我們今天將探討脈沖信號是什么，脈沖信號頻域和時域特性,雷達脈沖信號的參數分析與表征以及脈沖雷達和連續波雷達的區別。文末有主要脈沖參數定義，以幫助您了解脈沖的性質。
脈沖（ Pulse）通常是指電子技術中經常運用的一種像脈搏似的短暫起伏的電沖擊(電壓或電流)。主要特性有波形，幅度，寬度和重復頻率。脈沖是相對于連續信號在整個信號周期內短時間發生的信號小大部分信號周期內沒有信號就像人的脈搏一樣。脈沖用于同步、觸發或控制測試中的多個測試設備。脈沖還用于時鐘生成或雷達測試。為了描述一個脈沖并使其創建可重復，定義了一組參數。?
掃描二維碼，推薦閱讀應用筆記：什么是脈沖參數？
"本文檔描述了并說明了所有主要脈沖參數定義。它是測試中使用的術語的集合測量環境。這些信息將幫助您理解脈沖。"
脈沖信號是什么意思?
在數字系統中，所有傳輸的信號都是通/斷的，即只有兩種電信號。這種電信號稱為脈沖信號，是所有數字系統中的基本電信號。現在一般指數字信號它已經是個周期內有一半時間有信號。計算機內的信號就是脈沖信號，又叫數字信號。
標準脈沖信號如下圖所示。
脈沖信號最大的特性在于時域的不連續。時域的突發特性是脈沖用在雷達應用中的基本要求，因此脈沖信號參數也是雷達信號質量評估的主要指標。脈沖信號的時域不連續同時也給我們在功率及頻譜測試中增加了不少困難。
脈沖雷達和連續波雷達的區別是什么？
脈沖雷達的基本工作原理
脈沖雷達是一種傳感系統，它利用物體反射的高功率脈沖信號來確定它們與雷達天線的距離。
脈沖雷達的基本工作原理是脈沖調制器產生短脈沖，然后放大。放大的脈沖通過雙工器或開關電路到達脈沖雷達天線。脈沖在空氣中傳播，直到它擊中能夠反射射頻能量的物體，并在反射物體上產生的一些反射與雷達天線相互作用，產生電信號。該信號通過雙工器或開關被傳導到脈沖雷達的接收器部分，在發射的脈沖通過雙工器/開關后立即切換其方向。因為雷達接收信號往往很弱，接收到的信號需要用低噪聲放大器放大。隨后，放大的RF信號被混頻成中頻信號，并被發送到檢測器，該檢測器測量原始脈沖發射和接收信號到達之間的時間差。發射和接收之問的時間差決定了脈沖的飛行時間，從而決定了物體距離雷達有多遠。
脈沖式雷達相比于連續波雷達，主要可以共用收發天線，分時工作。而如果是連續波雷達，如果共陣面設計，會導致收發隔離度不夠產生泄露，因為這種就得分陣面設計（或者雙基雷達）。與此同時，雖然連續波雷達在同等條件下可以獲得比豚沖更大的平均發射功率，但是也意味著散熱要求會比較高，同時也會更加耗電（對于一些特殊場合下的雷達，功耗是個很重要的指標），從而增加整個雷達的設計難度。隨著相控陣雷達的普及，發射增益可以通過面陣的合成來提高，而信噪比提高可以通過脈沖壓縮、匹配濾波的方式。因此使用脈沖調制可以簡化硬件設計電路，降低模塊的設計難度。
脈沖雷達
脈沖調制下的雷達信號，可以具有更豐富的信息，不同的脈寬以及帶內調制會使得雷達更具靈活性，兼備不同場合的使用。
下面我們將討論脈沖功率測試，脈沖頻譜測試與觀察以及脈沖全參數表征。
功率的測量并不是一個新鮮的話題。傳統上大家一般采用功率計或者頻譜儀的方式進行功率測量。功率計座位功率測量的標桿，具有最高的精度。功率精度可以達到零點零幾dB；頻譜分析儀或者基于頻譜分析儀平臺的矢量信號分析儀也是功率測量的常用手段，雖然功率精度只有零點幾個dB，不如功率計，但是它的動態范圍比較大，能測到的最小功率可以更低，同時可以兼顧功率、頻譜甚至調制域等參數分析。
