我们今天将探讨脉冲信号是什么，脉冲信号频域和时域特性,雷达脉冲信号的参数分析与表征以及脉冲雷达和连续波雷达的区别。文末有主要脉冲参数定义，以帮助您了解脉冲的性质。
脉冲（ Pulse）通常是指电子技术中经常运用的一种像脉搏似的短暂起伏的电冲击(电压或电流)。主要特性有波形，幅度，宽度和重复频率。脉冲是相对于连续信号在整个信号周期内短时间发生的信号小大部分信号周期内没有信号就像人的脉搏一样。脉冲用于同步、触发或控制测试中的多个測試设备。脉冲还用于时钟生成或雷达测试。为了描述一个脉冲并使其创建可重复，定义了一组参数。
扫描二维码，推荐阅读应用笔记：什么是脉冲参数？
"本文档描述了并说明了所有主要脉冲参数定义。它是测试中使用的术语的集合测量环境。这些信息将帮助您理解脉冲。"
脉冲信号是什么意思?
在数字系统中，所有传输的信号都是通/断的，即只有两种电信号。这种电信号称为脉冲信号，是所有数字系统中的基本电信号。现在一般指数字信号它已经是个周期内有一半时间有信号。计算机内的信号就是脉冲信号，又叫数字信号。
标准脉沖信号如下图所示。
脉冲信号最大的特性在于时域的不连续。时域的突发特性是脉冲用在雷达应用中的基本要求，因此脉冲信号参数也是雷达信号质量评估的主要指标。脉冲信号的时域不连续同时也给我们在功率及频谱测试中增加了不少困难。
脉冲雷达和连续波雷达的区别是什么？
脉冲雷达的基本工作原理
脉冲雷达是一种传感系统，它利用物体反射的高功率脉冲信号来确定它们与雷达天线的距离。
脉冲雷达的基本工作原理是脉冲调制器产生短脉冲，然后放大。放大的脉冲通过双工器或开关电路到达脉冲雷达天线。脉冲在空气中传播，直到它击中能够反射射频能量的物体，并在反射物体上产生的一些反射与雷达天线相互作用，产生电信号。该信号通过双工器或开关被传导到脉冲雷达的接收器部分，在发射的脉冲通过双工器/开关后立即切换其方向。因为雷达接收信号往往很弱，接收到的信号需要用低噪声放大器放大。随后，放大的RF信号被混频成中频信号，并被发送到检测器，该检测器测量原始脉冲发射和接收信号到达之间的时间差。发射和接收之问的时间差决定了脉冲的飞行时间，从而决定了物体距离雷达有多远。
脉冲式雷达相比于连续波雷达，主要可以共用收发天线，分时工作。而如果是连续波雷达，如果共阵面设计，会导致收发隔离度不够产生泄露，因为这种就得分阵面设计（或者双基雷达）。与此同时，虽然连续波雷达在同等条件下可以获得比豚冲更大的平均发射功率，但是也意味着散热要求会比较高，同时也会更加耗电（对于一些特殊场合下的雷达，功耗是个很重要的指标），從而增加整个雷达的设计难度。随着相控阵雷达的普及，发射增益可以通过面阵的合成来提高，而信噪比提高可以通过脉冲压缩、匹配滤波的方式。因此使用脉冲调制可以简化硬件设计电路，降低模块的设计难度。
脉冲雷达
脉冲调制下的雷达信号，可以具有更丰富的信息，不同的脉宽以及带内调制会使得雷达更具灵活性，兼备不同场合的使用。
下面我们将讨论脉冲功率测试，脉冲频谱测试与观察以及脉冲全参数表征。
功率的测量并不是一个新鲜的话题。传统上大家一般采用功率计或者频谱仪的方式进行功率测量。功率计座位功率测量的标杆，具有最高的精度。功率精度可以达到零点零几dB；频谱分析仪或者基于频谱分析仪平台的矢量信号分析仪也是功率测量的常用手段，虽然功率精度只有零点几个dB，不如功率计，但是它的动态范围比较大，能测到的最小功率可以更低，同时可以兼顾功率、频谱甚至调制域等参数分析。
