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第0章 绪论1

0.1 测量与计量1

0.2 脉冲计量的内容与特色3

参考文献5

第1章 脉冲信号与宽带系统的描述及测量模型6

1.1 信号的一般描述方法6

1.1.1 信息与信号6

1.1.2 信号的基本描述方法7

1.2 脉冲信号与脉冲波形参数8

1.2.1 脉冲信号8

1.2.2 脉冲波形参数定义8

1.2.3 脉冲波形的顶值和底值确定方法10

1.3 脉冲信号的频域描述12

1.3.1 周期脉冲信号的频谱12

1.3.2 单脉冲信号的频谱14

1.4 几种典型信号及其频谱15

1.4.1 单位冲激脉冲信号15

1.4.2 单边指数信号17

1.4.3 单位阶跃信号18

1.4.4 单个矩形脉冲信号19

1.4.5 高斯脉冲信号20

1.4.6 斜坡信号21

1.4.7 周期矩形脉冲信号22

1.5 单脉冲信号的函数描述法24

1.5.1 单脉冲信号的函数描述24

1.5.2 函数描述法的要点26

1.6 线性时不变系统的描述方法26

1.6.1 线性时不变系统26

1.6.2 冲激响应27

1.6.3 阶跃响应29

1.6.4 系统函数30

1.7 脉冲信号与宽带系统的测量模型及条件32

1.7.1 脉冲信号的测量模型32

1.7.2 宽带系统的测量模型33

1.7.3 测量条件33

参考文献34

第2章 脉冲参数的估计36

2.1 反卷积的几个关键问题37

2.1.1 反卷积的存在和物理可实现38

2.1.2 反卷积算法分类与选取原则40

2.1.3 噪声对反卷积的影响41

2.1.4 反卷积滤波器42

2.1.5 反卷积最佳稳定解的判据43

2.2 用于脉冲测量和宽带系统测量的反卷积算法45

2.2.1 频域反卷积算法45

2.2.2 时域反卷积算法47

2.2.3 用卷积计算实现反卷积52

2.3 脉冲信号参数的估计57

2.3.1 上升时间的估计57

2.3.2 过冲的估计63

2.3.3 脉冲信号参数的全参数自动估计法65

2.4 测量系统的参数估计67

2.4.1 瞬态上升时间的估计67

2.4.2 转换系数的估计68

2.4.3 带宽的估计70

2.4.4 过冲的估计71

2.4.5 测量系统瞬态特性参数的全自动估计法71

2.5 宽带取样示波器的估计75

2.5.1 详尽模型法75

2.5.2 标准脉冲法79

2.5.3 Nose-to-Nose校准技术简介81

参考文献82

第3章 测量误差与测量不确定度84

3.1 测量误差及其表示方法84

3.1.1 等精度测量与非等精度测量84

3.1.2 测量误差及其来源84

3.1.3 测量误差的描述86

3.1.4 测量误差的分类88

3.1.5 测量结果的评价89

3.2 随机误差91

3.2.1 初识随机误差91

3.2.2 随机误差的特性92

3.3 粗大误差97

3.3.1 赖特判别法97

3.3.2 格鲁布斯判别法98

3.4 系统误差99

3.4.1 产生系统误差的原因100

3.4.2 系统误差的特征100

3.4.3 检验与判别系统误差的方法101

3.4.4 消除或减弱系统误差的方法103

3.5 测量不确定度基本知识105

3.5.1 测量误差的缺陷105

3.5.2 测量不确定度106

3.5.3 测量不确定度的发展简况108

3.6 测量结果的置信问题109

3.6.1 置信区间和置信度109

3.6.2 正态分布的置信问题110

3.6.3 其他分布的置信问题111

3.7 测量不确定度评定方法112

3.7.1 测量不确定度的来源112

3.7.2 数学模型的建立113

3.7.3 测量不确定度的A类评定114

3.7.4 测量不确定度的B类评定115

3.8 测量误差与测量不确定度的合成116

3.8.1 测量误差的合成116

3.8.2 测量不确定度的合成118

3.8.3 自由度119

3.9 测量数据处理与测量不确定度评定实例123

3.9.1 有效数字处理123

3.9.2 测量数据的表示方法124

3.9.3 测量不确定度的报告126

3.9.4 测量不确定度的评定实例128

参考文献129

第4章 脉冲信号发生器与脉冲电压表的计量130

4.1 脉冲信号发生器的基本知识130

4.1.1 脉冲信号发生器的分类130

4.1.2 脉冲信号发生器的基本结构131

4.1.3 脉冲信号发生器的技术特性和工作方式132

4.2 脉冲信号发生器的检定133

4.2.1 输出脉冲的重复频率检定133

4.2.2 脉冲宽度的检定135

4.2.3 脉冲延迟时间的检定136

4.2.4 脉冲幅度的检定137

4.2.5 脉冲波形参数的检定139

4.3 脉冲信号发生器主要参数测量不确定度的评定140

4.3.1 脉冲幅度测量不确定度的评定140

