使用示波器触发雷达射频脉冲

分析射频脉冲是脉冲雷达应用中的一个重要方面,此类应用包括空中交通管制 (ATC)、海上雷达或科学电离层测量。脉冲包络和调制分析至关重要,包含用于对应用进行特征校准的重要信息。R&S®RTO 和 R&S®RTP 示波器能够精确触发脉冲,以满足时域和频域分析的前提要求。本文档介绍了使用 R&S®RTO 和 R&S®RTP 精确触发脉冲,以准备进一步进行深入测量,例如针对 ATC 信号的射频脉冲测量。

您的任务

您必须测量雷达射频脉冲的频率、调制、上升/下降时间、脉冲重复间隔 (PRI)、持续时间以及幅度,以确定是否符合要求1)。因此,您需要重复触发脉冲以正确定位脉冲并进行测量,并确保仅高效存储脉冲而非暂停。由于脉冲通常包含多个可以定位触发的边沿,因此传统的边沿触发无法稳定显示脉冲。对于存在多个具有不同脉宽 (5.0/10.0/3.0/7.5/3.0 μs) 和调制的脉冲的复杂场景(参见下方截图),无法使用边沿触发。

1) Richard, Mark (2013): Fundamentals of Radar Signal Processing. 2. Edition: McGraw-Hill Companies(《雷达信号处理基础第二版》)

多个脉冲的序列
多个脉冲的序列

罗德与施瓦茨解决方案

R&S®RTO 和 R&S®RTP 示波器可以分析频率高达 6 GHz/8 GHz 的射频脉冲。精密数字触发是用于脉冲分析的最重要功能。与模拟触发相比,针对高级触发类型时数字触发的触发灵敏度更高,且没有带宽限制。要分析射频脉冲,必须始终在相对于脉冲的同一位置进行触发。例如,使用脉冲群专门针对 7.5 μs 脉冲(红色圆圈)设置触发,其中功率电平为 5.0 dBm (= 400 mV),载波频率 fC2.8 GHz

在此采集示例中,使用 A-B-R 触发。脉冲开始触发条件 A 时,达到指定的脉冲持续时间后在脉冲结束时释放 B 触发。然后使用 R 触发对脉冲持续时间过长或脉冲功率过高的脉冲重置触发条件。

脉冲起始的 A 触发装置
脉冲起始的 A 触发装置

A 触发

A 触发使用负极性“宽度”触发。此触发重点关注两个连续触发之间的暂停。宽度应大于几个载波周期 (360 ps),在本例中为 5 ns。电平设置为最低可接受电平,为 –3.9 dBm (= 142.25 mV)。由于宽度触发会触发雷达脉冲,因此应使用强大的触发选件(参见以下截图)。此设置足以确保 A 触发在每个脉冲的起始阶段进行稳定触发。

脉冲结束的 B 触发装置
脉冲结束的 B 触发装置

B 触发

B 触发(参见以下截图)使用“超时”触发,功率电平与 A 触发相同。使用耦合触发电平。与 A 触发类似,超时时间应大于几个载波周期 (360 ps),在本例中为 1 ns。

重置触发条件的 R 触发装置
重置触发条件的 R 触发装置

R 触发

应去除超过 7.5 μs10 dBm 的脉冲。为此,可以应用 R 触发(参见以下截图)。这可以重置 A 触发条件。启用重置超时,并将超时设置为最大允许的脉冲长度 (7.5 μs),这将去除较长脉冲。通过窗口触发,可以忽略功率较高的脉冲。因此,触发类型设置为“窗口”,垂直条件为“退出”。电平相应设置为 7.0 dBm (= 501.46 mV)。

由此,在一系列不同的脉冲中获取持续时间为 7.0 μs 至 7.5 μs、功率电平为 –3.9 dBm7.0 dBm 的脉冲。这些脉冲始终以较低的关断时间存储在帧结束的相同触发位置(在下方截图上方图表 1 中由红色三角予以指示)。

在本例中,R&S®RTO 具有 1 Gsample 存储深度,可以存储约 36000 个连续脉冲。历史模式支持访问所有采集的脉冲,以便详细分析每个脉冲和进行脉间分析。

参数释义
参数释义

表格概述了如何将脉冲参数转换为示波器触发参数:

参数释义
脉冲参数示波器参数
脉冲顶部(最小值) (A) 触发电平
脉冲顶部(最大值) (R) 退出高/低电平
脉冲宽度(最小值) (B) 延迟 A ▷ B
脉冲宽度(最大值) (R) 超时

摘要

R&S®RTO 和 R&S®RTP 示波器可以分析达到所用型号最大带宽的射频脉冲。为执行详细分析,R&S®RTO 和 R&S®RTP 精确触发脉冲特性,例如脉冲宽度和功率电平,与频谱分析中的中频功率触发相似。数字触发支持全带宽,是一项重要功能。采集脉冲后,由于在采集中精确定位脉冲,因此 R&S®RTO 和 R&S®RTP 可以准确针对包络 2) 和调制进行特征校准。还可以对连续脉冲进行脉间分析。
2)“使用示波器分析射频雷达脉冲”(应用说明,PD 5215.4781.92,罗德与施瓦茨公司)。

使用 A-B-R 触发捕获的 7.5 μs 脉冲
使用 A-B-R 触发捕获的 7.5 μs 脉冲