雷達(dá)參數(shù)綜合分析

除了在示波器里直接對(duì)雷達(dá)脈沖的基本參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，也可以借助功能更加強(qiáng)大的矢量信號(hào)分析軟件。下圖是用Keysight公司的89601B矢量信號(hào)分析軟件結(jié)合示波器對(duì)超寬帶的Chirp雷達(dá)信號(hào)做解調(diào)分析的例子，圖中顯示了被測(cè)信號(hào)的頻譜、時(shí)域功率包絡(luò)以及頻率隨時(shí)間的變化曲線。被測(cè)信號(hào)由M8195A超寬帶任意波發(fā)生器產(chǎn)生，Chirp信號(hào)的脈沖寬度為2us，頻率變化范圍從1GHz~19GHz，整個(gè)信號(hào)帶寬高達(dá)18GHz! 這里充分體現(xiàn)了實(shí)時(shí)示波器帶寬的優(yōu)勢(shì)。

更嚴(yán)格的雷達(dá)測(cè)試不會(huì)僅僅只測(cè)脈沖和調(diào)制帶寬等基本參數(shù)。比如由于器件的帶寬不夠或者頻響特性不理想，可能會(huì)造成Chirp脈沖內(nèi)部各種頻率成分的功率變化，從而形成脈沖功率包絡(luò)上的跌落(Droop)和波動(dòng)(Ripple)現(xiàn)象。因此，嚴(yán)格的雷達(dá)性能指標(biāo)測(cè)試還需要對(duì)脈沖的峰值功率、平均功率、峰均比、Droop、Ripple、頻率變化范圍、線性度等參數(shù)以及多個(gè)脈沖間的頻率、相位變化進(jìn)行測(cè)量，或者要分析參數(shù)隨時(shí)間的變化曲線和直方圖分布等。這些更復(fù)雜的測(cè)試可以借助于89601B軟件里的BHQ雷達(dá)脈沖測(cè)量選件實(shí)現(xiàn)。這個(gè)測(cè)試軟件也支持示波器的分段存儲(chǔ)模式，可以一次捕獲到多個(gè)連續(xù)脈沖后再做統(tǒng)計(jì)分析，下圖是一個(gè)實(shí)際測(cè)試的例子。

除了雷達(dá)脈沖分析以外，借助于示波器自身的抖動(dòng)分析軟件或者矢量信號(hào)分析軟件，還可以對(duì)超寬帶的調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行分析。下圖是對(duì)一段在7GHz的帶寬范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)頻的信號(hào)的頻譜、時(shí)域以及調(diào)頻圖案的分析結(jié)果。

寬帶通信信號(hào)的解調(diào)分析

在WLAN、衛(wèi)星通信、光通信領(lǐng)域，可能需要對(duì)非常高帶寬的信號(hào)(>500 MHz) 進(jìn)行性能測(cè)試和解調(diào)分析，這對(duì)于測(cè)量?jī)x器的帶寬和通道數(shù)要求非常高。比如在光纖骨干傳輸網(wǎng)上，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了單波長(zhǎng)100Gbps的信號(hào)傳輸，其采用的技術(shù)就是把2路25Gbps的信號(hào)通過QPSK的調(diào)制方式調(diào)制到激光器的一個(gè)偏振態(tài)，然后把另 2路25Gbps的信號(hào)通過同樣的方式調(diào)制到激光器一個(gè)偏振態(tài)上，然后把兩個(gè)偏振態(tài)的信號(hào)合成在一起實(shí)現(xiàn)100 Gbps的信號(hào)傳輸。而在下一代200Gbps或者400 Gbps 的技術(shù)研發(fā)中，可能會(huì)采用更高的波特率以及更高階的調(diào)制如16QAM、64QAM甚至OFDM 等技術(shù)，這些都對(duì)測(cè)量?jī)x器的帶寬和性能提出了非常高的要求。

如下圖所示是Keysight公司進(jìn)行100G/400G光相干通信分析儀N4391A: 儀器下半部分是一個(gè)相干光通信的解調(diào)器，用于把輸入信號(hào)的2個(gè)偏振態(tài)下共4路I/Q 信號(hào)分解出來并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，每路最高支持的信號(hào)波特率可達(dá)126 Gbaud;而上半部分就是一臺(tái)高帶寬的Z系列示波器，單臺(tái)示波器就可以實(shí)現(xiàn)4路33GHz的測(cè)量帶寬或者2路63GHz的測(cè)量帶寬;示波器里運(yùn)行89601B矢量信號(hào)分析軟件，可以完成信號(hào)的偏振對(duì)齊、色散補(bǔ)償以及4路I/Q信號(hào)的解調(diào)和同時(shí)顯示等。

下圖中還顯示了用示波器做超寬帶信號(hào)解調(diào)分析的結(jié)果，被測(cè)信號(hào)是由 M8195A 發(fā)出的32Gbaud的16QAM調(diào)制信號(hào)。由于16 QAM調(diào)制格式下每個(gè)符號(hào)可以傳輸4個(gè)bit的有效數(shù)據(jù)，所以實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到128 Gbps。通過寬帶的頻響修正和預(yù)失真補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)20dB以上的信噪比以及<4%的EVM(矢量調(diào)制誤差)指標(biāo)。

示波器的射頻性能指標(biāo)

從前面介紹的一些示波器在射頻測(cè)試?yán)锏牡湫蛻?yīng)用可以看出:由于技術(shù)的發(fā)展，使得示波器高帶寬、多通道優(yōu)勢(shì)非常適合于各種復(fù)雜的超寬帶應(yīng)用，同時(shí)其時(shí)域、頻域的綜合分析能力也提高了測(cè)量的直觀性。