在取樣示波器TDS8200上觀察到的波形如圖2所示。完成設(shè)置之后，就可以在TDS8200示波器上觀察到激勵信號響應(yīng)波形，設(shè)置Agilent86100A的偏置電壓offset為+150mV，TDS8200示波器平均次數(shù)設(shè)置為64，平均完成后保存波形數(shù)據(jù)到移動硬盤，這樣完成了一次正偏置電本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種校準寬帶取樣示波器的方法，其特征在于該方法依次含有以下步驟：步驟１、把在時域反射模式的Ａｇｉｌｅｎｔ８６１００Ｂ寬帶取樣（１）上的時域反射計插件（２）的輸出信號作為同步觸發(fā)信號通過一個功率分配器（７）和電纜（１１１）發(fā)送到工作在示波器模式的Ａｇｉｌｅｎｔ８６１００Ａ寬帶取樣示波器（３），同時通過一個適配器（８１）發(fā)送到待校準的寬帶取樣示波器（５）；步驟２、所述Ａｇｉｌｅｎｔ８６１００Ａ寬帶取樣示波器（３）接收到所述同步觸發(fā)信號后，依次經(jīng)過插件（４）、電纜（１１２）、適配器（１０）、（９）、（８２）后向所述待校準的寬帶取樣示波器（５）發(fā)出一個激勵信號；步驟３、在所述Ａｇｉｌｅｎｔ８６１００Ａ寬帶取樣示波器（３）上設(shè)置正偏置電壓，在所述待校準的寬帶取樣示波器（５）上設(shè)置平均采樣次數(shù)后，該待校準的寬帶取樣示波器（５）把所接收到的激勵信號的響應(yīng)波形數(shù)據(jù)保存到一個移動硬盤（１２）；步驟４、把所述待校準寬帶示波器（５）設(shè)置為不平均狀態(tài)，把Ａｇｉｌｅｎｔ８６１００Ａ寬帶取樣示波器（３）的正偏置電壓改變設(shè)置為絕對值相等的負偏置電壓，設(shè)置和步驟（３）相同的平均采樣次數(shù)，使所述移動硬盤（１２）保存一個負偏置電壓的響應(yīng)波形數(shù)據(jù)；步驟５、把所述移動硬盤（１２）連接到電腦（１３）上，按下式計算，得到一個激勵信號的響應(yīng)波形ｙ（ｎ）；ｙ（ｎ）＝ｋ（ｎ）＊ｈ↓［ｆ］（ｎ）＊ｈ（ｎ），其中，ｎ為時域采樣點，ｋ（ｎ）為激勵信號；ｈ↓［ｆ］（ｎ）為電纜（１２）及三個適配器（８２）、（９）、（１０）總的沖激響應(yīng)，ｈ↓［ｆ］（ｎ）為已知值；ｈ（ｎ）為待校準寬帶取樣示波器（５）的沖擊響應(yīng)，ｈ（ｎ）為實驗值；再依次經(jīng)下述ＤＦＴ變換、反卷積處理后，得到待校準的寬帶取樣示波器（５）的頻率特性：Ｈ（ｋ）＝Ｙ（ｋ）／Ｋ（ｋ）.Ｈ↓［ｆ］（ｋ），其中，Ｙ（ｋ）為ｙ（ｎ）的頻域表達式；Ｋ（ｋ）為ｋ（ｎ）的頻域表達式；Ｈ↓［ｆ］（ｋ）為ｈ↓［ｆ］（ｎ）的頻域表達式。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉明亮，朱江淼，郁月華，王躍佟，趙科佳，繆京元，
申請(專利權(quán))人：北京工業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：11[中國|北京]