作者丨鼎陽科技 張賀陽

引言

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

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

01 脈沖信號的特性

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

CW與基帶脈沖相乘得到射頻脈沖信號

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

射頻脈沖信號的線狀譜

射頻脈沖的頻譜如上圖所示，由于為周期信號，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)際使用頻譜儀測試時，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，便可以得到線狀譜；當(dāng)逐步增大RBW時，則逐步顯示為脈沖包絡(luò)譜。

就時域而言，脈沖信號最大的特性在于時域的不連續(xù)。時域的突發(fā)特性是脈沖用在通信中的基本要求，因此脈沖信號參數(shù)也是通信信號質(zhì)量評估的主要指標(biāo)。脈沖信號的時域不連續(xù)同時也給我們在功率及頻譜測試中增加了不少困難。

在本文中我們將討論脈沖的時域和頻域測試。

02 使用SSA5000A的脈沖分析功能測量脈沖

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也可以進(jìn)行功率測試。SSA5000A的脈沖測量功能可以用于測量脈沖的寬度、幅度和時間參數(shù)。

在脈沖分析功能中，頻譜儀為零掃寬模式，此時頻譜儀相當(dāng)于一個峰值功率計(jì)，可以在特定的頻點(diǎn)以一定的帶寬對信號進(jìn)行包絡(luò)檢波并畫出功率隨時間變化的曲線。此時頻譜儀的RBW就相當(dāng)于這個檢波器的帶寬。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，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，可能也會得到不錯的測試結(jié)果，這是因?yàn)榇藭r脈沖信號的大部分功率可以通過中頻濾波器。

脈沖分析功能測試結(jié)果

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

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