“阅读这些最佳实践，了解如何进行快速准确的雷达脉冲测量，以及如何使用功率计和功率传感器最大限度地提高脉冲测量速度。”
脉冲功率测试
平均功率 Average Power 与脉冲信号
我们都知道信号幅度随时间是变化的。所以我们常说的功率一般是在特定时间或者周期内的平均值。对于时域剧烈变化的脉冲信号而言，我们更加关注携带信号信息的脉冲打开期间的功率。
脉冲功率 Pulsed Power
从这个图中的关系很好理解，脉冲信号的平均功率域脉冲打开期间的峰值功率成比例关系。比例关系等于占空比。
脉冲功率公式
Pulse Power = Average Power/Duty Cycle
脉冲功率 = 平均功率/占空比
利用常用的平均值功率计在一定程度上也可以进行脉冲功率测试。这种方式成本最低，但是前提条件是脉冲的占空比需要已知并且固定不变。这对于一些稍微复杂一点的脉冲信号就不适用了。另外，这种方式也无法反映脉冲信号随时间的变化关系。
1.成本最低，易实现
2.已知脉冲占空比
3.对最小脉冲宽度无要求
4.对脉冲上升时间无最小要求
1.无法测量脉冲上升下降时间
2. 无法测量振荡和过冲
所以在功率计中派生出了专用于脉冲功率测试的峰值功率计。
这种峰值功率计能够兼顾脉冲的时域突变特性与功率计的高精度，并且能够测量脉冲的上升下降时间以及脉宽周期等时域信息。是进行脉冲功率测试的首选设备。
峰值功率计可以提供可视化的脉冲详细参数
上升时间、下降时间、脉冲宽度以及脉冲周期等参数均可直观测量
使用功率计进行脉冲功率测试最为准确
在工作中我们也看到大量的用户同时也在采用频谱频谱分析仪分析仪进行脉冲功率测试。毕竟作为能兼顾频谱功率以及宽带分析的通用仪表，如果对功率精度没有特别苛刻的要求，利用频谱仪在看频谱的同时顺便进行功率测试也是合情合理的。并且随着频谱仪功率精度的不断提升，大部分条件下都可以满足要求。
脉冲信号频域特性
我们大家应该都很熟悉脉冲信号的频域特性。由于时域截断，脉冲信号在频谱上将以sinc函数的方式扩展。主瓣的频谱宽度取决于脉宽。把主瓣展开可以看到很多线状谱，线状谱的间隔取决于脉冲周期。
从这里可以看到不同的脉冲周期以及脉冲宽度对脉冲频谱的影响。如果脉冲参数是已知并且固定的，那么我们比较容易估计它的频谱特性，也比较容易在频谱仪上验证。
利用频谱仪进行功率测试，大多数情况下我们是在频域模式下进行的。也就是对频谱仪扫描得到的功率谱密度曲线进行特定带宽的积分，从而得到信道功率。这种方式适合时域稳态或者重复性比较好的信号，对于脉冲信号不太合适，尤其是窄脉冲信号。因为频谱扫描需要比较多的时间，很多时候扫频模式下甚至都很难准确捕获脉冲这种瞬态信号，那么基于此的频谱积分也就误差很大。
频谱仪的频域功率测试是基于频谱扫描得到功率谱密度曲线，进而通过积分得到特定带宽内的总功率。表现形式有扫频模式中 Marker 功能下的 Band Power 或者单独的 Channel Power 测量项。适用于功率随时间相对稳定的信号功率测试，不适用于脉冲测试。
测试能力：
•显示脉冲调制信号包络，测试脉冲调制参数
• 脉冲宽度的正确测试受频谱仪RBW的限制
测试方法：
•中心频率设置等于被测信号载波频率
•扫频范围设置为零扫宽
•根据信号功率设置参考电平
•RBW设置大于调制速率
•通过扫描时间和触发设置得到稳定的信号包络显示，测试得到脉冲调制参数
