爆破信號(hào)遠(yuǎn)程監(jiān)控與測(cè)量解決方案
第一種方法是將示波器的水平時(shí)基調(diào)大,使得一次捕獲N個(gè)脈沖。需要對(duì)哪個(gè)脈沖進(jìn)行測(cè)試時(shí)將其調(diào)整至屏幕中央位置,然后將水平時(shí)基延展開(kāi)進(jìn)行測(cè)量。由于示波器的存儲(chǔ)深度均有限,當(dāng)水平時(shí)基很大時(shí),示波器的采樣率就會(huì)急劇降低。采樣率降低對(duì)測(cè)量脈沖波形很不利,尤其是上升/下降時(shí)間等參數(shù)。
經(jīng)過(guò)分析不難看出,此方法有此弊端的主要原因是大量記錄深度被用在無(wú)用的靜默時(shí)間波形上,存儲(chǔ)深度利用率有限!
第二種方法是利用示波器的History歷史回放功能。此時(shí),示波器的水平時(shí)基范圍只需稍大于單個(gè)脈沖波形的長(zhǎng)度即可。我們可以定義一個(gè)示波器捕獲脈沖的個(gè)數(shù)N,待N個(gè)脈沖捕獲完畢之后可重復(fù)回放N個(gè)脈沖,并分別單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試。
這種方法就使示波器丟掉脈沖間的靜默時(shí)間段,從而有效利用示波器的存儲(chǔ)深度,提高采樣率,最終得到更加真實(shí)的脈沖波形。R&S RTE示波器標(biāo)配有History歷史波形回放功能,可有效完成多脈沖測(cè)量任務(wù)。如下圖,R&S RTE示波器捕獲了5個(gè)脈沖的示意圖。
頻域方面,我們主要對(duì)爆破脈沖的頻譜進(jìn)行分析,以確定主要能量集中區(qū)域。如下圖,示波器連續(xù)捕獲了5個(gè)脈沖波形,利用R&S RTE的FFT頻譜分析功能,得到色溫顯示的頻譜。
圖示頻譜帶寬為0-20MHz,時(shí)域波形的主要能量也就集中在這一帶寬之內(nèi),再高的頻段內(nèi)的能量已經(jīng)十分微弱。由于時(shí)域波形同時(shí)包含了爆破脈沖和脈沖之間的噪聲信號(hào),因此我們需要做頻譜分離,以區(qū)分哪些屬于噪聲信號(hào)哪些屬于脈沖信號(hào)?
利用R&S RTE示波器的Gate FFT即門(mén)控FFT頻譜分析功能,RTE示波器可以分析時(shí)域波形某一段時(shí)間內(nèi)波形的頻譜。
如下圖所示,在原始時(shí)域波形上,分別對(duì)兩個(gè)窗口內(nèi)的波形進(jìn)行頻譜分析。第一個(gè)窗口只包含單獨(dú)一個(gè)脈沖,第二個(gè)窗口包含兩個(gè)脈沖之間的噪聲信號(hào)。從而得到兩個(gè)頻譜,分別對(duì)應(yīng)脈沖和噪聲的頻譜。
根據(jù)分析結(jié)果可知,原始時(shí)域波形整體頻譜中藍(lán)色的波瓣?duì)铑l譜屬于爆破脈沖,而紅黃色帶狀頻譜屬于噪聲頻譜,整個(gè)噪聲主要能量集中在3MHz帶寬內(nèi),主要屬于環(huán)境噪聲。
頻譜分離的結(jié)果也進(jìn)一步驗(yàn)證了頻譜色溫顯示的含義。在色溫頻譜顯示中,藍(lán)紫色區(qū)域表示頻譜出現(xiàn)的概率低,紅黃色區(qū)域頻譜出現(xiàn)概率高。由于噪聲是一直存在的,所以其對(duì)應(yīng)的帶狀頻譜呈現(xiàn)紅黃色,而在時(shí)域上間隔出現(xiàn)的爆破脈沖出現(xiàn)的概率相對(duì)低,所以其頻譜對(duì)應(yīng)藍(lán)色區(qū)域。
通過(guò)頻域分析,我們可以大致得出爆破信號(hào)能量主要集中在20MHz帶寬以內(nèi),環(huán)境噪聲主要集中在3MHz以內(nèi)。時(shí)域和頻域的綜合分析使得我們對(duì)整個(gè)爆破脈沖的特性有了充分了解,示波器時(shí)頻域分析性能是我們得出測(cè)量分析結(jié)果的有力工具。
評(píng)論