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知识课堂 | 详解脉冲信号原理与测量


  来源: 普尚电子 时间:2023-08-18 编辑:白芷
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脉冲调制技术在雷达、电子战和数字通信系统中应用十分广泛,与连续波信号相比,脉冲信号的测量更为困难。表征脉冲调制信号的主要参数有:脉冲宽度、脉冲周期、脉冲重复频率,峰值功率和平均功率等。


在时域里,用示波器很容易观察脉冲调制信号,测量脉冲的上升时间和下降时间;但相比较而言,信号分析仪具有更大的动态范围。随着现代数字处理技术的广泛应用,信号分析仪亦大面积用于脉冲调制信号的频谱测量。


测试脉冲调制信号,可以使用普尚信号分析仪的Zero Span和脉冲分析选件,合理设置信号分析仪的分辨率带宽(RBW)、扫频宽度(span)、扫描时间(sweep time)等,是获得真实脉冲信号的关键。


脉冲信号测量原理:


1.脉冲调制信号分析与测量


信号分析仪只能测量幅度信息,而不能测量相位信息,因此信号分析仪观察的脉冲调制信号频谱全部是正向的。

采样信号分析仪测量脉冲射频信号时,选择不同的分辨率带宽,将显示不同的频谱。当采用窄的分辨带宽时,显示频谱呈现离散的谱线;当采用宽的分辨带宽时,这些谱线便融合在一起,频谱呈连续状。


利用线状谱和脉冲谱的频谱特性,可以测量脉冲调制参数。


线状谱

当信号分析仪的分辨率带宽足够窄,信号分析仪上将清楚地呈现出每一条谱线,对于线状谱显示的一般要求是:RBW<0.3PRF,其中PRF为脉冲重复周期。


此时,每一个带宽内,只有一根谱线,所显示的结果非常接近于脉冲信号频谱。因此只要不要违背对分辨率带宽的扫描限制,改变扫描时间,谱线之间的间距将不发生变化。利用这一特点,可以方便地计算出脉冲调制信号的PRF和脉宽指标。


例如设置载波信号的频率为1GHz,幅度为0dBm,脉冲波形的脉宽为10us,周期T为100us。从理论计算可得:脉冲重复周期PRF=1/T=1/100us=10KHz。设置信号分析仪的RBW为1KHz,扫频宽度为500KHz,可获得图1这样的线谱图。


从图1可以观察到,谱线间的间隔约为10KHz,所以,PRF=10KHz;频谱包络的第一个零点出现在第10根谱线上,频率间隔约为100KHz,有效脉冲宽度S=1/100KHz=10us,测量数据与理论数据相比较,误差较小。

图1 线状谱


脉冲谱

线状谱表征的是脉冲谱单独的谱线。在雷达和通信系统中,只关注单独的谱线是不够的。在大多数情况下,例如,在分析具有低PRF的短脉冲串的雷达信号时,往往更关注的是与脉冲有关的频谱,而无须关注个别谱线的细节。


同样以SP206V信号发生器和SP926B信号分析仪为例介绍脉冲谱:设置载波信号的频率为1GHz,幅度为0dBm,脉冲波形的脉宽为10us,周期T为100us。


峰值功率:设置RBW足够大,使频谱主瓣刚好变模糊,用Peak Search测的点,即为脉冲的真实峰值功率,如图2,此时测量结果为-0.52dB,与设置值误差很小。


图2 脉冲峰值功率测量


有效脉冲宽度:调整RBW,可以清晰地看到脉冲谱的包络。如图3,可观察到脉冲谱的第一个零点出现在100KHz附近,所以有效脉冲宽度为τ=1/100KHz=10us.


图3 脉冲有效宽度测量

关键词:普尚电子 脉冲信号 测试测量    浏览量:14764

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