“閱讀這些最佳實踐，了解如何進行快速準確的雷達脈沖測量，以及如何使用功率計和功率傳感器最大限度地提高脈沖測量速度。”
脈沖功率測試
平均功率 Average Power 與脈沖信號
我們都知道信號幅度隨時間是變化的。所以我們常說的功率一般是在特定時間或者周期內的平均值。對于時域劇烈變化的脈沖信號而言，我們更加關注攜帶信號信息的脈沖打開期間的功率。
脈沖功率 Pulsed Power
從這個圖中的關系很好理解，脈沖信號的平均功率域脈沖打開期間的峰值功率成比例關系。比例關系等于占空比。
脈沖功率公式
Pulse Power = Average Power/Duty Cycle
脈沖功率 = 平均功率/占空比
利用常用的平均值功率計在一定程度上也可以進行脈沖功率測試。這種方式成本最低，但是前提條件是脈沖的占空比需要已知并且固定不變。這對于一些稍微復雜一點的脈沖信號就不適用了。另外，這種方式也無法反映脈沖信號隨時間的變化關系。
1.成本最低，易實現
2.已知脈沖占空比
3.對最小脈沖寬度無要求
4.對脈沖上升時間無最小要求
1.無法測量脈沖上升下降時間
2. 無法測量振蕩和過沖
所以在功率計中派生出了專用于脈沖功率測試的峰值功率計。
這種峰值功率計能夠兼顧脈沖的時域突變特性與功率計的高精度，并且能夠測量脈沖的上升下降時間以及脈寬周期等時域信息。是進行脈沖功率測試的首選設備。
峰值功率計可以提供可視化的脈沖詳細參數
上升時間、下降時間、脈沖寬度以及脈沖周期等參數均可直觀測量
使用功率計進行脈沖功率測試最為準確
在工作中我們也看到大量的用戶同時也在采用頻譜頻譜分析儀分析儀進行脈沖功率測試。畢竟作為能兼顧頻譜功率以及寬帶分析的通用儀表，如果對功率精度沒有特別苛刻的要求，利用頻譜儀在看頻譜的同時順便進行功率測試也是合情合理的。并且隨著頻譜儀功率精度的不斷提升，大部分條件下都可以滿足要求。
脈沖信號頻域特性
我們大家應該都很熟悉脈沖信號的頻域特性。由于時域截斷，脈沖信號在頻譜上將以sinc函數的方式擴展。主瓣的頻譜寬度取決于脈寬。把主瓣展開可以看到很多線狀譜，線狀譜的間隔取決于脈沖周期。
從這里可以看到不同的脈沖周期以及脈沖寬度對脈沖頻譜的影響。如果脈沖參數是已知并且固定的，那么我們比較容易估計它的頻譜特性，也比較容易在頻譜儀上驗證。
利用頻譜儀進行功率測試，大多數情況下我們是在頻域模式下進行的。也就是對頻譜儀掃描得到的功率譜密度曲線進行特定帶寬的積分，從而得到信道功率。這種方式適合時域穩態或者重復性比較好的信號，對于脈沖信號不太合適，尤其是窄脈沖信號。因為頻譜掃描需要比較多的時間，很多時候掃頻模式下甚至都很難準確捕獲脈沖這種瞬態信號，那么基于此的頻譜積分也就誤差很大。
頻譜儀的頻域功率測試是基于頻譜掃描得到功率譜密度曲線，進而通過積分得到特定帶寬內的總功率。表現形式有掃頻模式中 Marker 功能下的 Band Power 或者單獨的 Channel Power 測量項。適用于功率隨時間相對穩定的信號功率測試，不適用于脈沖測試。
測試能力：
?顯示脈沖調制信號包絡，測試脈沖調制參數
? 脈沖寬度的正確測試受頻譜儀RBW的限制
測試方法：
?中心頻率設置等于被測信號載波頻率
?掃頻范圍設置為零掃寬