时域模式：频谱仪零扫宽模式
很多有经验的用户都知道频谱仪还有零扫宽模式，也经常用零扫宽模式进行脉冲的相关测量。
频谱仪在零扫宽模式下相当于一个峰值功率计，可以在特定的频点以一定的带宽对信号进行包络检波并画出功率随时间变化的曲线。RBW就相当于这个检波器的带宽。对于普通频谱仪而言，一般RBW最带不超过8MHz，因此它能够准确追踪的脉冲信号脉宽和上升沿不能太小。有些用户视图用这个功能去测量几十个纳秒量级的脉冲信号就有点勉为其难了。在时域上就能够明显看到上升和下降沿明显变缓，此时脉宽是不准确的。另外由于只有部分带宽内的信号功率被计算进来，所以测到的峰值功率也是不准确的。
零扫宽模式下频谱仪将固定本振在中心频率处，并在指定的RBW带宽之内对信号进行采样分析
频谱仪的横轴将变为时间；纵轴仍然为功率
从曲线上可以直接测量脉冲开和关期间的功率
对于窄脉冲，应增加分析仪RBW，但是往往频谱仪支持的最大RBW有限（8MHz）
因此对于脉宽较窄的宽带脉冲信号，零扫宽模式往往得不到准确的功率随时间变化结果
我们的频谱仪一般标配有IQ分析仪模式。这种分析模式跟刚才讲的零扫宽模式很相似，也是在特定频点对一定带宽的信号进行采样并可以在时域上进行显示。所以也可以用来进行功率包络测试。它的好处是测量带宽可以稍微大一点，因为它的带宽上限是频谱仪配置的分析带宽，而我们一般的频谱仪分析带宽标配 25 MHz 起，所以能准确测量的脉冲信号脉宽可以更窄一些。
“IQ Analyzer/IQ分析仪”模式与零扫宽模式工作机制相似。不同点在于IQ Analyzer/IQ分析仪模式可以利用频谱仪配置的分析带宽进行采样，从而支持更大带宽或者更窄脉宽信号分析。
对于高端频谱仪，我们同时也标配有burst power这种突发功率测试功能。它的原理和前面的零扫宽以及IQ分析仪模式相似，制式增加了直接的峰值功率和平均功率测试显示。它默认采用射频突发作为触发。最大的采集带宽取决于频谱仪配置的分析带宽。最带可以到1GHz。所以对于稍微新一点的频谱仪，这种方式是最简单的脉冲功率测试。跟示波器类似，它在时间轴上也可以灵活调节时间刻度以准确观察低占空比的窄脉宽信号。
“Burst Power”将测量某一指定脉冲宽度上的平均功率或某一指定阈值上的功率
脉冲宽度可通过人工输入，分析仪也可自动确定其宽度
对于窄脉冲，应增加分析仪RBW
频谱仪在该模式下的最大RBW为频谱仪的分析带宽，一般25MHz起，最高可到几百MHz到1GHz
因此可准确测量窄脉宽或者宽带调制脉冲信号功率
对于低占空比的波形，可减少分析仪扫描时间来提供充分的时间分辨率。
这里我们特意选取了一张频谱仪PSA上的截图。这种通过普通扫频频谱的方式观察脉冲频谱是过去几十年的经典方式。它比较适合观察脉宽和周期已知且稳定的脉冲信号。但是对于现在越来越复杂的捷变脉冲信号或者宽带调制的脉冲信号就有点力不从心了。毕竟扫频式频谱仪的扫频速度还是约束了它对瞬态信号的跟踪和捕获能力。
因此近十年以内发展起来的实时频谱分析技术就成了脉冲信号频谱分析的一个重要帮手。下面我们介绍它的功能，优势以及劣势。
和传统扫频式频谱分析仪不同，实时频谱分析仪不进行本振扫描，而是利用宽带ADC对一定带宽内的信号进行采样，并且借助FPGA的实时FFT功能进行频谱计算，从而能够无丢失地将所有ADC采样数据不断进行频谱生成，从而不漏掉任何信号变化的瞬间。基于海量连续的FFT结果，实时频谱仪可以进行实时的频率模板触发以及时、频和幅度域的三维显示，从而准确描绘信号变化过程。
