脈沖是什么？

脈沖（ Pulse）通常是指電子技術(shù)中經(jīng)常運(yùn)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(fù)頻率。脈沖是相對(duì)于連續(xù)信號(hào)在整個(gè)信號(hào)周期內(nèi)短時(shí)間發(fā)生的信號(hào)小大部分信號(hào)周期內(nèi)沒有信號(hào)就像人的脈搏一樣。脈沖用于同步、觸發(fā)或控制測(cè)試中的多個(gè)測(cè)試設(shè)備。 脈沖還用于時(shí)鐘生成或雷達(dá)測(cè)試。 為了描述一個(gè)脈沖并使其創(chuàng)建可重復(fù)，定義了一組參數(shù)。

脈沖信號(hào)是什么意思?

在數(shù)字系統(tǒng)中，所有傳輸?shù)男盘?hào)都是通/斷的，即只有兩種電信號(hào)。這種電信號(hào)稱為脈沖信號(hào) (Pulse Signal)，是所有數(shù)字系統(tǒng)中的基本電信號(hào)。現(xiàn)在一般指數(shù)字信號(hào)它已經(jīng)是個(gè)周期內(nèi)有一半時(shí)間有信號(hào)。計(jì)算機(jī)內(nèi)的信號(hào)就是脈沖信號(hào)，又叫數(shù)字信號(hào)。

標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)如下圖所示。

標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)圖

脈沖信號(hào)是一種離散信號(hào)，形狀多種多樣，與普通模擬信號(hào)（如正弦波）相比，波形之間在時(shí)間軸上不連續(xù)（波形與波形之間有明顯的間隔），但具有一定的周期性。最常見的脈沖波是矩形波（也就是方波）。 脈沖信號(hào)是用電壓的高低來識(shí)別“1”與“0”的。當(dāng)然，也可以用3個(gè)特定頻率的脈沖串來表達(dá)“1”，3個(gè)沒有脈沖串的時(shí)間間隔來表達(dá)“0”。這樣就可將電壓的高低轉(zhuǎn)換成脈沖的有、無來表達(dá)，只要通信的雙方約定編碼方式即可。

脈沖信號(hào)和頻率信號(hào)的主要區(qū)別

信號(hào)頻率是什么意思? 信號(hào)頻率也叫頻率信號(hào)。

頻率信號(hào)（Frequency Signal）是指由于信號(hào)的帶寬而起的作用。頻率信號(hào)就是用改變頻率特征的方式來表達(dá)“1”和“0”的，如：用3個(gè)10 KHz的信號(hào)周期表示“1”，3個(gè)20 KHz的信號(hào)周期表示“0”，接收方通過放大、整形后只要識(shí)別頻率特征即可分辨出“1”與“0”。

脈沖信號(hào)特點(diǎn)是電壓或者電流的幅度高、持續(xù)時(shí)間短。頻率信號(hào)可以是脈沖信號(hào)，也可以是方波信號(hào)、鋸齒波信號(hào)。

脈沖信號(hào)基本特性

脈沖信號(hào)基本特性

脈沖信號(hào)最大的特性在于時(shí)域的不連續(xù)。時(shí)域的突發(fā)特性是脈沖用在雷達(dá)應(yīng)用中的基本要求，因此脈沖信號(hào)參數(shù)也是雷達(dá)信號(hào)質(zhì)量評(píng)估的主要指標(biāo)。脈沖信號(hào)的時(shí)域不連續(xù)同時(shí)也給我們?cè)诠β始邦l譜測(cè)試中增加了不少困難。

下面我們將討論脈沖功率測(cè)試，脈沖頻譜測(cè)試與觀察以及脈沖全參數(shù)表征。

功率的測(cè)量并不是一個(gè)新鮮的話題。傳統(tǒng)上大家一般采用功率計(jì)或者頻譜儀的方式進(jìn)行功率測(cè)量。功率計(jì)座位功率測(cè)量的標(biāo)桿，具有最高的精度。功率精度可以達(dá)到零點(diǎn)零幾dB；頻譜分析儀或者基于頻譜分析儀平臺(tái)的矢量信號(hào)分析儀也是功率測(cè)量的常用手段，雖然功率精度只有零點(diǎn)幾個(gè)dB，不如功率計(jì)，但是它的動(dòng)態(tài)范圍比較大，能測(cè)到的最小功率可以更低，同時(shí)可以兼顧功率、頻譜甚至調(diào)制域等參數(shù)分析。