?根據信號功率設置參考電平
?RBW設置大于調制速率
?通過掃描時間和觸發設置得到穩定的信號包絡顯示，測試得到脈沖調制參數
時域模式：頻譜儀零掃寬模式
很多有經驗的用戶都知道頻譜儀還有零掃寬模式，也經常用零掃寬模式進行脈沖的相關測量。
頻譜儀在零掃寬模式下相當于一個峰值功率計，可以在特定的頻點以一定的帶寬對信號進行包絡檢波并畫出功率隨時間變化的曲線。RBW就相當于這個檢波器的帶寬。對于普通頻譜儀而言，一般RBW最帶不超過8MHz，因此它能夠準確追蹤的脈沖信號脈寬和上升沿不能太小。有些用戶視圖用這個功能去測量幾十個納秒量級的脈沖信號就有點勉為其難了。在時域上就能夠明顯看到上升和下降沿明顯變緩，此時脈寬是不準確的。另外由于只有部分帶寬內的信號功率被計算進來，所以測到的峰值功率也是不準確的。
零掃寬模式下頻譜儀將固定本振在中心頻率處，并在指定的RBW帶寬之內對信號進行采樣分析
頻譜儀的橫軸將變為時間；縱軸仍然為功率
從曲線上可以直接測量脈沖開和關期間的功率
對于窄脈沖，應增加分析儀RBW，但是往往頻譜儀支持的最大RBW有限（8MHz）
因此對于脈寬較窄的寬帶脈沖信號，零掃寬模式往往得不到準確的功率隨時間變化結果
我們的頻譜儀一般標配有IQ分析儀模式。這種分析模式跟剛才講的零掃寬模式很相似，也是在特定頻點對一定帶寬的信號進行采樣并可以在時域上進行顯示。所以也可以用來進行功率包絡測試。它的好處是測量帶寬可以稍微大一點，因為它的帶寬上限是頻譜儀配置的分析帶寬，而我們一般的頻譜儀分析帶寬標配 25 MHz 起，所以能準確測量的脈沖信號脈寬可以更窄一些。
“IQ Analyzer/IQ分析儀”模式與零掃寬模式工作機制相似。不同點在于IQ Analyzer/IQ分析儀模式可以利用頻譜儀配置的分析帶寬進行采樣，從而支持更大帶寬或者更窄脈寬信號分析。
對于高端頻譜儀，我們同時也標配有burst power這種突發功率測試功能。它的原理和前面的零掃寬以及IQ分析儀模式相似，制式增加了直接的峰值功率和平均功率測試顯示。它默認采用射頻突發作為觸發。最大的采集帶寬取決于頻譜儀配置的分析帶寬。最帶可以到1GHz。所以對于稍微新一點的頻譜儀，這種方式是最簡單的脈沖功率測試。跟示波器類似，它在時間軸上也可以靈活調節時間刻度以準確觀察低占空比的窄脈寬信號。
“Burst Power”將測量某一指定脈沖寬度上的平均功率或某一指定閾值上的功率
脈沖寬度可通過人工輸入，分析儀也可自動確定其寬度
對于窄脈沖，應增加分析儀RBW
頻譜儀在該模式下的最大RBW為頻譜儀的分析帶寬，一般25MHz起，最高可到幾百MHz到1GHz
因此可準確測量窄脈寬或者寬帶調制脈沖信號功率
對于低占空比的波形，可減少分析儀掃描時間來提供充分的時間分辨率。
這里我們特意選取了一張頻譜儀PSA上的截圖。這種通過普通掃頻頻譜的方式觀察脈沖頻譜是過去幾十年的經典方式。它比較適合觀察脈寬和周期已知且穩定的脈沖信號。但是對于現在越來越復雜的捷變脈沖信號或者寬帶調制的脈沖信號就有點力不從心了。畢竟掃頻式頻譜儀的掃頻速度還是約束了它對瞬態信號的跟蹤和捕獲能力。
因此近十年以內發展起來的實時頻譜分析技術就成了脈沖信號頻譜分析的一個重要幫手。下面我們介紹它的功能，優勢以及劣勢。
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、頻和幅度域的三維顯示，從而準確描繪信號變化過程。