特点
•所有时域数据全部用于频谱处理，无信号丢失
•频域、时域以及统计域分析显示
•频谱模板触发
如何利用实时频谱分析仪进行脉冲分析？
实时频谱分析仪的经典显示
•实时频谱显示
这里是实时频谱仪的几个经典显示。首先是实时频谱显示，看起来实时频谱显示和传统扫频式频谱仪的显示没有太大区别。只是实时模式下的频谱测试结果来自于FPGA中的高速FFT输出，而不是传统的扫频结果，它包含当前捕获时间内的全部频谱信息。
这里可能会有一个理解上的误区，刚才我们讲到高速FFT的速度大约在每秒30万次，那么实时频谱显示是不是以同样的速率刷新呢？显然不是，首先频谱仪的屏幕显示无法做到如此高速刷新，另外人眼能够识别的刷新速度也不超过30次每秒，高速刷新也没有意义。因此实时频谱显示也是以大概每秒30次左右的速度刷新，只是它和普通频谱仪类似，可以采用平均值，峰值，样点，负峰值检波等方式将高速FFT的结果处理之后再显示出来。
•实时频谱密度
频谱密度显示是实时频谱仪最特别的显示方式。它在传统的频率-幅度显示之外，增加了概率统计的功能。在一定的分析带宽之内，每次FFT都将输出一个频率-幅度图；频谱密度显示将多次FFT的频率-幅度结果进行统计，得到每个频率上信号幅度的概率分布，并以颜色的深浅来表示。这样的好处是能够帮助我们对信号在过去一段时间内的出现情况有完整的了解，从而帮助我们判断某些瞬态信号的出现频率和幅度。通俗地理解，就是信号只要曾经出现过，就会在屏幕上留下痕迹，并且可以根据颜色深浅来判断其出现概率。
•实时频谱瀑布图
在频谱瀑布图中，横轴代表频率，纵轴代表时间，颜色表示幅度大小。因此在纵轴上任意截取一个时间片段，就可以在上方得到该时刻的频谱显示；时间轴上最多可以显示10000帧的频谱，每帧的长度可配置为100微妙到4千秒。
频谱瀑布图的显示在跳频脉冲测试中大有用途，可以帮助我们定位信号跳频图谱，驻留时间等。
•信号功率/时间
在之前的系统框图中，我们看到实时频谱仪有一个专门的通道进行时域处理，它可以根据信号的时域IQ数据进行功率计算，从而得到信号功率随时间变化的包络。这样，我们可以将实时频谱，频谱瀑布图以及时域包络同时显示，并且可以设置时域电平触发，这对脉冲信号测试非常实用。
实时频谱分析仪用于脉冲分析
所以说，实时频谱确实是分析和观察复杂的瞬态脉冲信号的有力手段，但是它对能够准确测量的信号是有前提条件的，并且受制于FPGA的硬件实现，对于时间分辨率和频率分辨率的调节也是有约束的。
总而言之，实时频谱最大的优点在于对频谱的不间断测量和显示，以及频率选择性触发，所以用好它的这两点优势，作为复杂脉冲分析的观察工具，是最科学的。它与后面即将介绍的矢量信号分析手段结合，将是最有效和准确的脉冲参数表征手段。
•可以观察频率瞬态变化
•可以进行精准的频率选择性触发
•可以进行时域频域并行观察
•并不能准确测量所有信号
•时间分辨率、频率分辨率有限制
矢量信号分析与实时频谱分析RTSA结合
这是实时频谱与矢量信号分析结合的典型场景。实时频谱负责进行FMT触发，并控制VSA进行不间断的数据记录，为后续的复杂信号矢量分析提供完整素材。这样将大大节省仪器内存，提高记录的有效性。
矢量信号分析与实时频谱分析RTSA结合進行深度信号分析：
信号多域测试
捕获与回放
可变时间与频率分辨率
