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示波器校準中的高頻誤差源

校準

垂直通道脈沖測試響應在示波器校準中起著關鍵作用。此過程涉及高頻信號和快上升時間脈沖，載有相當大的高頻內容。典型的測試方法是采用快沿信號，然后監測從步進值的 10% 到 90% 顯示的過渡時間。

脈沖像差（預沖和過沖）也經常測量。脈沖源和示波器輸入之間的阻抗不一致可能導致反射，從而導致脈沖波形扭曲并影響結果。

Fluke 9500C 高性能示波器校準器等現代化示波器校準器的存在是為了減少這些高頻干擾的影響。盡管如此，校準技術人員和計量人員應該了解其影響，特別是在實驗室認證和測量不確定性分析的背景下。

了解阻抗匹配

高頻信號源，包括示波器校準儀中的信號源，通常有著 50 Ω 的輸出，并在正確終止的負載上產生的電平基礎上進行校準。偏離標稱頻率，或源輸出阻抗或負載阻抗誤差都會中斷負載產生的信號電平，而在這種情況下，信號電平就是示波器輸入。

負載電壓計算公式：VL = VS * RL / (RS + RL)

VS = 電壓源
RS = 輸出阻抗
RL = 阻抗負載（VS 和 RS 均連接到此負載）
VL = 負載產生的電壓

在高頻下，阻抗并非純電阻，并不一定用電阻、電容和電感表示，而是通過電壓駐波比 (VSWR) 或回波損耗（與 VSWR 相關）表示。

這些參數在高頻下至關重要，用于表明實際阻抗偏離標稱 (50 Ω) 阻抗的程度。通過將示波器校準儀的源阻抗設計為近乎完美的 50 Ω（低 VSWR），可以更大限度地降低負載（示波器輸入）VSWR 的影響。

通過考慮電源和負載 VSWR（設備規格中通常會列出的參數），評估失配對信號電平準確度的影響。在進行不確定性分析時，此項評估應考慮在內。

不確定性分析的考慮因素

失配誤差的表達式經常出現在射頻和微波理論文獻中，可據此得出功率誤差的值。

然而，示波器的校準是電壓的校準，因此失配誤差也應該以電壓來表示。如果誤差很微小，可以將功率誤差減半得出等效的電壓誤差，不會顯著損失準確度。

通常，示波器在 50 Ω 輸入下的 VSWR 可以是 1.5（小于或等于 1GHz）。示波器校準器旨在提供低 VSWR 輸出，在使用 Fluke 9500C 和 9540C 4 GHz 有源信號頭的情況下，典型值 <1.1（小于或等于 550 MHz）、<1.2（550 MHz – 3 GHz）、<1.35（3 GHz – 4 GHz）。

在進行不確定性分析時，失配對幅值準確度的影響應視為 B 型（系統性）作用之一。失配導致的不確定性應根據 VSWR 信息計算，并除以根號二，從而與其他不確定性影響相結合，以標準不確定性表示。