特點
?所有時域數據全部用于頻譜處理，無信號丟失
?頻域、時域以及統計域分析顯示
?頻譜模板觸發
如何利用實時頻譜分析儀進行脈沖分析？
實時頻譜分析儀的經典顯示
?實時頻譜顯示
這里是實時頻譜儀的幾個經典顯示。首先是實時頻譜顯示，看起來實時頻譜顯示和傳統掃頻式頻譜儀的顯示沒有太大區別。只是實時模式下的頻譜測試結果來自于FPGA中的高速FFT輸出，而不是傳統的掃頻結果，它包含當前捕獲時間內的全部頻譜信息。
這里可能會有一個理解上的誤區，剛才我們講到高速FFT的速度大約在每秒30萬次，那么實時頻譜顯示是不是以同樣的速率刷新呢？顯然不是，首先頻譜儀的屏幕顯示無法做到如此高速刷新，另外人眼能夠識別的刷新速度也不超過30次每秒，高速刷新也沒有意義。因此實時頻譜顯示也是以大概每秒30次左右的速度刷新，只是它和普通頻譜儀類似，可以采用平均值，峰值，樣點，負峰值檢波等方式將高速FFT的結果處理之后再顯示出來。
?實時頻譜密度
頻譜密度顯示是實時頻譜儀最特別的顯示方式。它在傳統的頻率-幅度顯示之外，增加了概率統計的功能。在一定的分析帶寬之內，每次FFT都將輸出一個頻率-幅度圖；頻譜密度顯示將多次FFT的頻率-幅度結果進行統計，得到每個頻率上信號幅度的概率分布，并以顏色的深淺來表示。這樣的好處是能夠幫助我們對信號在過去一段時間內的出現情況有完整的了解，從而幫助我們判斷某些瞬態信號的出現頻率和幅度。通俗地理解，就是信號只要曾經出現過，就會在屏幕上留下痕跡，并且可以根據顏色深淺來判斷其出現概率。
?實時頻譜瀑布圖
在頻譜瀑布圖中，橫軸代表頻率，縱軸代表時間，顏色表示幅度大小。因此在縱軸上任意截取一個時間片段，就可以在上方得到該時刻的頻譜顯示；時間軸上最多可以顯示10000幀的頻譜，每幀的長度可配置為100微妙到4千秒。
頻譜瀑布圖的顯示在跳頻脈沖測試中大有用途，可以幫助我們定位信號跳頻圖譜，駐留時間等。
?信號功率/時間
在之前的系統框圖中，我們看到實時頻譜儀有一個專門的通道進行時域處理，它可以根據信號的時域IQ數據進行功率計算，從而得到信號功率隨時間變化的包絡。這樣，我們可以將實時頻譜，頻譜瀑布圖以及時域包絡同時顯示，并且可以設置時域電平觸發，這對脈沖信號測試非常實用。
實時頻譜分析儀用于脈沖分析
所以說，實時頻譜確實是分析和觀察復雜的瞬態脈沖信號的有力手段，但是它對能夠準確測量的信號是有前提條件的，并且受制于FPGA的硬件實現，對于時間分辨率和頻率分辨率的調節也是有約束的。
總而言之，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。它與后面即將介紹的矢量信號分析手段結合，將是最有效和準確的脈沖參數表征手段。
?可以觀察頻率瞬態變化
?可以進行精準的頻率選擇性觸發
?可以進行時域頻域并行觀察
?并不能準確測量所有信號
?時間分辨率、頻率分辨率有限制
矢量信號分析與實時頻譜分析RTSA結合
這是實時頻譜與矢量信號分析結合的典型場景。實時頻譜負責進行FMT觸發，并控制VSA進行不間斷的數據記錄，為后續的復雜信號矢量分析提供完整素材。這樣將大大節省儀器內存，提高記錄的有效性。
矢量信號分析與實時頻譜分析RTSA結合進行深度信號分析：
信號多域測試
捕獲與回放
可變時間與頻率分辨率
