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雷达脉冲信号分析--如何用示波器进行射频信号测量连载(四)

对于雷达等脉冲调制信号来说,对于脉冲信号其宽度、上升时间、占空比、重复频率等都是非常关键的时域参数。按照IEEE Std 181规范的要求,一些主要的脉冲参数的定义如下图所示。

 

当用宽带示波器已经把射频脉冲捕获下来以后,就可以借助于示波器里内置的数学函数编辑一个数学的检波器。如下图所示,黑色曲线是从原始信号里用数学检波器检出的包络信号。包络波形得到后,借助于示波器本身的参数测量功能,就可以进行一些基本的脉冲参数测试。

 

更进一步地,我们还可以借助于示波器的FFT功能得到信号的频谱分布,借助示波器的抖动(Jitter)分析软件得到脉冲内部信号频率或相位随时间的变化波形,并把这些结果显示在一起。下图显示的是一个Chirp雷达脉冲的时域波形、频率/相位变化波形以及频谱的结果,通过这些波形的综合显示和分析,可以直观地看到雷达信号的变化特性,并进行简单的参数测量。

 

在雷达等脉冲信号的测试中,是否能够捕获到足够多的连续脉冲以进行统计分析也是非常重要的。如果要连续捕获上千甚至上万个雷达脉冲,可能需要非常长时间的数据记录能力。比如某搜索雷达的脉冲的重复周期是5ms,如果要捕获1000个连续的脉冲需要记录5s时间的数据。如果使用的示波器的采样率是80G/s,记录5s时间需要的内存深度=80G/s*50s=400G样点,这几乎是不可能实现的。

为了解决这个问题,现代的高带宽示波器里都支持分段存储模式。所谓分段存储模式(Segmented Memory Mode),是指把示波器里连续的内存空间分成很多段,每次触发到来时只进行一段很短时间的采集,直到记录到足够的段数。很多雷达脉冲的宽度很窄,在做雷达的发射机性能测试时,如果感兴趣的只是有脉冲发射时很短一段时间内的信号,使用分段存储就可以更有效利用示波器的内存。

 

在下图中的例子里,被测脉冲的宽度是1us,重复周期是5ms。我们在示波器里使用分段存储模式,设置采样率为80G/s,每段分配200k点的内存,并设置做10000段的连续记录。这样每段可以记录的时间长度=200k/80G=2.5us,总共使用的示波器的内存深度=200k点*10000段=2G点,实现的记录时间=5ms*10000=50s。也就是说,通过分段存储模式实现了连续50s内共10000个雷达脉冲的连续记录。

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李凯的技术博客
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~~~~~~~ 探讨行业趋势 传播测量知识 ~~~~~~~ 高速测试20载,电子学会高级会员,《高速数字接口原理》、《现代示波器高级应用》作者。 kai_li@keysight.com 本博客文章均为个人原创,转载请注明出处!
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