脈沖調(diào)制技術(shù)在雷達、電子戰(zhàn)和數(shù)字通信系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛，與連續(xù)波信號相比，脈沖信號的測量更為困難。表征脈沖調(diào)制信號的主要參數(shù)有：脈沖寬度、脈沖周期、脈沖重復(fù)頻率，峰值功率和平均功率等。
在時域里，用示波器很容易觀察脈沖調(diào)制信號，測量脈沖的上升時間和下降時間；但相比較而言，信號分析儀具有更大的動態(tài)范圍。隨著現(xiàn)代數(shù)字處理技術(shù)的廣泛應(yīng)用，信號分析儀亦大面積用于脈沖調(diào)制信號的頻譜測量。
測試脈沖調(diào)制信號，可以使用普尚信號分析儀的Zero Span和脈沖分析選件，合理設(shè)置信號分析儀的分辨率帶寬(RBW)、掃頻寬度(span)、掃描時間(sweep time)等，是獲得真實脈沖信號的關(guān)鍵。
脈沖信號測量原理：
1.脈沖調(diào)制信號分析與測量
信號分析儀只能測量幅度信息，而不能測量相位信息，因此信號分析儀觀察的脈沖調(diào)制信號頻譜全部是正向的。
采樣信號分析儀測量脈沖射頻信號時，選擇不同的分辨率帶寬，將顯示不同的頻譜。當采用窄的分辨帶寬時，顯示頻譜呈現(xiàn)離散的譜線；當采用寬的分辨帶寬時，這些譜線便融合在一起，頻譜呈連續(xù)狀。
利用線狀譜和脈沖譜的頻譜特性，可以測量脈沖調(diào)制參數(shù)。
線狀譜
當信號分析儀的分辨率帶寬足夠窄，信號分析儀上將清楚地呈現(xiàn)出每一條譜線，對于線狀譜顯示的一般要求是：RBW＜0.3PRF，其中PRF為脈沖重復(fù)周期。
此時，每一個帶寬內(nèi)，只有一根譜線，所顯示的結(jié)果非常接近于脈沖信號頻譜。因此只要不要違背對分辨率帶寬的掃描限制，改變掃描時間，譜線之間的間距將不發(fā)生變化。利用這一特點，可以方便地計算出脈沖調(diào)制信號的PRF和脈寬指標。
例如設(shè)置載波信號的頻率為1GHz，幅度為0dBm，脈沖波形的脈寬為10us，周期T為100us。從理論計算可得：脈沖重復(fù)周期PRF=1/T=1/100us=10KHz。設(shè)置信號分析儀的RBW為1KHz，掃頻寬度為500KHz，可獲得圖1這樣的線譜圖。
從圖1可以觀察到，譜線間的間隔約為10KHz，所以，PRF=10KHz；頻譜包絡(luò)的第一個零點出現(xiàn)在第10根譜線上，頻率間隔約為100KHz，有效脈沖寬度S=1/100KHz=10us，測量數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)相比較，誤差較小。
脈沖譜
線狀譜表征的是脈沖譜單獨的譜線。在雷達和通信系統(tǒng)中，只關(guān)注單獨的譜線是不夠的。在大多數(shù)情況下，例如，在分析具有低PRF的短脈沖串的雷達信號時，往往更關(guān)注的是與脈沖有關(guān)的頻譜，而無須關(guān)注個別譜線的細節(jié)。
同樣以SP206V信號發(fā)生器和SP926B信號分析儀為例介紹脈沖譜：設(shè)置載波信號的頻率為1GHz，幅度為0dBm，脈沖波形的脈寬為10us，周期T為100us。
峰值功率：設(shè)置RBW足夠大，使頻譜主瓣剛好變模糊，用Peak Search測的點，即為脈沖的真實峰值功率，如圖2，此時測量結(jié)果為-0.52dB，與設(shè)置值誤差很小。
有效脈沖寬度：調(diào)整RBW，可以清晰地看到脈沖譜的包絡(luò)。如圖3，可觀察到脈沖譜的第一個零點出現(xiàn)在100KHz附近，所以有效脈沖寬度為τ=1/100KHz=10us.
2.Zero Span功能
為了對脈沖寬度進行準確測量，還可以利用信號分析儀來測量脈沖射頻的時域特性(在零掃寬模式下)，將信號分析儀的軌跡點增至最大，確保RBW足夠?qū)挘纯蓽蚀_測量脈沖寬度和重復(fù)時間。
設(shè)置不同的分辨率帶寬RBW，會影響脈沖測量的準確性。如圖4，對應(yīng)不同的RBW，最終測量所得的脈沖波形也有極大的區(qū)別。這個要從脈沖信號的頻譜成份說起，對脈沖信號進行傅立葉變換，就可以知道脈沖是由某一頻率的基頻和各次倍頻的正弦波信號疊加而成的，也就是有f，2f，3f，4f…….頻率分量的正弦波合成的。RBW類似于濾波器，帶寬越窄，就會把越多的高頻信號都濾掉了，然后只剩下低頻成分了。這樣脈沖信號看起來越像正弦波。如圖4和圖5，分別測量了RBW為10MHz和30KHz，對應(yīng)的脈沖信號波形。很明顯，RBW明顯偏小之后，測量的脈沖波形出現(xiàn)了明顯的變形和畸變。
通過Zero Span功能，還可以更為直觀的讀取峰值功率，脈沖寬度，脈沖周期等指標。
圖5 利用Zero Span功能，可以快速標記峰值功率，脈沖寬度，脈沖周期等指標
3.脈沖分析應(yīng)用
普尚SP900系列信號分析儀的脈沖分析應(yīng)用（SP967EM0E）也可以方便快捷的進行脈沖波形的時間、電平和調(diào)制參數(shù)的自動測量以及脈沖序列的統(tǒng)計分析。如圖6所示，就是信號分析儀的實測結(jié)果，測量結(jié)果顯示，脈沖分析應(yīng)用的測量結(jié)果與前文所述的Zero Span等測量方法，對于最大功率，脈寬，重復(fù)周期等參數(shù)的測量，保持了很好的一致。
這里需要特別注意的是，脈沖分析應(yīng)用對于窄脈沖的測量，需要更大的分析帶寬，否則測量結(jié)果也很不準確；例如普尚SP926B信號分析儀(160MHz分析帶寬)，設(shè)置采樣率200MHz能基本準確測量20ns脈沖信號；而更大的帶寬，如普尚SP900P信號分析儀(500MHz分析帶寬) ，設(shè)置采樣率600MHz）測試20ns脈寬信號，測量結(jié)果無太大差異。
圖6 脈沖分析功能快速測量脈沖信號
關(guān)于測量設(shè)備：
使用普尚SP200系列信號發(fā)生器具有出色的相位噪聲、ACPR、EVM，經(jīng)過驗證的可擴展平臺以及經(jīng)濟高效的校準和內(nèi)部診斷功能，可支持輸出最窄20ns的脈沖，結(jié)合普尚SP900系列高性能信號分析儀進行測試，可覆蓋最新的無線通信標準信號（如5G NR、WLAN、Bluetooth等）的信號解調(diào)分析，為窄脈沖信號分析提供有力支持，最大分析帶寬可以達到510MHz，搭配量身訂制的選件可充分發(fā)揮儀器的價值，滿足多樣化測試需求。
普尚電子創(chuàng)立二十年來努力實現(xiàn)進口測試測量儀表的國產(chǎn)化替代，并致力于為客戶提供高性價比的測試測量解決方案。如有更多技術(shù)交流及合作意向請聯(lián)系我們，普尚歡迎您的加入！