通過控制overlap來控制信號回放速度
信號被完整記錄下來之后，矢量信號分析的靈活特性就可以得到展現了。為了觀察信號瞬態變化的細節，我們可以調整信號回放的速度，就像看監控錄像一樣觀察感興趣的瞬間。并且保證在整個過程中沒有任何信息丟失。
通過信號連續記錄已經得到信號的完整過程信息
通過調節Overlap（0% to 99.99% ）控制信號時域以及頻域的細節展示速度
跳頻雷達信號實例
下面是一個跳頻雷達信號的實例。雷達在一定帶寬內步進跳頻。
從頻譜上我們雖然能夠看到七個特定的頻點，但是我們并無法看出時間關系，即跳頻圖譜。
什么是跳頻? 跳頻技術如何理解？
跳頻即每個載波的使用頻點隨著幀的改變而按照某種跳頻序列在預先設定的一組頻點中進行跳變。這組頻點稱為跳頻頻率組(HFS)，載波跳變順序由跳頻序列號(HSN)控制。跳頻分為基帶跳頻和射頻跳頻兩種：基帶跳頻收發信機數與跳頻頻點數量一致；射頻跳頻可以使用多于收發信機數的頻點進行跳頻，但需采用寬帶的頻率合成器。總的說來，跳頻可以起到頻率分集和干擾分集的作用，有效地改善無線鏈路的傳輸質量并降低干擾
爲了更好的瞭解跳頻概念，請參考下圖所示。如果將整個頻帶和持續時間劃分為二維網格，那么在任何給定的時隙，將會使用不同的頻率子帶進行通信。跳頻模式的隨機性相當于增加了另一個只能在發送器和接收器之間解碼的安全層，使其具有較高的抗窄帶干擾能力和較強的抗惡意攔截和封鎖的能力。
什么是跳頻??
跳頻原理
跳頻是最常用的擴頻方式之一。跳頻原理是指收發雙方傳輸信號的載波頻率按照預定規律進行離散變化的通信方式，也就是說，通信中使用的載波頻率受偽隨機變化碼的控制而隨機跳變。從通信技術的實現方式來說，“跳頻”是一種用碼序列進行多頻頻移鍵控的通信方式，也是一種碼控載頻跳變的通信系統。
從時域上來看，跳頻信號是一個多頻率的頻移鍵控信號；從頻域上來看，跳頻信號的頻譜是一個在很寬頻帶上以不等間隔隨機跳變的。其中：跳頻控制器為核心部件，包括跳頻圖案產生、同步、自適應控制等功能；頻合器在跳頻控制器的控制下合成所需頻率；數據終端包含對數據進行差錯控制。
跳頻原理
時間分辨率受限的瀑布圖
通過瀑布圖的顯示方式，我們大概能夠顯示出頻譜隨時間的變化關系。但是受限于實時頻譜儀固有的時間分辨率，七個頻點聚集在一起，還是無法有效區分。
VSA軟件中靈活調整時間分辨率
所以我們利用矢量信號分析儀中的可變測量時間和頻率點數，將測量時長設短，從而提高時間分辨率，得到較為清晰的跳頻圖譜。
“PathWave 89600 VSA 軟件能夠執行矢量信號分析，利用信號在時域、頻譜域和調制域中的跡線來顯示信號質量。與頻譜分析儀、信號分析儀、網絡分析儀等儀器兼容。”
VSA軟件中多域關聯分析
矢量信號分析除了提供靈活的時間和頻率分辨率之外，還可以完整表征信號的頻率和相位變化關系，這對于脈沖壓縮的分析非常有用。
以圖中的VSA脈沖分析軟件為例，它可以支持keysight不同的分析平臺，包括頻譜儀 示波器以及數采卡等，以覆蓋不同頻段，帶寬和動態范圍的要求。
數據被完整采集之后，它除了能實現前面章節講過的時間、幅度等參數測試外，還能夠自動對脈沖內部的調制方式進行識別和測量。另外，還能夠對電子對抗中常用的脈沖分選和脈沖描述字pdw進行支持。
?多種硬件平臺支持：不同頻率、不同帶寬、不同動態范圍
