오실로스코프 교정의 고주파 오차 소스

수직 채널 펄스 테스트 응답은 오실로스코프 교정에서 중요한 역할을 합니다. 이 프로세스는 상당한 고주파 콘텐츠를 전달하는 고주파 신호 및 고속 상승 시간 펄스를 포함합니다. 일반적인 테스트 방법은 고속 에지를 사용하고 나서 해당 단계 크기의 10%에서 90%로 표시되는 전환 시간을 모니터링하는 것입니다.

펄스에서 수차(프리슈트 및 오버슈트)도 자주 측정됩니다. 펄스 형상을 왜곡하고 결과에 영향을 줄 수 있는 반사는 펄스 소스와 스코프 입력 사이의 임피던스 불일치로 인해 발생할 수 있습니다.

Fluke 9500C 고성능 오실로스코프 교정기와 같은 최신 오실로스코프 교정기는 이러한 고주파 장애의 영향을 줄이도록 설계되었습니다. 그럼에도 불구하고 교정 기술자와 계측 전문가는 특히 실험실 인증 및 측정 불확도 분석의 맥락에서 자신이 끼칠 수 있는 영향을 알아야 합니다.

임피던스 일치 이해하기

오실로스코프 교정기에서 발견되는 이러한 점들을 비롯하여 고주파수 신호 소스는 일반적으로 50Ω의 출력을 가지고 있으며 올바르게 종단된 부하 전반에서 전개된 레벨에 따라 교정됩니다. 소스 출력 임피던스 또는 부하 임피던스에서 공칭 주파수에 변동이 있거나 오차가 발생하면 부하 전반에서 전개된 신호 레벨을 방해할 수 있으며, 이 시나리오에서는 스코프 입력입니다.

부하 전압 계산 공식: VL = VS * RL / (RS + RL)

• VS = 전압 소스
• RS = 출력 임피던스
• RL = 임피던스 부하 (VS 및 RS는 각각 이 부하에 연결됨)
• VL = 부하 전반에 걸쳐 전개된 전압

고주파에서 임피던스는 순수 저항성이 아니고 저항, 정전 용량 및 인덕턴스로 항상 표현되는 것은 아니며 전압 정재파비(VSWR) 또는 반사 손실(VSWR에 연결됨)을 통해 표현됩니다.

이러한 매개변수는 고주파에서 중요하며 실제 임피던스가 공칭(50Ω) 임피던스에서 얼마나 벗어나 있는지 나타내는 데 사용됩니다. 부하(스코프 입력) VSWR의 영향을 최소화하려면 오실로스코프 교정기의 소스 임피던스가 완벽한 50Ω(낮은 VSWR)에 매우 가깝도록 설계해야 합니다.

일반적으로 장비 사양에 나열된 매개변수인 소스 및 부하의 VSWR을 고려하여 신호 레벨 정확도에 대한 불일치 영향을 평가합니다. 이 평가는 불확도 분석을 수행할 때 고려해야 하는 요소입니다.

불확도 분석 고려 사항

불일치 오차에 대한 표현식은 종종 RF 및 마이크로파 이론 문헌에서 볼 수 있으며 전력으로 오차에 대한 값을 도출합니다.

그러나 오실로스코프는 전압 항으로 보정되므로 불일치 오차도 전압 항으로 표현해야 합니다. 오차가 적으면 전력 오차를 절반으로 줄여서 정확도에서 큰 손실을 보지 않고 등가 전압 오차를 얻을 수 있습니다.

일반적으로 오실로스코프 50Ω 입력 VSWR은 1.5에서 최대 1GHz까지 될 수 있습니다. 오실로스코프 교정기는 낮은 VSWR 출력을 제공하도록 설계되었으며, Fluke 9500C 및 9540C 4GHz 활성 헤드의 일반적인 값은 550MHz까지는 <1.1, 550MHz~3GHz의 경우는 <1.2, 3GHz~4GHz의 경우는 <1.35 입니다.

불확도 분석을 수행할 때, 불일치가 진폭 정확도에 미치는 영향은 유형 B(체계적) 기여도 중 하나로 취급해야 합니다. 불일치로 인한 불확도는 VSWR 정보로부터 계산되고 루트 2로 나누어서 다른 불확도 기여도와 함께 표준 불확도에서 표현되어야 합니다.

오실로스코프 대역폭 테스트

불일치가 신호 레벨 정확도에 미치는 영향을 검사하고 대역폭 측정에 대해 요인으로 포함시킬 수 있습니다. 하지만, 적용 방법은 대역폭 테스트 접근 방식에 따라 다릅니다. 가장 일반적인 기법은 더 낮은 기준 주파수에서의 진폭과 비교하여 공칭 대역폭 주파수에서 dB로 표현되는 표시된 진폭의 상대적인 감소를 측정하는 것입니다.

또는, 식별할 수 있는 낮은 기준 주파수에 대해 상대적으로 신호 진폭이 3dB 떨어지면 해당 주파수를 식별할 수 있습니다. 스코프 주파수 응답의 기울기를 고려하여 진폭 불확도에서 주파수 불확도로 변환을 수행합니다.

오실로스코프 펄스 반응 검사

펄스 응답 테스트에 사용되는 고속 에지 신호에 대한 불일치 효과는 반사를 초래할 수 있습니다. 오실로스코프에 표시되는 파형은 오실로스코프 교정기의 에지와 스코프 입력의 낮은 진폭 반사의 누적 효과입니다.

Fluke 9500C와 같은 최신 오실로스코프 교정기의 설계는 낮은 VSWR 소스를 제공하여 이러한 영향을 최소화합니다. 일반적으로 모든 반사는 관찰된 상승 시간보다는 관찰된 펄스 수차에 영향을 미칩니다.

결론적으로, Fluke 9500C와 같은 최신 오실로스코프 교정 솔루션은 임피던스 불일치의 영향을 최소화하도록 설계되었습니다. 그러나 교정 기술자와 계측 전문가는 자신의 영향을 알고 있어야 하며 불확도 분석에서 이를 고려해야 합니다. 불일치의 효과는 반사를 유발함으로써 펄스 테스트 결과에도 영향을 미칠 수 있습니다. 과도한 수차 또는 이상 현상이 관찰되면 스코프 입력 손상을 의미하는 것일 수도 있습니다.

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