雷達(dá)脈沖信號分析--射頻信號測量連載（四）

對于雷達(dá)等脈沖調(diào)制信號來說，對于脈沖信號其寬度、上升時間、占空比、重復(fù)頻率等都是非常關(guān)鍵的時域參數(shù)。按照IEEE Std 181規(guī)范的要求，一些主要的脈沖參數(shù)的定義如下圖所示。


當(dāng)用寬帶示波器已經(jīng)把射頻脈沖捕獲下來以后，就可以借助于示波器里內(nèi)置的數(shù)學(xué)函數(shù)編輯一個數(shù)學(xué)的檢波器。如下圖所示，黑色曲線是從原始信號里用數(shù)學(xué)檢波器檢出的包絡(luò)信號。包絡(luò)波形得到后，借助于示波器本身的參數(shù)測量功能，就可以進(jìn)行一些基本的脈沖參數(shù)測試。


更進(jìn)一步地，我們還可以借助于示波器的FFT功能得到信號的頻譜分布，借助示波器的抖動（Jitter）分析軟件得到脈沖內(nèi)部信號頻率或相位隨時間的變化波形，并把這些結(jié)果顯示在一起。下圖顯示的是一個Chirp雷達(dá)脈沖的時域波形、頻率/相位變化波形以及頻譜的結(jié)果，通過這些波形的綜合顯示和分析，可以直觀地看到雷達(dá)信號的變化特性，并進(jìn)行簡單的參數(shù)測量。


在雷達(dá)等脈沖信號的測試中，是否能夠捕獲到足夠多的連續(xù)脈沖以進(jìn)行統(tǒng)計分析也是非常重要的。如果要連續(xù)捕獲上千甚至上萬個雷達(dá)脈沖，可能需要非常長時間的數(shù)據(jù)記錄能力。比如某搜索雷達(dá)的脈沖的重復(fù)周期是5ms，如果要捕獲1000個連續(xù)的脈沖需要記錄5s時間的數(shù)據(jù)。如果使用的示波器的采樣率是80G/s，記錄5s時間需要的內(nèi)存深度=80G/s*50s=400G樣點(diǎn)，這幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的。
為了解決這個問題，現(xiàn)代的高帶寬示波器里都支持分段存儲模式。所謂分段存儲模式（Segmented Memory Mode），是指把示波器里連續(xù)的內(nèi)存空間分成很多段，每次觸發(fā)到來時只進(jìn)行一段很短時間的采集，直到記錄到足夠的段數(shù)。很多雷達(dá)脈沖的寬度很窄，在做雷達(dá)的發(fā)射機(jī)性能測試時，如果感興趣的只是有脈沖發(fā)射時很短一段時間內(nèi)的信號，使用分段存儲就可以更有效利用示波器的內(nèi)存。

在下圖中的例子里，被測脈沖的寬度是1us，重復(fù)周期是5ms。我們在示波器里使用分段存儲模式，設(shè)置采樣率為80G/s，每段分配200k點(diǎn)的內(nèi)存，并設(shè)置做10000段的連續(xù)記錄。這樣每段可以記錄的時間長度=200k/80G=2.5us，總共使用的示波器的內(nèi)存深度=200k點(diǎn)*10000段=2G點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)的記錄時間=5ms*10000=50s。也就是說，通過分段存儲模式實(shí)現(xiàn)了連續(xù)50s內(nèi)共10000個雷達(dá)脈沖的連續(xù)記錄。