通过控制overlap来控制信号回放速度
信号被完整记录下来之后，矢量信号分析的灵活特性就可以得到展现了。为了观察信号瞬态变化的细节，我们可以调整信号回放的速度，就像看监控录像一样观察感兴趣的瞬间。并且保证在整个过程中没有任何信息丢失。
通过信号连续记录已经得到信号的完整过程信息
通过调节Overlap（0% to 99.99% ）控制信号时域以及频域的细节展示速度
跳频雷达信号实例
下面是一个跳频雷达信号的实例。雷达在一定带宽内步进跳频。
从频谱上我们虽然能够看到七个特定的频点，但是我们并无法看出时间关系，即跳频图谱。
什么是跳频? 跳频技术如何理解？
跳频即每个载波的使用频点随着帧的改变而按照某种跳频序列在预先设定的一组频点中进行跳变。这组频点称为跳频频率组(HFS)，载波跳变顺序由跳频序列号(HSN)控制。跳频分为基带跳频和射频跳频两种：基带跳频收发信机数与跳频频点数量一致；射频跳频可以使用多于收发信机数的频点进行跳频，但需采用宽带的频率合成器。总的说来，跳频可以起到频率分集和干扰分集的作用，有效地改善无线链路的传输质量并降低干扰
爲了更好的瞭解跳频概念，請參考下图所示。如果将整个频带和持续时间划分为二维网格，那么在任何给定的时隙，将会使用不同的频率子带进行通信。跳频模式的随机性相当于增加了另一个只能在发送器和接收器之间解码的安全层，使其具有较高的抗窄带干扰能力和较强的抗恶意拦截和封锁的能力。
什么是跳频?
跳频原理
跳频是最常用的扩频方式之一。跳频原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式，也就是说，通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变。从通信技术的实现方式来说，“跳频”是一种用码序列进行多频频移键控的通信方式，也是一种码控载频跳变的通信系统。
从时域上来看，跳频信号是一个多频率的频移键控信号；从频域上来看，跳频信号的频谱是一个在很宽频带上以不等间隔随机跳变的。其中：跳频控制器为核心部件，包括跳频图案产生、同步、自适应控制等功能；频合器在跳频控制器的控制下合成所需频率；数据终端包含对数据进行差错控制。
跳频原理
时间分辨率受限的瀑布图
通过瀑布图的显示方式，我们大概能够显示出频谱随时间的变化关系。但是受限于实时频谱仪固有的时间分辨率，七个频点聚集在一起，还是无法有效区分。
VSA软件中灵活调整时间分辨率
所以我们利用矢量信号分析仪中的可变测量时间和频率点数，将测量时长设短，从而提高时间分辨率，得到较为清晰的跳频图谱。
“PathWave 89600 VSA 软件能够执行矢量信号分析，利用信号在时域、频谱域和调制域中的迹线来显示信号质量。与频谱分析仪、信号分析仪、网络分析仪等仪器兼容。”
VSA软件中多域关联分析
矢量信号分析除了提供灵活的时间和频率分辨率之外，还可以完整表征信号的频率和相位变化关系，这对于脉冲压缩的分析非常有用。
以图中的VSA脉冲分析软件为例，它可以支持keysight不同的分析平台，包括频谱仪 示波器以及数采卡等，以覆盖不同频段，带宽和动态范围的要求。
数据被完整采集之后，它除了能实现前面章节讲过的时间、幅度等参数测试外，还能够自动对脉冲内部的调制方式进行识别和测量。另外，还能够对电子对抗中常用的脉冲分选和脉冲描述字pdw进行支持。
•多种硬件平台支持：不同频率、不同带宽、不同动态范围
