借助 R&S®RTM 获得可靠的 RMS 结果

您的任务

在评估电流或电压信号的质量时，用户可以通过信号直接判断峰值及频率等数量。其他因素则必须计算，比如波峰功率。一般情况下，最好使用均方根 (RMS) 表达相应的计算。借助电压计或电流计，用户可使用模拟电路应用平方律传递函数以及时间平均值来判断 RMS 值。但是，此类电路通常存在带宽限制并且不适合射频作业。

测试与测量解决方案

具有快速 ADC 的示波器克服了这个局限性。数字化样本是示波器上 RMS 计算的依据，通常描述为自动测量。结果因实施方法而异。因此，必须了解各种方法及假设，以便选出最合适的方案并更轻松地获得准确无误的结果。R&S^®RTM2000 提供三种各具特殊优势的自动化方案：

• 标准 RMS 测量
• R&S^®RTM-K32 选件提供数字 RMS 转换功能，适用于高带宽 RMS 测量
• R&S^®RT-Zxx 有源探头提供 R&S^®ProbeMeter 功能，有助于实现高精度测量

应用

数字示波器 RMS 测量

示波器通过 ADC 转换器进行模拟信号采样，然后将数字值存储在缓冲存储器中。如果波形满足触发条件，则缓存的样本将被传到采集存储器进行重构并在触发点周围显示。示波器重复此流程，且屏幕上的波形不断更新，以便显示每个满足触发条件的新数值集。对于 RMS 测量，示波器使用采集存储器中的波形样本进行计算。这是几乎所有的数字示波器都具备的标准测量功能。由于数据源于采集存储器，所以测量率将与波形捕获率同速。

示波器采样影响 RMS 测量

由于测量是通过采集存储器完成的，所以采样方法的变化（即采集存储器中出现不同的采样以及整体波形形状）可能会对结果产生巨大的影响。最好使用重复的波形以及合适的样本。不同的采样模式（有选择性地将 ADC 样本存储在采集存储器中）会产生计算限制，从而可能导致测量精确度及带宽下降。在一些示波器体系架构中，测量是在显示样本（经过像素化）上完成的，这会导致 RMS 测量精确度进一步下降。

R&S^®RTM-K32 DVM 选件

R&S^®RTM-K32 直接通过 ADC 样本计算 RMS 值（不管波形采集），不同于基于采集存储器样本的自动化测量。有关结果并不依赖于波形形状或采集存储器中的采样方法。R&S^®RTM2000 ADC 在 5 Gsample/s 的采样率下操作，因此 DVM 可测量高达 2.5 GHz 的信号（奈奎斯特定理）。计算是针对每个 ADC 样本进行的，因此测量甚至可在采集未结束的情况下进行。

此工具的另一个主要优势是 R&S^®RTM2000 配备一个适用于每个信道的 ADC。R&S^®RTM-K32 DVM 支持在每个信道进行最多四个并行测量。和 RMS 测量一样，它也可以基于 ADC 样本直接测量直流电、峰值、波峰以及频率。

R&S^®RTM-K32 DVM 精确度

精度是电压计的主要参数之一。通常，精度以测量结果的位数表示。R&S^®RTM-K32 直接使用 ADC 样本并提供精确到三位数的幅度读数以及七位数的频率计数。此精度级别对于大部分的应用都绰绰有余，且拥有多个信道的灵活性以及同步参数测量更为重要。

R&S®ProbeMeter

如果对精度要求很高，则用户可以转而选择 R&S®ProbeMeter 以便实现更高的精度。该仪器配备 24 位 ADC，直流电测量精度可以达到 0.1%。如下图所示，R&S®ProbeMeter 可绕过示波器前端 ADC，使其独立于仪器信道设置并且始终能够提供完整的动态范围读数。

摘要

R&S^®RTM2000 提供多个适用于 RMS 测量的选项。内置自动测量功能易于启用，但受限于波形重复性、采样率以及采样影响。R&S^®RTM-K32 DVM 选件提供了一个优化 RMS 测量的替选方案，其直接使用 ADC 采样数据，采样率最高达 5 Gsample/s 并且能够同时进行四个电压测量及两个计数测量。如果需要实现最高精度，则用户可以考虑使用带有 R&S^®ProbeMeter 的罗德与施瓦茨有源探头，以便在探头的全动态范围内实现从未有过的 0.1% 的精度。