雷達脈沖信號分析--射頻信號測量連載（四）

對于雷達等脈沖調制信號來(lái)說(shuō)，對于脈沖信號其寬度、上升時(shí)間、占空比、重復頻率等都是非常關(guān)鍵的時(shí)域參數。按照IEEE Std 181規范的要求，一些主要的脈沖參數的定義如下圖所示。


當用寬帶示波器已經(jīng)把射頻脈沖捕獲下來(lái)以后，就可以借助于示波器里內置的數學(xué)函數編輯一個(gè)數學(xué)的檢波器。如下圖所示，黑色曲線(xiàn)是從原始信號里用數學(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測量功能，就可以進(jìn)行一些基本的脈沖參數測試。


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(dòng)（Jitter）分析軟件得到脈沖內部信號頻率或相位隨時(shí)間的變化波形，并把這些結果顯示在一起。下圖顯示的是一個(gè)Chirp雷達脈沖的時(shí)域波形、頻率/相位變化波形以及頻譜的結果，通過(guò)這些波形的綜合顯示和分析，可以直觀(guān)地看到雷達信號的變化特性，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的參數測量。


在雷達等脈沖信號的測試中，是否能夠捕獲到足夠多的連續脈沖以進(jìn)行統計分析也是非常重要的。如果要連續捕獲上千甚至上萬(wàn)個(gè)雷達脈沖，可能需要非常長(cháng)時(shí)間的數據記錄能力。比如某搜索雷達的脈沖的重復周期是5ms，如果要捕獲1000個(gè)連續的脈沖需要記錄5s時(shí)間的數據。如果使用的示波器的采樣率是80G/s，記錄5s時(shí)間需要的內存深度=80G/s*50s=400G樣點(diǎn)，這幾乎是不可能實(shí)現的。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，現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的內存空間分成很多段，每次觸發(fā)到來(lái)時(shí)只進(jìn)行一段很短時(shí)間的采集，直到記錄到足夠的段數。很多雷達脈沖的寬度很窄，在做雷達的發(fā)射機性能測試時(shí)，如果感興趣的只是有脈沖發(fā)射時(shí)很短一段時(shí)間內的信號，使用分段存儲就可以更有效利用示波器的內存。

在下圖中的例子里，被測脈沖的寬度是1us，重復周期是5ms。我們在示波器里使用分段存儲模式，設置采樣率為80G/s，每段分配200k點(diǎn)的內存，并設置做10000段的連續記錄。這樣每段可以記錄的時(shí)間長(cháng)度=200k/80G=2.5us，總共使用的示波器的內存深度=200k點(diǎn)*10000段=2G點(diǎn)，實(shí)現的記錄時(shí)間=5ms*10000=50s。也就是說(shuō)，通過(guò)分段存儲模式實(shí)現了連續50s內共10000個(gè)雷達脈沖的連續記錄。