•同时支持幅度、时间以及脉内调制等参数分析
•支持海量脉冲参数统计与趋势分析
•支持基于幅度、频率以及脉冲压缩方式等参数的雷达分选
•支持脉冲描述字存储与导出
最后总结一下，脉冲信号的测试既包含简单的功率和时域测试，又包含复杂的调制域表征。可简单也可以复杂。没有一种仪器可以说是万能的或者做到全覆盖。需要根据信号特性和精度要求，选择不同的平台，或者在一个平台上选择不同的工作模式进行分析。相对来说，基于现代频谱分析仪的宽带矢量分析方案能够做到功率、频谱和调制域参数分析的兼顾和平衡，是性价比比较合适的平台。
应用指南：如何使用实时频谱分析(RTSA)应对外场射频和微波干扰？
许多器件在实际系统的工作状况为脉冲激励信号状态。这些器件的特性和参数在连续波信号和不同的脉冲激励的情况下会发生变化。作为脉冲测试就是研究被测器件特性随不同的脉冲激励参数变化的规律。为器件的正常使用和系统规划设计提供依据。另外许多器件和系统也需要在脉冲状态下来评估其性能。如：雷达系统，TDMA 系统等。
在脉冲激励状态下来对器件进行测试在许多应用中是必须的。主要的原因包含以下几个方面：
1：器件在脉冲输入激励下会影响其直流偏置点，从而使性能变化。
2：雷达系统的各组成部件会对输入的脉冲调制信号造成影响。如会出现以下现象：过冲，振铃，对脉冲的寄生调制（UMOP）等。这些过程都会对整个雷达系统的性能带来很大影响和恶化。如：使脉冲多普勒雷达的对消处理能力下降，目标运动速度检测的分辨率下降，相控阵雷达合成波束形状的变化等。
3：功率放大器在加电工作后需要一定的温度稳定时间，在器件温度稳定的过程中，器件的性能参数是不确定的。所以功率放大器参数的测试只能在温度稳定的状态下进行。为达到该目的，可使用冷却的方法，也可使用脉冲激励的测试方法。
4：为封装的晶元器件没有散热措施，这样的器件在连续激励的状态下会被损坏。可在脉冲状态下对这些器件进行测试评估。只有合格的晶元再进行封装，从而降低器件的生产成本。
这些都要求将被测器件在脉冲激励信号状态下进行参数测试，具体测试为测试器件在脉冲过程中不同时间点对输入脉冲调制信号幅度和相位的影响。
上图反映了器件在脉冲状态下频域和时域测试状态和测试结果。
首先明确，以上三种测量的目的都是针对器件传输和反射参数测试，所以都是反映器件的线性特性。典型测试结果是器件的端口反射损耗/驻波比，传输损耗/增益，群时延等。
这三种测试状态的区别在于激励信号的状态和测试结果提取方式的区别。
图1所示的测试状态说明 - 被测件在脉冲激励状态下工作，激励信号在不同的脉冲间信号频率会扫描变化。测试结果为脉冲内器件的反射/传输参数的扫频特性。这些测量结果为单个脉冲内或多个脉冲时间段内传输/反射参数的平均值结果。测试结果没有明确的时间点信息。
图2所示的测试状态说明 - 被测件在脉冲激励状态下工作，激励信号在不同的脉冲间信号频率会扫描变化。测试结果为脉冲内器件的反射/传输参数的扫频特性。这些测试指标为单个脉冲时间段内确定时间点的测量结果。测试值包含确定时间点信息，要完成该项测试，一般需要对测试仪表提供触发控制。
图3所示的测试状态说明 - 被测件在脉冲激励状态下工作，激励信号的载波频率不会发生变化。测试的目的是反映在脉冲的上升，下降，及脉内不同时间点器件传输/反射特性的变化。测试结果显示坐标系的横坐标为时间，纵坐标为S参数。为完成该项测试，需要对测试仪表提供触发控制信号。
