作者丨鼎陽科技 張賀陽

引言

射頻脈沖信號(hào)廣泛應(yīng)用于脈沖調(diào)制應(yīng)用中，對(duì)于從事相關(guān)領(lǐng)域的工程師而言，總是繞不開脈沖信號(hào)的測(cè)試。在一些蜂窩通信、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用中，信號(hào)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證需要脈沖信號(hào)分析和時(shí)域/頻域/調(diào)制的綜合測(cè)試工具。

鼎陽科技SSA5000A的脈沖測(cè)量功能提供脈沖分析，可以幫助工程師更好的分析當(dāng)今的動(dòng)態(tài)信號(hào)環(huán)境。

01 脈沖信號(hào)的特性

下圖給出了產(chǎn)生射頻脈沖信號(hào)的最簡單方式，可以把脈沖調(diào)制器理解為開關(guān)，基帶脈沖控制信號(hào)的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而將輸入的CW信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻脈沖信號(hào)。這個(gè)過程也可以理解為CW信號(hào)與基帶脈沖信號(hào)的時(shí)域相乘。

CW與基帶脈沖相乘得到射頻脈沖信號(hào)

兩個(gè)信號(hào)時(shí)域相乘，相當(dāng)于二者頻譜的卷積。CW信號(hào)的頻譜理論上是單根譜線，根據(jù)基帶脈沖信號(hào)的頻譜，可以得到射頻脈沖信號(hào)的頻譜。

射頻脈沖信號(hào)的線狀譜

射頻脈沖的頻譜如上圖所示，由于為周期信號(hào)，其頻譜為離散譜，每一根譜線的幅度按照Sinc函數(shù)規(guī)律變化。相鄰譜線之間的間距為基帶脈沖周期T的倒數(shù)。

實(shí)際使用頻譜儀測(cè)試時(shí)，通過設(shè)置不同的分辨率帶寬RBW，可以顯示包絡(luò)譜或者線狀譜。當(dāng)RBW小于譜線間距時(shí)，便可以得到線狀譜；當(dāng)逐步增大RBW時(shí)，則逐步顯示為脈沖包絡(luò)譜。

就時(shí)域而言，脈沖信號(hào)最大的特性在于時(shí)域的不連續(xù)。時(shí)域的突發(fā)特性是脈沖用在通信中的基本要求，因此脈沖信號(hào)參數(shù)也是通信信號(hào)質(zhì)量評(píng)估的主要指標(biāo)。脈沖信號(hào)的時(shí)域不連續(xù)同時(shí)也給我們?cè)诠β始邦l譜測(cè)試中增加了不少困難。

在本文中我們將討論脈沖的時(shí)域和頻域測(cè)試。

02 使用SSA5000A的脈沖分析功能測(cè)量脈沖

正確配置SSA5000A

頻譜分析儀作為能兼顧頻譜功率和帶寬分析的通用儀表，如果對(duì)功率精度沒有特別苛刻的要求，利用頻譜儀在觀察頻譜的同時(shí)也可以進(jìn)行功率測(cè)試。SSA5000A的脈沖測(cè)量功能可以用于測(cè)量脈沖的寬度、幅度和時(shí)間參數(shù)。

在脈沖分析功能中，頻譜儀為零掃寬模式，此時(shí)頻譜儀相當(dāng)于一個(gè)峰值功率計(jì)，可以在特定的頻點(diǎn)以一定的帶寬對(duì)信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)檢波并畫出功率隨時(shí)間變化的曲線。此時(shí)頻譜儀的RBW就相當(dāng)于這個(gè)檢波器的帶寬。零掃寬模式下頻譜儀將固定本振在中心頻率處，因此在進(jìn)行脈沖分析時(shí)，我們需要在頻率設(shè)置中正確設(shè)置中心頻率。如果設(shè)置的中心頻率和實(shí)際載波頻率有一定的偏差，可能也會(huì)得到不錯(cuò)的測(cè)試結(jié)果，這是因?yàn)榇藭r(shí)脈沖信號(hào)的大部分功率可以通過中頻濾波器。

脈沖分析功能測(cè)試結(jié)果

測(cè)試結(jié)果如上圖所示，此時(shí)頻譜儀的橫軸為時(shí)間，縱軸依然為功率。分析儀將自動(dòng)識(shí)別脈沖信號(hào)的上升沿和下降沿，計(jì)算出脈沖開和關(guān)期間的功率以及上升/下降時(shí)間。對(duì)于窄脈沖，可以增加分析儀的RBW，從而獲得更加精確的測(cè)量結(jié)果。

事實(shí)上，頻譜分析儀測(cè)得的上升時(shí)間一般不會(huì)超過頻譜分析儀的最佳上升時(shí)間。分析儀的上升時(shí)間有下面這個(gè)公式來決定：Tr=0.66/max RBW。