精确丈量脉冲信号的S参数(一)

传统上，矢量网络剖析仪被用来丈量元件的接连波形(CW)S参数功能。在这些操作环境下，剖析仪常常作为窄带丈量仪器作业。它向元件传输已知的CW频率并丈量CW频率呼应。假如咱们想检查单个CW频率的呼应，咱们能够在频率看到单个的频谱。剖析仪具有一个内置的源和接纳器，它们被规划成作业在同步形式下，运用窄带检测来丈量元件的频率相应。大多数的剖析仪能够装备用来对许多频率进行频率扫描。

在某些情况下，加到元件上的信号有必要以必定的速度和持续时刻进行脉冲调制(开关)。假如咱们要检查一个单音脉冲调制的频率呼应，它将包括很多的频率成分然后使规范窄带VNA的运用变得很困难。本文叙述了怎么运用Agilent科技公司的PNA矢量网络剖析仪进行装备并取得精确丈量脉冲信号的S参数。

为了检查一个脉冲调制信号的频率呼应的频谱是什么姿态，咱们首要从数学上剖析时域呼应。公式1给出了一个脉冲调制信号的时域联系。它的发生过程是首要树立一个用脉宽为PW的矩形窗加窗的信号。然后发生一个shah函数，这个函数包括一个距离为1/PRF的周期脉冲序列，其间PRF是脉冲重复频率。这也同能够看作是距离和脉冲周期持平的脉冲。然后加窗信号和shah函数卷积，发生一个和脉冲调制信号相应的周期脉冲串：

为了检查这个信号在频域的姿态，对脉冲调制信号y(t)进行傅立叶改换：

式2标明脉冲调制信号的频谱是一个抽样的sinc函数，抽样点(信号出现)和脉冲重复频率(PRF)持平。

图1的左边给出在PRF为1.69kHz和脉冲宽度7μs情况下脉冲调制谱的姿态。图1的右面给出在扩大脉冲基调条件下相同的脉冲调制谱。频谱具有距离基调nPRF的成分，其间n是谐波数。基音包括丈量信息。PRF音是基音的制造物，接近基音的频谱成分具有相对高的起伏。

PNA矢量网络剖析仪经过对微波能量进行窄带检测来作业。它把接纳信号下变频到中频(IF)，然后数字化(在离散距离上抽样)并进行数字滤波，然后进行显现和剖析。有两种不同的办法运用微波PNA来丈量一个脉冲调制信号的S参数:“同步脉冲获取”和“频谱消零”。同步脉冲获取和在8510 矢量网络剖析仪上的“全脉冲表征”作业办法类似。频谱清零和8510系列内的“高PRF”作业办法类似，破例的是，尽管内指脉冲和脉冲成型可行，可是它们不能作业在8510上的“高PRF”办法下。

同步脉冲获取办法在进来的独自脉冲和剖析仪离散抽样之间供给同步守时。假如脉宽超越最小同步时刻然后获取了一个或更多的数据点，那么丈量就落入同步脉冲获取作业办法(图2)而且接纳机作业在无脉冲减敏现象得全CW敏感度和动态规模。脉冲到脉冲特征能够用这种办法丈量，每一个显现数据点和一个独自的脉冲相对应。这种丈量经过运用触发点形式和使用外部触发丈量每个脉冲调整输入的脉冲和剖析仪的抽样距离来进行装备。剖析仪有必要在获取周期之前看到100μs的脉冲调制信号(少于引荐的100μs会导致丈量功能下降)。这和PNA硬件滤波器的设置有关。在使用触发器和剖析仪开端数字化一个离散点之间之间有70μs的时延。因而，需求在输入脉冲和使用触发器之间需求有30μs的推迟，然后取得100μs的获取前脉冲调制RF。剖析仪上的最小获取时刻大约和中频带宽的倒数(1/IF)成反比。跟着中频带宽的减小，每个数据点的丈量获取时刻添加。中频带宽为35 kH时剖析仪上的最小获取时刻是30μs。这和130μs的最小可丈量脉冲宽度相对应。

同步操作办法需求一个脉冲发生器为外部触发和调制供给守时宽度和时延。调制能够经过调制测验设备的偏置或许调制源信号供给。一个规范的微波PNA有入触发和出触发BNC连接器，它们能够用来同步剖析仪和脉冲发生器的触发时刻。在点形式下，使用入触发信号会导致剖析仪在第一个频率点获取数据，把源频率移动到下一个点，然后发送一个出触发信号告诉脉冲发生器它现已准备好获取下一个数据点。在这一点，脉冲发生器会发送一个触发给剖析仪然后获取下一个数据点。