对于脉冲器件的测试，PNA网络仪支持宽带和窄带测试方式，测试的脉冲宽度范围可覆盖50ns~100ms。具备很高的测试动态范围，测试精度和测试速度。
针对脉冲状态器件参数的测量，Keysight 可提供系统的测试解决方案。这些测试方案主要基于Keysight PNA高性能网络分析仪完成。
根据测试状态和被测试件性能要求，可以采用两种不同的原理来对脉冲器件进行测试。
这两种方法分别是宽带模式和窄带模式。
宽带模式的特点
适合于较宽脉冲宽度的测试要求。测试的动态范围与脉冲调制信号的占空比无关，但当信号的脉冲宽度减小时，其测试动态范围会相应减小。PNA网络仪的接收机带宽可达到40KHz（E836X系列）和250KHz（N5230A系列）。可分别满足50us和10us以上脉冲宽度的测试要求。
窄带模式的特点
这种方法可突破脉冲宽度对仪表测试动态范围的限制，所以可满足窄脉冲状态的测试要求。但该方法测试动态范围受脉冲占空比的影响，当占空比减小时，测试动态范围相应恶化。
脉冲网络仪测试系统由网络分析仪，脉冲调制器，脉冲源，测试软件等组成。
上图所示为Keysight PNA脉冲网络仪的组成框图，良好的接收机性能（灵敏度，动态范围，测量线性等）确保了整套仪表的测试精度。
雷达的微波射频系统主要包括混频器、滤波器、放大器、天线等部分。其中放大器、混频器、T/R组件为脉冲器件测试的主要对象。这些关键部件会对雷达的脉冲调制信号造成影响，典型的信号恶化包含：信号过冲、定降、振铃及脉冲的寄生调制(UMOP)等。这些现象都会对整个雷达系统的性能带来很大影响。如使脉冲多普勒雷达的对消处理能力下降、目标运动速度检测的分辨率下降、相控振雷达合成波束变形等。对雷达系统中关键的射频微波器件，需要完整精确地测试其脉冲状态下的传输/反射及其他性能指标。 下面將介绍的脉冲器件自动测试系统，可以满足上述测试要求，该系统基于Keysight PNA系列网络分析仪实现，可满足雷达系统和关键部件研发和生产测试的技术要求。
脉冲器件S参数测试實例
PNA脉冲网络仪测试系统基于Keysight PNA高性能网络分析仪实现。
脉冲测试系统由网络分析仪、脉冲调制器、脉冲发生器、测试软件等组成。网络分析仪完成扫频激励信号合成和被测件响应信号的分析。脉冲调制器完成对扫频连续波信号的脉冲调制及放大处理。而脉冲发生器负责输出脉冲调制信号、网络分析仪触发控制信号、被测件同步控制等信号。
PNA脉冲网络仪系统采用灵活的组合配置方式。针对不同类型的器件测试要求，可以在测试激励功率，被测件控制信号等方面进行扩展。
根据测试状态和被测件性能要求，PNA脉冲网络仪可以采用两种不同的方法来完成对脉冲器件的测试。这两种方法分别是宽带模式和窄带模式(见表1所示)。宽带模式是指网络分析仪接收机带宽大于脉冲调制信号的带宽，能够对测试的脉冲调制信号充分响应，接收机在触发控制条件下完成测试。宽带测试模式主要适合于较宽脉冲宽度的测试要求，测试的动态范围与脉冲调制信号的占空比无关。窄带模式是指接收机带宽小于脉冲调制信号的脉冲重复频率，通过接收机的滤波，脉冲调制信号被转换为连续波信号，测试时不需要触发的控制。窄带模式适合于窄脉冲宽度状态的测试，测试动态范围不受脉冲宽带的限制。
Keysight PNA网络仪采用专有的数字滤波处理技术，能完成针对不同脉冲重复频率信号的滤波处理。Agilent PNA网络仪的高灵敏度接收机也确保了窄带测试模式下系统的动态范围和测试精度。
