6GHz以上示波器计量方法

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。

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。

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。

6GHz以上带宽的示波器主要计量如下指标：

• 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）
• 时标/时基精度（Time Scale Accuracy)

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：

• 微波信号源：E8257D
• 功率计和功率探头：N1913A+E4413B
• 功分器：11667B或11667C
• 同轴电缆：8120-4948（SMA-SMA)或N5180-60204（2.4mm-2.4mm)+11901A/11901C（2.4mm-3.5mm)

计量连接图如下所示：

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。
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：

Vout是用示波器Vrms自动测量测试的结果。

2.上升时间的计量
计量示波器上升时间的仪器和附件如下列表：

• 7ps快沿发生器：N2806A
• 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。


3. 偏置精度的计量
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
• 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)

计量连接图如下所示：

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。
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。

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。

4. 直流增益精度的计量
计量示波器直流增益精度的仪器和附件如下列表：

• 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。
计算公式列出如下。

测量结果记录和计算如下：

5. 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：

• 微波信号源：E8267D
• 频率计：53200
• 同轴电缆：8120-1840
• 适配器：54855-67604,83059B

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。
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。
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。
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：