利用示波器和VSE軟件進行脈沖分析

背景

脈沖雷達，是一種常用的測距和目標識別雷達，廣泛應(yīng)用于航空航天、警戒系統(tǒng)、氣象預(yù)測等多個領(lǐng)域。通過在發(fā)送端發(fā)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(fā)和測試工作中，工程師往往需要對發(fā)送的脈沖參數(shù)進行驗證，常見的參數(shù)例如：脈內(nèi)功率、脈沖重復(fù)間隔、脈沖上升時間、脈寬等。此時，頻譜儀經(jīng)常是工程師使用的首選儀表，通過簡單的設(shè)置，具備脈沖分析功能的儀表可以自動完成這些參數(shù)的測試，提供了很大的便利。

圖1 脈沖的主要參數(shù)定義及示意圖

示波器

傳統(tǒng)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(shù)的發(fā)展，示波器也逐漸拓寬了應(yīng)用領(lǐng)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(jié)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(yīng)的選件功能licence，可以控制前端采集設(shè)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(jié)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(diào)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(fā)送的脈沖波形如圖3?？梢钥吹剑撔盘柕闹貜?fù)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(shè)置參數(shù)如圖5：頻率2.4GHz，測量帶寬100MHz，測量時間50us等。界面設(shè)置類似于頻譜儀，參數(shù)設(shè)置可靈活修改。然后運行測試，可以得到圖6的分析結(jié)果。觀察圖6的結(jié)果中，可以看到脈沖包絡(luò)信號的功率，以及在右上方的測量結(jié)果統(tǒng)計表中，顯示出詳細的脈沖上升時間（Rise Time）、脈寬（Pulse Width）、重復(fù)間隔（PRI）等。

圖4 啟動VSE軟件

圖5 VSE 脈沖分析設(shè)置界面

圖6 VSE脈沖分析結(jié)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(jīng)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(diào)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(shè)置分析通道為通道1和通道3。點擊運行，可得到結(jié)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(jié)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(jù)需要增減測量項目。

圖10 VSE雙通道脈沖分析結(jié)果

總結(jié)：

示波器作為工程師最常使用的儀表之一，除了傳統(tǒng)的電壓、時序測試，已經(jīng)發(fā)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(yīng)用范圍。

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