PNA脉冲网络仪的主要技术特点是测试精度高。图4为PNA脉冲网络仪分别采用窄带方法完成20ns脉宽和宽带法测试10μs脉宽的精度说明。
电路的系统级性能指标测试是指将被测件置于真实工作状态下时评估其性能。对T/R组件进行雷达系统级性能测试，根据雷达的工作体制输入脉冲压缩雷达信号，如线性调频信号。然后对T/R组件输出信号的功率、频率、信噪比、调频频偏、调频失真、脉冲参数进行全面测试。这是对T/R组件工作性能最系统和最全面的分析测试。
器件的测试流程在测试程序的控制下自动完成。自动测试程序直接运行于PNA网络仪上，不需要专门的测试计算机。这样可大大提高测试效率，并方便测试人员操作。基于这套自动测试系统，被测件的典型测试流程如图7所示。
下图为自动测试软件运行于PNA网络仪内部的显示界面。
脉冲网络仪自动测试系统特点
脉冲网络仪测试系统具有以下技术特点。
● 测试器件的种类完整
脉冲网络仪测试系统提供对微波射频前端关键部件的完整测试能力。典型测试的对象包含：天线、放大器、T/R组件、混频器、接收机发射机的测试。测试的参数主要包含传输反射特性的幅度和相位指标。
● 支持不同脉冲宽度测试要求
基于PNA网络仪的脉冲系统可采用宽带和窄带两种方法完成被测件参数测试。宽带法适合于脉冲宽度为微秒级的测试要求。PNA网络仪还可利用专利的数字滤波处理技术，满足脉冲宽度为20ns的测试要求。
● 测试精度高
PNA网络仪采用基于基波混频处理的接收机，接收机灵敏度可达到 -130dBm。这是网络分析仪测试精度的基本保证。PNA脉冲网络仪在脉冲宽度为20ns的脉冲测试条件下，相位参数测试的轨迹噪声可小于0.015°。这对于T/R组件等被测件的的精确测试是非常重要的。另外在窄脉冲宽度的测试要求下，PNA网络仪采用窄带接收机处理方法，可消除宽带处理接收机带宽引起测试精度恶化问题。
● 测试速度快
PNA网络仪的高性能接收机可保证在精度要求前提下仪表的测试速度，PNA网络仪支持COM的程控方式。这可大大降低自动测试系统指令执行的时间，提高自动测试系统的测试效率。另外PNA网络仪本身采用Windows操作系统，测试软件可直接运行在仪表内部，可节省测试数据传输所花费的时间。
● 集成的自动测试系统，使用方便
针对脉冲器件的测试，Agilent提供脉冲器件自动测试系统，完成测试参数的设定和测试结果统计。该自动测试系统采用开放的系统配置，系统的激励功率等指标可根据被测件要求通过外置设备进行扩展。Keysight 还可为用户提供测试系统的低层驱动函数，便于用户开发自己的测试系统。
● 测试能力扩展性强
Keysight 可提供微波矢量信号源，宽带矢量信号分析仪，宽带峰值功率计等测试仪表。利用这些仪表可以使用复杂的雷达调制信号来测试被测件对信号的处理过程。例如：T/R组件的相位控制稳定过程，调制质量恶化，脉冲参数变化等。利用这些参数可以更全面地评估器件对整个雷达系统性能的影响。
结论
该脉冲网络仪测试系统可满足雷达关键部件的测试要求。系统具备测试精度高、测试速度快、使用方便等特点。
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本应用笔记介绍了 FMCW 雷达中干扰的测试方法。
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