?同時支持幅度、時間以及脈內調制等參數分析
?支持海量脈沖參數統計與趨勢分析
?支持基于幅度、頻率以及脈沖壓縮方式等參數的雷達分選
?支持脈沖描述字存儲與導出
最后總結一下，脈沖信號的測試既包含簡單的功率和時域測試，又包含復雜的調制域表征。可簡單也可以復雜。沒有一種儀器可以說是萬能的或者做到全覆蓋。需要根據信號特性和精度要求，選擇不同的平臺，或者在一個平臺上選擇不同的工作模式進行分析。相對來說，基于現代頻譜分析儀的寬帶矢量分析方案能夠做到功率、頻譜和調制域參數分析的兼顧和平衡，是性價比比較合適的平臺。
應用指南：如何使用實時頻譜分析(RTSA)應對外場射頻和微波干擾？
許多器件在實際系統的工作狀況為脈沖激勵信號狀態。這些器件的特性和參數在連續波信號和不同的脈沖激勵的情況下會發生變化。作為脈沖測試就是研究被測器件特性隨不同的脈沖激勵參數變化的規律。為器件的正常使用和系統規劃設計提供依據。另外許多器件和系統也需要在脈沖狀態下來評估其性能。如：雷達系統，TDMA 系統等。
在脈沖激勵狀態下來對器件進行測試在許多應用中是必須的。主要的原因包含以下幾個方面：
1：器件在脈沖輸入激勵下會影響其直流偏置點，從而使性能變化。
2：雷達系統的各組成部件會對輸入的脈沖調制信號造成影響。如會出現以下現象：過沖，振鈴，對脈沖的寄生調制（UMOP）等。這些過程都會對整個雷達系統的性能帶來很大影響和惡化。如：使脈沖多普勒雷達的對消處理能力下降，目標運動速度檢測的分辨率下降，相控陣雷達合成波束形狀的變化等。
3：功率放大器在加電工作后需要一定的溫度穩定時間，在器件溫度穩定的過程中，器件的性能參數是不確定的。所以功率放大器參數的測試只能在溫度穩定的狀態下進行。為達到該目的，可使用冷卻的方法，也可使用脈沖激勵的測試方法。
4：為封裝的晶元器件沒有散熱措施，這樣的器件在連續激勵的狀態下會被損壞。可在脈沖狀態下對這些器件進行測試評估。只有合格的晶元再進行封裝，從而降低器件的生產成本。
這些都要求將被測器件在脈沖激勵信號狀態下進行參數測試，具體測試為測試器件在脈沖過程中不同時間點對輸入脈沖調制信號幅度和相位的影響。
上圖反映了器件在脈沖狀態下頻域和時域測試狀態和測試結果。
首先明確，以上三種測量的目的都是針對器件傳輸和反射參數測試，所以都是反映器件的線性特性。典型測試結果是器件的端口反射損耗/駐波比，傳輸損耗/增益，群時延等。
這三種測試狀態的區別在于激勵信號的狀態和測試結果提取方式的區別。
圖1所示的測試狀態說明 - 被測件在脈沖激勵狀態下工作，激勵信號在不同的脈沖間信號頻率會掃描變化。測試結果為脈沖內器件的反射/傳輸參數的掃頻特性。這些測量結果為單個脈沖內或多個脈沖時間段內傳輸/反射參數的平均值結果。測試結果沒有明確的時間點信息。
圖2所示的測試狀態說明 - 被測件在脈沖激勵狀態下工作，激勵信號在不同的脈沖間信號頻率會掃描變化。測試結果為脈沖內器件的反射/傳輸參數的掃頻特性。這些測試指標為單個脈沖時間段內確定時間點的測量結果。測試值包含確定時間點信息，要完成該項測試，一般需要對測試儀表提供觸發控制。
圖3所示的測試狀態說明 - 被測件在脈沖激勵狀態下工作，激勵信號的載波頻率不會發生變化。測試的目的是反映在脈沖的上升，下降，及脈內不同時間點器件傳輸/反射特性的變化。測試結果顯示坐標系的橫坐標為時間，縱坐標為S參數。為完成該項測試，需要對測試儀表提供觸發控制信號。
