脈沖調(diào)制技術(shù)在雷達(dá)、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(hào)相比，脈沖信號(hào)的測(cè)量更為困難。表征脈沖調(diào)制信號(hào)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(shí)域里，用示波器很容易觀察脈沖調(diào)制信號(hào)，測(cè)量脈沖的上升時(shí)間和下降時(shí)間；但相比較而言，信號(hào)分析儀具有更大的動(dòng)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(hào)分析儀亦大面積用于脈沖調(diào)制信號(hào)的頻譜測(cè)量。
測(cè)試脈沖調(diào)制信號(hào)，可以使用普尚信號(hào)分析儀的Zero Span和脈沖分析選件，合理設(shè)置信號(hào)分析儀的分辨率帶寬(RBW)、掃頻寬度(span)、掃描時(shí)間(sweep time)等，是獲得真實(shí)脈沖信號(hào)的關(guān)鍵。
脈沖信號(hào)測(cè)量原理：
1.脈沖調(diào)制信號(hào)分析與測(cè)量
信號(hào)分析儀只能測(cè)量幅度信息，而不能測(cè)量相位信息，因此信號(hào)分析儀觀察的脈沖調(diào)制信號(hào)頻譜全部是正向的。
采樣信號(hào)分析儀測(cè)量脈沖射頻信號(hào)時(shí)，選擇不同的分辨率帶寬，將顯示不同的頻譜。當(dāng)采用窄的分辨帶寬時(shí)，顯示頻譜呈現(xiàn)離散的譜線；當(dāng)采用寬的分辨帶寬時(shí)，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(cè)量脈沖調(diào)制參數(shù)。
線狀譜
當(dāng)信號(hào)分析儀的分辨率帶寬足夠窄，信號(hào)分析儀上將清楚地呈現(xiàn)出每一條譜線，對(duì)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(shí)，每一個(gè)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(hào)頻譜。因此只要不要違背對(duì)分辨率帶寬的掃描限制，改變掃描時(shí)間，譜線之間的間距將不發(fā)生變化。利用這一特點(diǎn)，可以方便地計(jì)算出脈沖調(diào)制信號(hào)的PRF和脈寬指標(biāo)。
例如設(shè)置載波信號(hào)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(jì)算可得：脈沖重復(fù)周期PRF=1/T=1/100us=10KHz。設(shè)置信號(hào)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(gè)零點(diǎn)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(cè)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(dú)的譜線。在雷達(dá)和通信系統(tǒng)中，只關(guān)注單獨(dú)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(dá)信號(hào)時(shí)，往往更關(guān)注的是與脈沖有關(guān)的頻譜，而無(wú)須關(guān)注個(gè)別譜線的細(xì)節(jié)。
同樣以SP206V信號(hào)發(fā)生器和SP926B信號(hào)分析儀為例介紹脈沖譜：設(shè)置載波信號(hào)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(cè)的點(diǎn)，即為脈沖的真實(shí)峰值功率，如圖2，此時(shí)測(cè)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(gè)零點(diǎn)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(duì)脈沖寬度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，還可以利用信號(hào)分析儀來(lái)測(cè)量脈沖射頻的時(shí)域特性(在零掃寬模式下)，將信號(hào)分析儀的軌跡點(diǎn)增至最大，確保RBW足夠?qū)挘纯蓽?zhǔn)確測(cè)量脈沖寬度和重復(fù)時(shí)間。
設(shè)置不同的分辨率帶寬RBW，會(huì)影響脈沖測(cè)量的準(zhǔn)確性。如圖4，對(duì)應(yīng)不同的RBW，最終測(cè)量所得的脈沖波形也有極大的區(qū)別。這個(gè)要從脈沖信號(hào)的頻譜成份說(shuō)起，對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)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(hào)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(huì)把越多的高頻信號(hào)都濾掉了，然后只剩下低頻成分了。這樣脈沖信號(hào)看起來(lái)越像正弦波。如圖4和圖5，分別測(cè)量了RBW為10MHz和30KHz，對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)波形。很明顯，RBW明顯偏小之后，測(cè)量的脈沖波形出現(xiàn)了明顯的變形和畸變。
通過(guò)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(biāo)。
圖5 利用Zero Span功能，可以快速標(biāo)記峰值功率，脈沖寬度，脈沖周期等指標(biāo)
3.脈沖分析應(yīng)用
普尚SP900系列信號(hào)分析儀的脈沖分析應(yīng)用（SP967EM0E）也可以方便快捷的進(jìn)行脈沖波形的時(shí)間、電平和調(diào)制參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量以及脈沖序列的統(tǒng)計(jì)分析。如圖6所示，就是信號(hào)分析儀的實(shí)測(cè)結(jié)果，測(cè)量結(jié)果顯示，脈沖分析應(yīng)用的測(cè)量結(jié)果與前文所述的Zero Span等測(cè)量方法，對(duì)于最大功率，脈寬，重復(fù)周期等參數(shù)的測(cè)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(duì)于窄脈沖的測(cè)量，需要更大的分析帶寬，否則測(cè)量結(jié)果也很不準(zhǔn)確；例如普尚SP926B信號(hào)分析儀(160MHz分析帶寬)，設(shè)置采樣率200MHz能基本準(zhǔn)確測(cè)量20ns脈沖信號(hào)；而更大的帶寬，如普尚SP900P信號(hào)分析儀(500MHz分析帶寬) ，設(shè)置采樣率600MHz）測(cè)試20ns脈寬信號(hào)，測(cè)量結(jié)果無(wú)太大差異。
圖6 脈沖分析功能快速測(cè)量脈沖信號(hào)
關(guān)于測(cè)量設(shè)備：
使用普尚SP200系列信號(hào)發(fā)生器具有出色的相位噪聲、ACPR、EVM，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的可擴(kuò)展平臺(tái)以及經(jīng)濟(jì)高效的校準(zhǔn)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(hào)分析儀進(jìn)行測(cè)試，可覆蓋最新的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（如5G NR、WLAN、Bluetooth等）的信號(hào)解調(diào)分析，為窄脈沖信號(hào)分析提供有力支持，最大分析帶寬可以達(dá)到510MHz，搭配量身訂制的選件可充分發(fā)揮儀器的價(jià)值，滿足多樣化測(cè)試需求。
普尚電子創(chuàng)立二十年來(lái)努力實(shí)現(xiàn)進(jìn)口測(cè)試測(cè)量?jī)x表的國(guó)產(chǎn)化替代，并致力于為客戶提供高性價(jià)比的測(cè)試測(cè)量解決方案。如有更多技術(shù)交流及合作意向請(qǐng)聯(lián)系我們，普尚歡迎您的加入！
