SSA5000A的最大RBW為10MHz,也就是說脈沖的上升時間必須大于66ns,此時分析儀才能正確測量信號。對于普通的線狀譜測試而言,VBW的設置對于頻譜的測試結果沒有太大影響,但是進行脈沖測試時,VBW不能小于RBW,否則會導致峰值功率偏低。VBW濾波器會對通過中頻濾波器的信號的包絡進行濾波,而在脈沖測試中,會有同時多根譜線通過中頻濾波器,其合成包絡也有一定的帶寬,如果超過了VBW的帶寬,那么測試幅度將會降低。通常情況下,測試正弦信號時,視分比選擇1~3,而測量脈沖信號時,一般選擇視分比為10來減小對瞬變信號的幅度影響。
對于已知周期的脈沖信號,可以在觸發中選擇周期觸發,將觸發周期和脈沖周期設為一致,從而得到穩定的脈沖信號。
測量結果分析
脈沖信號示意圖
脈沖的示意圖如圖所示,從圖中可以清晰地看到脈沖測量的各個結果。在功率測量結果中Pospeak為跡線上的最高電平,NegPeak為當前跡線上的最低電平。
頻譜分析儀根據數據計算出:
Amptmid = (PosPeak - NegPeak) / 2 + NegPeak
當一段跡線連續穿過脈沖低參考(RefLow,10%),脈沖持續參考(RefDuration,50%),脈沖高參考(RefHigh,90%)時,記為脈沖信號的上升沿;或是反向穿過這三個參考幅度時,記為下降沿。標記這一段跡線為脈沖的邊沿。要完整地測量脈沖的參數,需要至少3個邊沿。
在脈沖特性中,脈沖持續時間是為正脈沖(負脈沖)在上升沿(下降沿)穿過脈沖持續參考與下降沿(上升沿)穿過脈沖持續參考之間的時間差。
脈沖中心是為第一個正脈沖(負脈沖)的上升沿(下降沿)穿過脈沖持續參考(RefDuration,50%)與第一個下降沿(上升沿)穿過脈沖持續參考(RefDuration,50%)之間的中心點。
脈沖關閉時間=脈沖周期-脈沖持續時間,根據周期和脈寬可以計算出脈沖的占空比和頻率。
在轉換特性中,上升時間為脈沖第一個上升沿穿過RefLow和穿過RefHigh之間所花費的時間,下降時間為脈沖第一個下降沿穿過ReHigh和穿過RefLow之間所花費的時間。且分析儀還會自動計算出脈沖的上升前激、上升過激、下降前激、下降過激,單位為dB。
03 使用SSA5000A分析脈沖信號的頻譜
使用掃頻功能觀察脈沖頻譜
通過掃頻頻譜的方式觀察脈沖頻譜是過去幾十年工程師常用的經典方式。這種方式適用于觀察脈寬和周期都已知且穩定的脈沖信號。但是由于掃頻式頻譜儀的掃頻速度的限制,頻譜儀對瞬態信號的跟蹤和捕獲能力有限,不能很好的觀察捷變脈沖信號和寬帶調制的脈沖信號。
在使用掃頻的方式觀察線裝譜時,要將設置較小的RBW。當RBW較小時,數據采集的速度遠大于數字后端處理的速度,所以具有較長的死區時間,如果存在某些脈沖變化或者短時干擾,很可能會漏掉這些信號。
SSA5000A在10kHzRBW下會自動將掃描切換為FFT模式,此時頻譜儀每次調諧到某個頻率上,會停留更長的時間,也會分析出一個頻譜內的所有能量,在這個意義上,FFT可以看作是一列并行的中頻濾波器同時工作,從而加快了頻譜掃描的速度。因此在分析脈沖信號的頻譜時,使用FFT掃描得到的結果將更精準。測量結果如圖所示。
頻譜分析模式下脈沖調制的頻譜
使用實時頻譜功能觀察脈沖信號
和傳統掃頻式頻譜分析儀不同,實時頻譜分析儀不進行本振掃描,而是利用寬帶ADC對一定帶寬內的信號進行采樣,并且借助FPGA的實時FFT功能進行頻譜計算,從而能夠無丟失地將所有ADC采樣數據不斷進行頻譜生成,從而不漏掉任何信號變化的瞬間。
基于海量連續的FFT結果,實時頻譜儀可以進行實時的頻率模板觸發以及時域、頻域和幅度域的三維顯示,從而準確描繪信號變化過程。實時頻譜最大的優點在于對頻譜的不間斷測量和顯示以及頻率選擇性觸發,所以用好它的這兩點優勢,作為復雜脈沖分析的觀察工具,是最科學的。