對于脈沖器件的測試，PNA網絡儀支持寬帶和窄帶測試方式，測試的脈沖寬度范圍可覆蓋50ns~100ms。具備很高的測試動態范圍，測試精度和測試速度。
針對脈沖狀態器件參數的測量，Keysight 可提供系統的測試解決方案。這些測試方案主要基于Keysight PNA高性能網絡分析儀完成。
根據測試狀態和被測試件性能要求，可以采用兩種不同的原理來對脈沖器件進行測試。
這兩種方法分別是寬帶模式和窄帶模式。
寬帶模式的特點
適合于較寬脈沖寬度的測試要求。測試的動態范圍與脈沖調制信號的占空比無關，但當信號的脈沖寬度減小時，其測試動態范圍會相應減小。PNA網絡儀的接收機帶寬可達到40KHz（E836X系列）和250KHz（N5230A系列）。可分別滿足50us和10us以上脈沖寬度的測試要求。
窄帶模式的特點
這種方法可突破脈沖寬度對儀表測試動態范圍的限制，所以可滿足窄脈沖狀態的測試要求。但該方法測試動態范圍受脈沖占空比的影響，當占空比減小時，測試動態范圍相應惡化。
脈沖網絡儀測試系統由網絡分析儀，脈沖調制器，脈沖源，測試軟件等組成。
上圖所示為Keysight PNA脈沖網絡儀的組成框圖，良好的接收機性能（靈敏度，動態范圍，測量線性等）確保了整套儀表的測試精度。
雷達的微波射頻系統主要包括混頻器、濾波器、放大器、天線等部分。其中放大器、混頻器、T/R組件為脈沖器件測試的主要對象。這些關鍵部件會對雷達的脈沖調制信號造成影響，典型的信號惡化包含：信號過沖、定降、振鈴及脈沖的寄生調制(UMOP)等。這些現象都會對整個雷達系統的性能帶來很大影響。如使脈沖多普勒雷達的對消處理能力下降、目標運動速度檢測的分辨率下降、相控振雷達合成波束變形等。對雷達系統中關鍵的射頻微波器件，需要完整精確地測試其脈沖狀態下的傳輸/反射及其他性能指標。?下面將介紹的脈沖器件自動測試系統，可以滿足上述測試要求，該系統基于Keysight PNA系列網絡分析儀實現，可滿足雷達系統和關鍵部件研發和生產測試的技術要求。?
脈沖器件S參數測試實例
PNA脈沖網絡儀測試系統基于Keysight PNA高性能網絡分析儀實現。
脈沖測試系統由網絡分析儀、脈沖調制器、脈沖發生器、測試軟件等組成。網絡分析儀完成掃頻激勵信號合成和被測件響應信號的分析。脈沖調制器完成對掃頻連續波信號的脈沖調制及放大處理。而脈沖發生器負責輸出脈沖調制信號、網絡分析儀觸發控制信號、被測件同步控制等信號。
PNA脈沖網絡儀系統采用靈活的組合配置方式。針對不同類型的器件測試要求，可以在測試激勵功率，被測件控制信號等方面進行擴展。
根據測試狀態和被測件性能要求，PNA脈沖網絡儀可以采用兩種不同的方法來完成對脈沖器件的測試。這兩種方法分別是寬帶模式和窄帶模式(見表1所示)。寬帶模式是指網絡分析儀接收機帶寬大于脈沖調制信號的帶寬，能夠對測試的脈沖調制信號充分響應，接收機在觸發控制條件下完成測試。寬帶測試模式主要適合于較寬脈沖寬度的測試要求，測試的動態范圍與脈沖調制信號的占空比無關。窄帶模式是指接收機帶寬小于脈沖調制信號的脈沖重復頻率，通過接收機的濾波，脈沖調制信號被轉換為連續波信號，測試時不需要觸發的控制。窄帶模式適合于窄脈沖寬度狀態的測試，測試動態范圍不受脈沖寬帶的限制。
