雷達接收機測試等應用中脈衝信號的產生與調製

2021-01-19 中星聯華科技

     微波信號源產品的一大典型的應用是通過模擬脈衝雷達信號來完成雷達接收機的測試。雷達脈衝信號是具有恆定重複率、恆定脈衝寬度和形狀以及恆定振幅的一系列射頻脈衝。信號源可以利用脈衝信號對連續波信號進行PWM調製來產生上述所需的信號波形。 


中星聯華科技（Sinolink Technologies）SLFS系列微波信號源均具有脈衝調製功能，可簡單快捷得進行脈衝信號的產生與調製，下面以SLFS系列中的三通道微波信號源SLFS20T為測試設備，詳細介紹雷達接收機測試下的脈衝產生與調製。

 該功能的設置界面打開流程為：菜單（Menu）→設置（Settings）→調製信號產生（MODGEN）→脈衝產生（PWM Generator）。同樣也可以在 主頁面，將選擇光標移動到「調製產生」的按鈕控制項上，按下鍵盤的「確定」鍵即可。打開界面如圖1。

該頁面下的狀態欄依次為：通道選擇，脈衝產生開關狀態，脈衝寬度，脈衝周期，同步脈衝延時，輸出脈衝模式（連續/序列），脈衝序列個數，脈衝序列周期。


（1）基本功能使用

     多通道信號源在當前設置頁面下可以選擇輸出脈衝的通道，對應微波信號每個通道也有獨立的脈衝信號產生模塊。當打開當前通道下的狀態開關時，信號源對應通道的脈衝輸出接口即可按照當前設定的脈衝寬度和脈衝周期輸出連續的脈衝信號。

     目前脈衝產生模塊可以設定信號的最小脈寬為100ns，周期為200ns，最小解析度為5ns；最長設置時間為10s。如當前頁面下設置連續脈衝信號的脈寬為1us，周期為5us，則用示波器測試到的脈衝信號輸出如圖2所示。

（2）同步脈衝輸出

     同步脈衝是基於上述的基本脈衝信號經過延時後產生的。同樣在信號源整機上留有輸出接口（SYN PULSE）。這類信號通常應用於接收機的測試中，雷達接收機可以利用經過可變延時後的同步信號作為觸發去更方便地接收從脈衝發射源發出的信號。在產線測試中可以提供很大的便利。同步脈衝只應用於被測設備的觸發，不應用於微波信號的調製中。

     同步脈衝信號與基本脈衝信號的波形完全一致，具有相同的脈寬與周期。它基於基本脈衝的上升沿開始計算延時，最大的延時設置時間為基本脈衝的周期。當我們設置同步脈衝延時時間為3us時，用示波器測得上述基本脈衝的同步脈衝信號如圖3所示。

（3）脈衝序列輸出

        上述說明的兩種信號均為連續脈衝信號，在某些應用場景中也會需要脈衝序列去完成一些功能的測試。當我們在設置頁面下將脈衝模式選擇為「序列（train）」模式，「序列個數」和「序列周期」的編輯欄使能。如果脈衝序列的個數和周期一致的話，那麼輸出的脈衝信號與連續脈衝相同。如果設置脈衝信號脈寬5us，周期10us，序列個數為2，序列周期為3，則信號源設置頁面與輸出的脈衝序列信號分別如圖4和圖5所示。

      該功能的設置界面打開流程為：菜單（Menu）→設置（Settings）→調製（Modulation）→脈衝調製（PWM Modulation）。同樣也可以在 主頁面，將選擇光標移動到「調製」的按鈕控制項上，按下鍵盤的「確定」鍵即可。打開界面如圖6。

    該頁面下的狀態欄依次為：通道選擇，脈衝調製開關狀態，調製信號通道（內部/外部），脈衝調製模式（同步/延時），調製延時時間，調製開關觸發模式，脈衝上升沿使能，脈衝 下降沿使能。


（1）同步調製模式

     若打開當前通道的調製開關，選擇調製信號通道為內部脈衝，且對應通道已經按照上述設置說明產生了脈衝信號，那麼信號源輸出即為按照設置的脈衝產生的調製信號。同樣我們也可以選擇調製信號的通道為外部輸入脈衝。此時需要用戶提供一個脈衝信號接入信號源的外部脈衝輸入接口，這樣輸出的信號即由外部的脈衝信號調製產生。

（2）外觸發調製模式

     用戶在調製信號的實際使用中往往會需要通過外部的一個觸發信號來產生射頻脈衝。其工作原理為：信號源每接收到一次觸發信號（可設置上升沿或下降沿），信號源內部的脈衝信號發生器即時產生一個預設脈寬的單脈衝。如果外部的觸發信號是周期連續的，那麼即可理解為，在這種使用場景中產生的射頻脈衝是由一個脈寬為預設值，周期為外部觸發信號周期的脈衝信號調製產生的。接下來舉例說明。

      我們先設置脈衝信號的脈寬為10us（在外觸發調製模式下周期設置無效），將一個脈寬25us，周期50us的信號作為觸發信號接入到信號源的「TRIG IN」接口，然後設置調製信號通道為內部，觸發方式為外部觸發，最後打開脈衝開關即可產生微波脈衝。此時為了做直觀展示，我們將高頻信號做混頻處理得到頻率為50MHz的調製信號。用示波器同時測試調製信號和觸發信號，得到的波形如圖7所示。

 我們可以設置信號源接收到觸發信號時經過自定義的延時後開始產生脈衝信號進行調製。此時將脈衝調製模式設置為延時，下方的延時時間編輯欄使能。我們在以上的示例中加入10us的觸發延時，設置界面與得到的波形圖分別如圖8和圖9所示。


      同時我們也可以選擇外部觸發信號的上升沿或下降沿開始調製，以上為上升沿觸發調製的示例，將觸發沿設置為下降沿如圖10所示，圖11為下降沿觸發得到的波形。

中星聯華科技（Sinolink Technologies）SLFS系列微波信號源，支持1-5通道輸出。其中，SLFS20T三通道微波信號源,三個通道頻率範圍為10MHz至20GHz（最高可達40GHz）。頻率步進0.01Hz,相位噪聲＜-100dBc/Hz(10GHz,10kHz偏移)，輸出功率範圍為-110～+20dBm,功率調節步進0.01dB。每路頻率和功率獨立可調。具有內外參考切換功能。所有的控制命令都可以通過本地面板設置或經過網絡遠端控制。標準的2U機箱結構。

     接收靈敏度測試

     元器件測試

     本振替代


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