4.3.2 重复频率测量不确定度的评定143

4.3.3 脉宽测量不确定度的评定144

4.4 函数发生器的基本知识146

4.4.1 函数发生器的构成方法146

4.4.2 任意波形的产生方法149

4.4.3 函数发生器的常用技术指标150

4.5 函数发生器的校准项目与方法151

4.5.1 函数发生器的校准项目151

4.5.2 通用型函数发生器的校准方法151

4.6 函数发生器主要项目的不确定度评定155

4.6.1 方波幅度的不确定度评定155

4.6.2 正弦波幅度的不确定度评定156

4.6.3 方波重复频率的不确定度评定157

4.6.4 方波上升时间的不确定度评定158

4.6.5 正弦波幅度平坦度的不确定度评定160

4.6.6 函数发生器的不确定度评定结果161

4.7 脉冲电压表的检定与不确定度评定163

4.7.1 脉冲电压表的检定特点163

4.7.2 脉冲电压表的检定原理163

4.7.3 脉冲电压表的不确定度评定164

参考文献165

第5章 通用示波器的计量166

5.1 模拟示波器的基本知识166

5.1.1 示波器的基本功能166

5.1.2 模拟示波器原理框图167

5.1.3 与垂直偏转系统关联的功能和参数168

5.1.4 与水平偏转系统关联的功能和参数169

5.2 示波器校准仪171

5.2.1 示波器校准仪的基本构成171

5.2.2 示波器校准仪的主要功能模块172

5.2.3 示波器校准仪的特点174

5.2.4 校准仪偏差表头和误差表头177

5.3 模拟示波器的校准180

5.3.1 模拟示波器的主要校准项目181

5.3.2 频带宽度的校准181

5.3.3 脉冲瞬态响应的校准183

5.3.4 垂直偏转系数的校准184

5.3.5 △V光标电压的校准185

5.3.6 △t光标时间的校准186

5.3.7 扫描时间系数的校准187

5.4 模拟示波器的不确定度评定187

5.4.1 垂直偏转系数的测量不确定度评定187

5.4.2 扫描时间系数的测量不确定度评定189

5.4.3 脉冲瞬态响应的测量不确定度评定191

5.4.4 频带宽度的测量不确定度评定194

5.4.5 △V光标电压的测量不确定度评定196

5.4.6 △t光标时间的测量不确定度评定196

5.4.7 示波器的测量不确定度评定结果报告表196

5.5 数字示波器的基本知识197

5.5.1 数字示波器的结构与基本原理197

5.5.2 数字示波器的特点198

5.5.3 数字示波器的技术特性199

5.6 数字示波器主要校准项目的校准方法205

5.6.1 垂直幅度的校准205

5.6.2 直流增益的校准207

5.6.3 直流电压测量准确度的校准208

5.6.4 直流偏置的校准209

5.6.5 频带宽度的校准209

5.6.6 时基测量准确度的校准210

5.6.7 数字示波器上升时间校准211

5.6.8 采样速率的校准问题211

5.7 数字示波器的测量不确定度评定举例211

5.7.1 输入阻抗50Ω的测量不确定度评定211

5.7.2 基于Period自动测量的时间间隔的测量不确定度评定212

5.7.3 直流增益的测量不确定度评定213

5.7.4 偏置电压的测量不确定度评定214

5.7.5 脉冲幅度的测量不确定度评定215

5.7.6 频带宽度的测量不确定度评定216

参考文献217

第6章 示波器校准仪的计量218

6.1 JJG278—2002规程的补充说明218

6.1.1 关于印刷错误与用语不够准确218

6.1.2 关于需要进一步说明的内容219

6.2 示波器校准仪的检定项目与基本检定方法222

6.2.1 示波器校准仪的检定／校准项目222

6.2.2 示波器校准仪检定／校准的基本方法223

6.3 示波器校准仪9500B的检定方法224

6.3.1 直流输出电压的检定225

6.3.2 方波幅度的检定225

6.3.3 时标信号检定的注意事项226

6.3.4 低频正弦电压信号幅度的检定228

6.3.5 正弦波幅度平坦度的检定228

6.3.6 快沿脉冲上升时间的检定229

6.3.7 负载电阻的计量230

6.3.8 9500B输出电流的检测方法232

6.4 示波器校准仪5820A的检定234

6.4.1 方波幅度的检定234

6.4.2 输出电流的检定235

6.4.3 直流电压测量功能的检定237

6.5 示波器校准仪的测量不确定度评定238

6.5.1 正负直流电压检定结果的不确定度评定238

6.5.2 正负脉冲幅度测量不确定度评定239

6.5.3 斩波器法测脉冲幅度的不确定度评定241

6.5.4 时标信号的测量不确定度评定242

6.5.5 上升时间测量不确定度评定244

6.5.6 正弦波幅度不平坦度的测量不确定度评定248

6.6 示波器校准仪的自校准250