Keysight PNA網絡儀采用專有的數字濾波處理技術，能完成針對不同脈沖重復頻率信號的濾波處理。Agilent PNA網絡儀的高靈敏度接收機也確保了窄帶測試模式下系統的動態范圍和測試精度。
PNA脈沖網絡儀的主要技術特點是測試精度高。圖4為PNA脈沖網絡儀分別采用窄帶方法完成20ns脈寬和寬帶法測試10μs脈寬的精度說明。
電路的系統級性能指標測試是指將被測件置于真實工作狀態下時評估其性能。對T/R組件進行雷達系統級性能測試，根據雷達的工作體制輸入脈沖壓縮雷達信號，如線性調頻信號。然后對T/R組件輸出信號的功率、頻率、信噪比、調頻頻偏、調頻失真、脈沖參數進行全面測試。這是對T/R組件工作性能最系統和最全面的分析測試。
器件的測試流程在測試程序的控制下自動完成。自動測試程序直接運行于PNA網絡儀上，不需要專門的測試計算機。這樣可大大提高測試效率，并方便測試人員操作。基于這套自動測試系統，被測件的典型測試流程如圖7所示。
下圖為自動測試軟件運行于PNA網絡儀內部的顯示界面。
脈沖網絡儀自動測試系統特點
脈沖網絡儀測試系統具有以下技術特點。
● 測試器件的種類完整
脈沖網絡儀測試系統提供對微波射頻前端關鍵部件的完整測試能力。典型測試的對象包含：天線、放大器、T/R組件、混頻器、接收機發射機的測試。測試的參數主要包含傳輸反射特性的幅度和相位指標。
● 支持不同脈沖寬度測試要求
基于PNA網絡儀的脈沖系統可采用寬帶和窄帶兩種方法完成被測件參數測試。寬帶法適合于脈沖寬度為微秒級的測試要求。PNA網絡儀還可利用專利的數字濾波處理技術，滿足脈沖寬度為20ns的測試要求。
● 測試精度高
PNA網絡儀采用基于基波混頻處理的接收機，接收機靈敏度可達到 -130dBm。這是網絡分析儀測試精度的基本保證。PNA脈沖網絡儀在脈沖寬度為20ns的脈沖測試條件下，相位參數測試的軌跡噪聲可小于0.015°。這對于T/R組件等被測件的的精確測試是非常重要的。另外在窄脈沖寬度的測試要求下，PNA網絡儀采用窄帶接收機處理方法，可消除寬帶處理接收機帶寬引起測試精度惡化問題。
● 測試速度快
PNA網絡儀的高性能接收機可保證在精度要求前提下儀表的測試速度，PNA網絡儀支持COM的程控方式。這可大大降低自動測試系統指令執行的時間，提高自動測試系統的測試效率。另外PNA網絡儀本身采用Windows操作系統，測試軟件可直接運行在儀表內部，可節省測試數據傳輸所花費的時間。
● 集成的自動測試系統，使用方便
針對脈沖器件的測試，Agilent提供脈沖器件自動測試系統，完成測試參數的設定和測試結果統計。該自動測試系統采用開放的系統配置，系統的激勵功率等指標可根據被測件要求通過外置設備進行擴展。Keysight 還可為用戶提供測試系統的低層驅動函數，便于用戶開發自己的測試系統。
● 測試能力擴展性強
Keysight 可提供微波矢量信號源，寬帶矢量信號分析儀，寬帶峰值功率計等測試儀表。利用這些儀表可以使用復雜的雷達調制信號來測試被測件對信號的處理過程。例如：T/R組件的相位控制穩定過程，調制質量惡化，脈沖參數變化等。利用這些參數可以更全面地評估器件對整個雷達系統性能的影響。?
結論?
該脈沖網絡儀測試系統可滿足雷達關鍵部件的測試要求。系統具備測試精度高、測試速度快、使用方便等特點。
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