脈沖功率測(cè)試

平均功率 Average Power 與脈沖信號(hào)

我們都知道信號(hào)幅度隨時(shí)間是變化的。所以我們常說的功率一般是在特定時(shí)間或者周期內(nèi)的平均值。對(duì)于時(shí)域劇烈變化的脈沖信號(hào)而言，我們更加關(guān)注攜帶信號(hào)信息的脈沖打開期間的功率。

脈沖功率 Pulsed Power

從這個(gè)圖中的關(guān)系很好理解，脈沖信號(hào)的平均功率域脈沖打開期間的峰值功率成比例關(guān)系。比例關(guān)系等于占空比。

Pulse Power = Average Power/Duty Cycle

脈沖功率 = 平均功率/占空比

如何使用平均功率計(jì)進(jìn)行測(cè)量？

利用常用的平均值功率計(jì)在一定程度上也可以進(jìn)行脈沖功率測(cè)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(duì)于一些稍微復(fù)雜一點(diǎn)的脈沖信號(hào)就不適用了。另外，這種方式也無法反映脈沖信號(hào)隨時(shí)間的變化關(guān)系。

優(yōu)點(diǎn)：

1.成本最低，易實(shí)現(xiàn)
2.已知脈沖占空比
3.對(duì)最小脈沖寬度無要求
4.對(duì)脈沖上升時(shí)間無最小要求

缺點(diǎn)：

1.無法測(cè)量脈沖上升下降時(shí)間 2. 無法測(cè)量振蕩和過沖

使用峰值功率計(jì)進(jìn)行脈沖功率測(cè)試？

所以在功率計(jì)中派生出了專用于脈沖功率測(cè)試的峰值功率計(jì)。

這種峰值功率計(jì)能夠兼顧脈沖的時(shí)域突變特性與功率計(jì)的高精度，并且能夠測(cè)量脈沖的上升下降時(shí)間以及脈寬周期等時(shí)域信息。是進(jìn)行脈沖功率測(cè)試的首選設(shè)備。

峰值功率計(jì)可以提供可視化的脈沖詳細(xì)參數(shù)

上升時(shí)間、下降時(shí)間、脈沖寬度以及脈沖周期等參數(shù)均可直觀測(cè)量

使用功率計(jì)進(jìn)行脈沖功率測(cè)試最為準(zhǔn)

如何采用頻譜分析儀進(jìn)行脈沖功率測(cè)試?

在工作中我們也看到大量的用戶同時(shí)也在采用頻譜頻譜分析儀分析儀進(jìn)行脈沖功率測(cè)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(duì)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(shí)順便進(jìn)行功率測(cè)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。

頻域模式

脈沖信號(hào)頻域特性

我們大家應(yīng)該都很熟悉脈沖信號(hào)的頻域特性。由于時(shí)域截?cái)?，脈沖信號(hào)在頻譜上將以sinc函數(shù)的方式擴(kuò)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(duì)脈沖頻譜的影響。 如果脈沖參數(shù)是已知并且固定的，那么我們比較容易估計(jì)它的頻譜特性，也比較容易在頻譜儀上驗(yàn)證。

利用頻譜儀進(jìn)行功率測(cè)試，大多數(shù)情況下我們是在頻域模式下進(jìn)行的。也就是對(duì)頻譜儀掃描得到的功率譜密度曲線進(jìn)行特定帶寬的積分，從而得到信道功率。這種方式適合時(shí)域穩(wěn)態(tài)或者重復(fù)性比較好的信號(hào)，對(duì)于脈沖信號(hào)不太合適，尤其是窄脈沖信號(hào)。因?yàn)轭l譜掃描需要比較多的時(shí)間，很多時(shí)候掃頻模式下甚至都很難準(zhǔn)確捕獲脈沖這種瞬態(tài)信號(hào)，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(cè)試是基于頻譜掃描得到功率譜密度曲線，進(jìn)而通過積分得到特定帶寬內(nèi)的總功率

表現(xiàn)形式有掃頻模式中 Marker 功能下的 Band Power 或者單獨(dú)的 Channel Power 測(cè)量項(xiàng)

適用于功率隨時(shí)間相對(duì)穩(wěn)定的信號(hào)功率測(cè)試，不適用于脈沖測(cè)試