SSA5000A的最大RBW为10MHz,也就是说脉冲的上升时间必须大于66ns,此时分析仪才能正确测量信号。对于普通的线状谱测试而言,VBW的设置对于频谱的测试结果没有太大影响,但是进行脉冲测试时,VBW不能小于RBW,否则会导致峰值功率偏低。VBW滤波器会对通过中频滤波器的信号的包络进行滤波,而在脉冲测试中,会有同时多根谱线通过中频滤波器,其合成包络也有一定的带宽,如果超过了VBW的带宽,那么测试幅度将会降低。通常情况下,测试正弦信号时,视分比选择1~3,而测量脉冲信号时,一般选择视分比为10来减小对瞬变信号的幅度影响。
对于已知周期的脉冲信号,可以在触发中选择周期触发,将触发周期和脉冲周期设为一致,从而得到稳定的脉冲信号。
测量结果分析
脉冲信号示意图
脉冲的示意图如图所示,从图中可以清晰地看到脉冲测量的各个结果。在功率测量结果中Pospeak为迹线上的最高电平,NegPeak为当前迹线上的最低电平。
频谱分析仪根据数据计算出:
Amptmid = (PosPeak - NegPeak) / 2 + NegPeak
当一段迹线连续穿过脉冲低参考(RefLow,10%),脉冲持续参考(RefDuration,50%),脉冲高参考(RefHigh,90%)时,记为脉冲信号的上升沿;或是反向穿过这三个参考幅度时,记为下降沿。标记这一段迹线为脉冲的边沿。要完整地测量脉冲的参数,需要至少3个边沿。
在脉冲特性中,脉冲持续时间是为正脉冲(负脉冲)在上升沿(下降沿)穿过脉冲持续参考与下降沿(上升沿)穿过脉冲持续参考之间的时间差。
脉冲中心是为第一个正脉冲(负脉冲)的上升沿(下降沿)穿过脉冲持续参考(RefDuration,50%)与第一个下降沿(上升沿)穿过脉冲持续参考(RefDuration,50%)之间的中心点。
脉冲关闭时间=脉冲周期-脉冲持续时间,根据周期和脉宽可以计算出脉冲的占空比和频率。
在转换特性中,上升时间为脉冲第一个上升沿穿过RefLow和穿过RefHigh之间所花费的时间,下降时间为脉冲第一个下降沿穿过ReHigh和穿过RefLow之间所花费的时间。且分析仪还会自动计算出脉冲的上升前激、上升过激、下降前激、下降过激,单位为dB。
03 使用SSA5000A分析脉冲信号的频谱
使用扫频功能观察脉冲频谱
通过扫频频谱的方式观察脉冲频谱是过去几十年工程师常用的经典方式。这种方式适用于观察脉宽和周期都已知且稳定的脉冲信号。但是由于扫频式频谱仪的扫频速度的限制,频谱仪对瞬态信号的跟踪和捕获能力有限,不能很好的观察捷变脉冲信号和宽带调制的脉冲信号。
在使用扫频的方式观察线装谱时,要将设置较小的RBW。当RBW较小时,数据采集的速度远大于数字后端处理的速度,所以具有较长的死区时间,如果存在某些脉冲变化或者短时干扰,很可能会漏掉这些信号。
SSA5000A在10kHzRBW下会自动将扫描切换为FFT模式,此时频谱仪每次调谐到某个频率上,会停留更长的时间,也会分析出一个频谱内的所有能量,在这个意义上,FFT可以看作是一列并行的中频滤波器同时工作,从而加快了频谱扫描的速度。因此在分析脉冲信号的频谱时,使用FFT扫描得到的结果将更精准。测量结果如图所示。
频谱分析模式下脉冲调制的频谱
使用实时频谱功能观察脉冲信号
和传统扫频式频谱分析仪不同,实时频谱分析仪不进行本振扫描,而是利用宽带ADC对一定带宽内的信号进行采样,并且借助FPGA的实时FFT功能进行频谱计算,从而能够无丢失地将所有ADC采样数据不断进行频谱生成,从而不漏掉任何信号变化的瞬间。
基于海量连续的FFT结果,实时频谱仪可以进行实时的频率模板触发以及时域、频域和幅度域的三维显示,从而准确描绘信号变化过程。实时频谱最大的优点在于对频谱的不间断测量和显示以及频率选择性触发,所以用好它的这两点优势,作为复杂脉冲分析的观察工具,是最科学的。