6.6.1 示波器校准仪9500B自校准时的仪器连接250

6.6.2 DC电压的自校准251

6.6.3 方波电压的自校准252

6.6.4 低频正弦波幅度的自校准253

参考文献255

第7章 时域反射与传输测量技术256

7.1 时域反射测量的基本概念256

7.1.1 时域反射测量的基本思想256

7.1.2 时域反射计的基本结构258

7.1.3 时域反射计的分类258

7.1.4 时域反射计的技术指标259

7.1.5 时域反射计的特点260

7.2 时域反射测量的基本知识260

7.2.1 均匀传输线及其特性阻抗260

7.2.2 电信号在传输线中的传播速度262

7.2.3 阶跃脉冲信号在传输线中的传输特点262

7.3 时域反射的测量原理264

7.3.1 用直流电路模拟TDR的测量过程264

7.3.2 时域反射信号的描述265

7.3.3 负载电阻失配时引起的反射波与显示波形267

7.3.4 传输线中阻性不连续时引起的反射波与显示波形268

7.3.5 不连续性电阻的测量269

7.3.6 电抗性负载引起的反射波与显示波形269

7.3.7 传输线中间的电抗引起的反射波和显示波形273

7.3.8 阻抗的TDR测量273

7.4 TDR测量的实例274

7.4.1 安捷伦（Agilent）54753A54754A TDR功能模块274

7.4.2 时域反射测量的应用举例274

7.5 时域传输测量技术280

7.5.1 TDT测量原理280

7.5.2 由40054016构建TDT测试系统281

7.6 S 参数的时域测量282

7.6.1 基于TDRTDT的S参数测量原理282

7.6.2 基于TDRTDT的S参数的测量结果283

参考文献285

第8章 Nose-to-Nose校准技术286

8.1 Nose-to-Nose校准技术的基本原理287

8.1.1 Noseto-Nose校准技术的基本思想287

8.1.2 kick-out脉冲的产生机理289

8.1.3 kick-out脉冲表达式291

8.1.4 kick-out脉冲的分离293

8.1.5 检验式（8-18）的方法295

8.2 影响kick-out脉冲信号源的因素295

8.2.1 选通脉冲的形状与kick-out脉冲的关系295

8.2.2 选通脉冲有效底宽与kick-out脉冲的关系296

8.2.3 选通脉冲的有效底宽决定取样示波器的带宽297

8.2.4 offset电压数值与kick-out脉冲的关系297

8.3 电路参数对kick-out脉冲的影响298

8.3.1 取样电路中的电阻和保持电容的影响298

8.3.2 微波二极管参数与取样脉冲源内阻的影响300

8.4 取样电路的平衡性的影响与对策305

8.4.1 选通脉冲不对称的影响305

8.4.2 取样电路参数的不对称对kick-out脉冲的影响306

8.4.3 消除电路参数不对称影响的方法309

8.4.4 选通脉冲与电路参数对称性的共同影响及其消除方法309

8.5 Nose-to-Nose对接的计算机仿真验证310

8.5.1 Nose-to-Nose对接的电路模型310

8.5.2 kick-out脉冲的响应波形311

8.6 测量数据的预处理313

8.6.1 混叠及其影响313

8.6.2 频率分辨力的影响314

8.6.3 反射的影响及其消除方法315

8.6.4 时基抖动及其对策318

8.6.5 转换接头的影响与去除方法320

8.6.6 反卷积滤波器323

8.7 实现NTN校准技术的自动校准系统324

8.7.1 自动校准系统的组成325

8.7.2 系统的功能325

8.7.3 校准结果327

8.8 宽带取样示波器过渡时间与带宽不确定度的分析328

8.8.1 影响测量结果不确定度的主要因素及其不确定度分量329

8.8.2 kick-out脉冲响应波形的不确定度评定333

8.8.3 测量不确定度的算法传递339

8.9 NTN校准技术的学术价值348

8.9.1 自校准技术348

8.9.2 突破了传统带宽的限制349

8.9.3 NTN校准技术彰显计量测试属于反问题351

参考文献351

第9章 时域自动网络分析系统354

9.1 引言354

9.1.1 时域网络分析的发展354

9.1.2 时域网络分析的特点与优势355

9.1.3 与标／矢量网络分析仪的主要区别356

9.2 传统的时域自动网络分析系统357

9.2.1 自动脉冲测量系统的基本结构357

9.2.2 时域自动网络分析仪358

9.3 基于NTN技术的时域自动网络分析系统360

9.3.1 基于NTN技术的TDANA360

9.3.2 基于NTN技术的APMS370

9.4 示波器自动校准系统373

9.4.1 基于GPIB接口的模拟示波器自动校准系统373

9.4.2 基于GPIB的数字存储示波器自动校准系统378

参考文献380