作者：羅德與施瓦茨中國 應用工程師楊帆

背景

脈沖雷達，是一種常用的測距和目標識別雷達，廣泛應用于航空航天、警戒系統、氣象預測等多個領域。通過在發送端發送窄脈沖，以及接收端收到的被目標反射回的信號，來進行測距與定位。

在雷達研發和測試工作中，工程師往往需要對發送的脈沖參數進行驗證，常見的參數例如：脈內功率、脈沖重復間隔、脈沖上升時間、脈寬等。此時，頻譜儀經常是工程師使用的首選儀表，通過簡單的設置，具備脈沖分析功能的儀表可以自動完成這些參數的測試，提供了很大的便利。

圖1 脈沖的主要參數定義及示意圖

示波器

傳統來說屬于時域測量的常用儀表。而近些年來，隨著儀表功能“多合一”概念和技術的發展，示波器也逐漸拓寬了應用領域，具備了更多的分析功能。例如，本文通過R&S RTO6系列示波器采集信號結合R&S VSE-K6脈沖分析選件和R&S VSE-K6A多通道脈沖分析選件，來介紹基于示波器如何測量脈沖信號，同時由于示波器往往具備多端口輸入能力，所以甚至可以用于分析多通道脈沖信號。

備注說明：R&S VSE（Vector Signal Explorer）軟件，可安裝于示波器或個人電腦PC，只要具備對應的選件功能licence，可以控制前端采集設備（例如示波器或頻譜儀）采集被測信號，在VSE軟件中進行分析，得出測量結果。本實驗為了簡化連接，直接將VSE軟件直接安裝于RTO6示波器來進行測試。

測試場景一

? 單通道脈沖分析

圖2 單通道測試框圖

單通道信號源SMW200A輸出2.4GHz脈沖調制波形，同軸線輸出連接到RTO6示波器進行接收。此時，在示波器RTO6可以看到發送的脈沖波形如圖3。可以看到，該信號的重復周期約10us，脈寬約2us。

圖3 示波器基本功能查看信號

在示波器的Apps菜單啟動VSE選件，選擇脈沖分析選項，主要設置參數如圖5：頻率2.4GHz，測量帶寬100MHz，測量時間50us等。界面設置類似于頻譜儀，參數設置可靈活修改。然后運行測試，可以得到圖6的分析結果。觀察圖6的結果中，可以看到脈沖包絡信號的功率，以及在右上方的測量結果統計表中，顯示出詳細的脈沖上升時間（Rise Time）、脈寬（Pulse Width）、重復間隔（PRI）等。

圖4 啟動VSE軟件

圖5 VSE 脈沖分析設置界面

圖6 VSE脈沖分析結果

測試場景二

? 雙通道脈沖分析

圖7 雙通道測試框圖

如圖7所示，單通道信號源SMW200A輸出2.4GHz脈沖信號，經過功分器分為兩路分別接入示波器RTO6的通道1和通道3。同時，通道3故意采用很長的線纜，以此來近似模擬多通道脈沖輸入效果。從圖8的示波器顯示可以看出，由于通道3的線纜較長不僅影響了延遲（相位），同時也帶來了損耗（此處，通道1為20mV/div，通道3為10mV/div）。調整示波器看脈沖局部，如圖9，可看到通道3信號比通道1有明顯延遲。

圖8  示波器基本功能查看信號

圖9 查看脈沖局部波形

操作步驟與測試場景一雷同，啟動VSE軟件，并更改設置分析通道為通道1和通道3。點擊運行，可得到結果如圖10所示。在脈沖幅度欄中，可看到通道3的信號功率比通道1的信號功率小約3dB，與示波器界面看到的波形吻合。右上的測試結果表里可以顯示出所有輸入通道中的每一個脈沖的測量信息，包括脈寬，PRI，相位信息等，可根據需要增減測量項目。

圖10 VSE雙通道脈沖分析結果

總結：

示波器作為工程師最常使用的儀表之一，除了傳統的電壓、時序測試，已經發展為可集成眾多射頻信號分析功能。本文介紹的VSE軟件脈沖分析即是其中一種，由于示波器本身具備多通道輸入，還可同時分析多路脈沖信號，拓展了應用范圍。