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在现代电子技术的研究和应用中,示波器是不可缺少的测量工具。随着电子技术的发展,窄脉冲技术已经进入皮秒时代,要对皮秒量级的脉冲波形进行测量,则需要带宽达几十吉赫兹的取样示波器,然而宽带取样示波器的上升时间和带宽校准面临严峻的挑战。因此,本文将围绕用“Nose to Nose”法校准宽带取样示波器上升时间和带宽展开研究。
本文首先详细地分析了“Nose to Nose”法校准宽带取样示波器技术的理论,并对整个校准过程进行了仿真。分析了“Kick-out”脉冲产生的原理,并用PSpice软件对“Kick-out”脉冲产生原理以及直流偏置的大小与“Kick-out”脉冲的关系进行了仿真。其次对两台取样示波器以及三台取样示波器对接进行了“Nose to Nose”对接实验,并用Visual Basic作为软件开发平台,编写了“Nose to Nose”法校准取样示波器的自动控制和“Kick-out”脉冲响应波形的数据采集软件。然后研究了“Nose to Nose”法校准取样示波器的数据处理方法,其中包括时基失真、时基抖动影响、时基漂移影响、如何进行相位解缠绕和反卷积滤波器的设计等。并用Matlab语言编写了“Nose to Nose”方法校准取样示波器的数据处理软件,得到了取样示波器的上升时间和幅频响应。并“Nose to Nose”法校准带宽为50GHz和70GHz的取样示波器的上升时间和频响的结果进行了分析,并与扫频法校准的频响结果进行了比较。同时对“Nose to Nose”法校准带宽为50GHz取样示波器的上升时间结果进行了不确定度评定。最后研究了“Nose toNose”方法校准取样示波器过程中数据处理方法在计量和测试中的应用,主要分析了如何测量微波高速开关的开关时间和如何准确测量25ps上升时间的方法。