原创 “示波器采集平台+实时频谱分析软件”=脉冲调制信号强大解决方案 (二)

上篇：“示波器采集平台+实时频谱 分析软件”=脉冲调制信号强大解决方案 (一)

SignalVu可以对捕获的所有满足判别条件（用户可以自己设定）的脉冲进行自动分析，并将测量结果填入脉冲参数表格窗口中。测试人员可以使用鼠标点击所关注参数，则相关参数的测量位置、结果和算法示意会绘制在脉冲趋势窗口中；同时脉冲参数统计窗口会绘制所有脉冲的对应参数统计结果，并以时间趋势、直方图或FFT的方式显示。图6是在SignalVu中选择了“脉冲宽度”这一项的分析结果，所以左下的脉冲趋势图中绘制了脉冲的形状和宽度测量位置，同时左上的趋势统计中绘制了总共九个脉冲的宽度趋势统计结果：由于该例中脉冲宽度一致性非常好，所以趋势统计结果呈现一条直线。

脉冲统计窗口中的FFT（图6红圈中的选项）是一个有意思的功能，它可以把时域的变化趋势变换为频域的显示方式，从而加强了仪器的调试能力：例如，如果脉冲峰值功率受到了其它信号（如电源）的影响，则对脉冲峰值功率取FFT可以看到这些干扰信号的频谱，从而帮助设计人员找到脉冲一致性不良的成因。

除了上图中的时域参数测量外，SignalVu还可具有脉冲内部调制分析以及脉冲间调制参数变化的分析能力。图7和图8是对于信号脉内频率和相同位置相位分析的结果。

图7 脉内线性调频的时频特性分析

图7中，在右上表格中点选频率变化，左下的脉冲趋势图中显示脉内频率随时间变化趋势，而左上参数统计图显示九个脉冲的扫频范围变化情况。由于宽带线性调频信号的用处非常广泛，所以SignalVu对线性调频信号分析的支持更为全面，用户在告知软件所测信号为线性调频以后，SignalVu可以自动计算扫频斜率（见图8的红圈处）、自动拟合参考扫频曲线并自动计算每个时间点的频率偏差，用户可以非常简单地计算出调频线性度。

图8 脉冲相同位置相位测试

图8中，同样的，当用户选择脉冲相位测试项时，SignalVu不仅可以获得单个脉冲参考位置（用户可以自己定义该参考位置）的相位信息，还可以将所有脉冲的相位信息绘制成曲线，帮助用户判断脉冲的相参性是否满足要求。该例中，我们测量了47个脉冲的固定位置相位，左上的参数统计窗口中曲线呈性变化线趋势，表示信号相参性较好；若呈现较大起伏或没有明显规律，则表示信号相参性较差或不具相参性。

SiganlVu可以自动测量的脉冲参数有27个，包括常用的各种时间、幅度、频率、相位参数，最新版的软件还加入了冲激响应测试，也就是脉压参数预估。同时，该分析软件支持最多10000个脉冲的自动分析，效率很高。由于篇幅关系，不能一一说明。

最后，有时测试人员面对的脉冲信号占空比很低，如某些航管信号的脉冲宽度仅为几个微秒，但出现频度只有每秒几百个，此时如果使用示波器进行连续采集，即使使用所有的示波器内存，也可能只采到几个脉冲，这还没有考虑某些矢量信号分析软件只能支持几兆内存的分析，故长存储根本没有意义。

在泰克的SignalVu中，软件可以分析所有的采集内存；如图9所示，由于它还支持FastFrame采集（如果对FastFrame不太熟悉，请参考前期博文），测试人员可以高效率利用内存，分析更多的有用的信息。

此例是一个脉冲线性扫频信号，脉冲宽度几微妙，但重复频率不到400赫兹，如果要用连续采集来捕获分析50个此种脉冲，则采集时间需超过120ms，按40GS/s（25ps点间隔）或50GS/s（20ps点间隔）的流行采样率，需要的存储深度超过4.8G，而事实上没有任何示波器可以提供这种性能。但使用FastFrame就完全不需要这么深的内存了，图9中，我们仅仅使用了50M（1M*50，50G采样率下1M存储深度可以采集20us，可以完整捕获有效脉冲），即完成了这个“不可能完成”的任务，性价比极高——购买过示波器的朋友都知道，示波器扩展内存选项的价格可不是一般的贵！

图9 利用FastFrame测试低占空比信号

小结：

脉冲调制信号的测试传统上比较复杂，需要多种仪器配合。同时，传统设备由于跳频测试功能不足、测试参数少、内存利用率低等限制，很难满足今天大量的随时间变化的宽带/超宽带信号测试。泰克将实时频谱分析的理念带入示波器这种超宽带接收机中，推出了“示波器采集平台+实时频谱分析软件”的测试工具，为今天的脉冲调制信号提供了简洁、方便并且功能强大的测试解决方案。

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注：本文中所有示例均产生自泰克任意波形发生器AWG7122B和信号生成软件RFXpress。