Развитие радиоэлектроники и ее приложений привело к использованию сигналов с ранее недостижимыми характеристиками, которые также требуют измерений. К их числу относятся импульсы с длительностью 0,5…10 нс. Ранее такие сигналы встречались лишь в устройствах специального назначения и физических установках, сейчас импульсы с указанной длительностью используются во многих цифровых систем обработки данных и в других устройствах.

Методы анализа коротких импульсов можно подразделить на логические, интегральные и осциллографические. Методы первой группы позволяют установить лишь факт поступления импульса на регистрирующее устройство. Они обычно основаны на использовании быстродействующих логических схем с триггерами. Вторая группа методов позволяет оценить электрическую площадь импульсов интегрированием тока, временная функция которого пропорциональна регистрируемому импульсному напряжению. Измерение электрической площади важно, поскольку для кратковременных импульсов она определяет их способность возбуждать переходные процессы в электрических цепях. Осциллографический анализ обладает наибольшей информативностью и способен заменить методы первых двух групп, если правильно выбрано измерительное оборудование.

Основная сложность при измерении параметров однократных коротких импульсов состоит в следующем. Осциллографы всегда имеют инерционность запуска развертки, вызванную конечной скоростью нарастания переходной характеристики. Чтобы развертка была запущена, необходимо, чтобы прибор зафиксировал факт появления импульса по пересечению порога запуска. Однако часто параметры регистрируемого импульса неизвестны. Установка слишком малого порога может привести к периодическому ложному запуску развертки, а слишком высокого — к пропуску импульса из-за его малой амплитуды. Многие источники коротких импульсов, например, взрывомагнитные генераторы, срабатывают однократно, и повторить измерения в случае неправильной настройки запуска бывает крайне трудно.

Исходя из этого, можно выдвинуть требования к осциллографам при анализе импульсов наносекундной длительности. Точность измерений будет обеспечиваться при минимальном времени нарастания переходной характеристики, достаточной полосе пропускания и хорошим разрешении по амплитуде в пределах рабочей полосы. Кроме того, для снижения погрешностей осциллограф должен иметь вход с сопротивлением 50 Ом, т.к. исследуемый сигнал обычно передается по линиям передачи с таким же волновым сопротивлением, а использование дополнительных нагрузок способно недопустимо исказить форму импульса.

Для измерения параметров импульсов наносекундной длительности рекомендуется использовать осциллограф R&S®RTO1012, имеющий полосу пропускания 1 ГГц и два канала. Данный прибор имеет скорость нарастания переходной характеристики 350 пс, что оказывается достаточным для обеспечения приемлемой погрешности отображения импульсных сигналов. Значение входного сопротивления, равное 50 Ом, выдержано с погрешностью не выше 1,5%, что позволяет достичь коэффициента отражения по напряжению менее 0,008, что соответствует коэффициенту стоячей волны не более 1,017. Прибор обнаруживает импульсы с длительностью от 100 пс, что является отличным показателем в сравнении с подавляющим большинством других средств измерений.

Поскольку спектральное распределение энергии зависит от периода повторения импульсов, то для повышения точности измерений и достижения большей универсальности можно рекомендовать прибор с лучшими характеристиками — осциллограф R&S®RTO1044 с полосой пропускания 4 ГГц и временем нарастания переходной характеристики 100 пс, что обеспечивает обнаружение импульсов с длительностью от 50 пс.

При проведении измерений важно помнить о сильном влиянии свойств пробников на отображаемый сигнал. Их полоса пропускания должна быть не менее полосы пропускания осциллографа. В этом смысле рекомендуются к использованию активные пробники серии R&S®RT-ZSxx и дифференциальные пробники серии R&S®RT-ZDxx, обладающие полосой рабочих частот до 6 и 4,5 ГГц соответственно. Применение пробников с неподходящими, а тем более с неизвестными характеристиками совершенно не допустимо.

Безусловно, что проблема правильного выбора параметров запуска развертки имеет место и при использовании осциллографа RTO1012 Rohde & Schwarz. В частности, предусмотрена возможность запуска по фронту, по импульсу, по длительности, по интервалу, по крутизне сигнала. Наличие столь широких возможностей значительно упрощает достижение синхронизации даже в сложных случаях, в т.ч. при однократном повторении импульса. Выбор характеристик запуска развертки должен выполняться на основе анализа свойств источника исследуемого сигнала.

Определение характеристик импульсов производится с использованием функции автоматических измерений, реализованных с аппаратным ускорением. Маркерные измерения позволяют уточнить характеристики зарегистрированного сигнала, а режим высокого разрешения — детализировать отдельные его участки. Курсорные измерения дают возможность выполнить интересующие пользователя уточнения.

Таким образом, использование осциллографа R&S RTO1012 применительно к исследованию импульсных сигналов малой длительности позволяет не только зарегистрировать их с максимально возможным приближением к истинной форме, но и выполнить практические любые их исследования, относящиеся к методам осциллографии. Это касается и многих других сигналов, сложных для анализа и встречающихся в практике проектирования и сервисного обслуживания радиоэлектронных средств.