脈沖S參數(shù)測(cè)量中的跟蹤技術(shù)的改進(jìn)(08-100)

　　Agilent PNA-X矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)可在內(nèi)部復(fù)雜信號(hào)路由(b)的幫助下，使用寬帶和窄帶測(cè)量模式(b)進(jìn)行脈沖 S參數(shù)測(cè)量。

　　PNA-X微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可在寬帶和窄帶兩種模式下進(jìn)行脈沖測(cè)量，這兩種模式各有其先進(jìn)和有所折衷之處。Agilent PNA-X這一系列的現(xiàn)代化矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀都具備這兩種檢波模式，因此儀表使用人員在測(cè)試測(cè)器件特性的時(shí)候可以非常靈活地定制測(cè)量計(jì)劃。

　　寬帶檢波方法適用于脈沖頻譜的絕大部分都能落在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀接收機(jī)中頻帶寬之內(nèi)的情況。寬帶檢波技術(shù)既可以用模擬電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)也可以用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)。使用寬帶檢波技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)分析儀的接收機(jī)檢波器與脈沖流保持同步，只有在脈沖出現(xiàn)的時(shí)候(脈沖處于“ ON”的狀態(tài))才會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。因?yàn)檫@種方法用一個(gè)同步到 PRF的脈沖觸發(fā)信號(hào)來(lái)對(duì)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行觸發(fā)，所以通常稱這種模式為同步采集模式(圖 3)。這種模式的時(shí)間分辨率是接收機(jī)檢波帶寬(即中頻帶寬 IFBW)的函數(shù)，確定適當(dāng)?shù)臅r(shí)間分辨率的一個(gè)好的參考標(biāo)準(zhǔn)是用接收機(jī)中頻帶寬的倒數(shù)，即 1/IFBW作為時(shí)間分辨率的值。

　　圖 3

　　對(duì)于 VNA中的寬帶檢波，檢波器會(huì)與被測(cè)脈沖流進(jìn)行同步，只在脈沖處于“通”狀態(tài)時(shí)獲取數(shù)據(jù)。由于 VNA中的脈沖觸發(fā)與 PRF同步，這種測(cè)量方法通常稱為同步采集模式。

　　寬帶測(cè)試模式的優(yōu)點(diǎn)是在測(cè)試占空比較大的脈沖信號(hào)(具有相對(duì)穩(wěn)定的信噪比與占空比的關(guān)系)時(shí)動(dòng)態(tài)范圍幾乎沒(méi)有損失。缺點(diǎn)是能夠測(cè)量的最小脈沖寬度受到了限制。當(dāng)信號(hào)的脈沖寬度變得越來(lái)越窄時(shí)，信號(hào)頻譜能量會(huì)分布在一個(gè)更寬的帶寬內(nèi)。當(dāng)有足夠多的脈沖能量落在了接收機(jī)的中頻帶寬以外時(shí)，接收機(jī)就不能夠?qū)γ}沖進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋z測(cè)。從時(shí)域的觀點(diǎn)來(lái)看，當(dāng)脈沖的寬度小于接收機(jī)的上升時(shí)間時(shí)，接收機(jī)便不能對(duì)該脈沖進(jìn)行檢測(cè)。要測(cè)量更窄的脈沖，(如果繼續(xù)使用寬帶模式進(jìn)行測(cè)試)就必須使用更寬的檢波帶寬。隨著接收機(jī)帶寬的增加，就會(huì)有更多的噪聲進(jìn)入接收機(jī)，因此降低了測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍。

　　PNA-X微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀寬帶測(cè)試模式的檢波(即 IFBW)帶寬可達(dá) 5 MHz，時(shí)間分辨率大約為 250 ns(可精確測(cè)量的最小脈沖寬度)。在寬帶模式下配置 PNA-X非常簡(jiǎn)單。脈沖發(fā)生器不僅可以配置為觸發(fā)內(nèi)部信號(hào)源調(diào)制器，而且還可以配置為從內(nèi)部對(duì)測(cè)量進(jìn)行觸發(fā)，因此數(shù)據(jù)采集與輸入的射頻脈沖(無(wú)需外部觸發(fā)電纜)是同步的。在這種情況下，可以把 PNA-X配置成在一個(gè)顯示界面上同時(shí)對(duì)脈沖內(nèi)的定點(diǎn)( Point-in?Pulse)、脈沖包絡(luò)(Pulse Profile)和脈沖到脈沖之間的關(guān)系(Pulse-to-Pulse)進(jìn)行測(cè)量的工作方式。

　　在窄帶檢波模式下，脈沖寬度通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于對(duì)一個(gè)離散數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字化處理和數(shù)據(jù)采集所需要的最短時(shí)間(圖 4)。使用窄帶測(cè)試技術(shù)，脈沖頻譜中除了代表 RF載波頻率的中心頻率成分之外，所有其它的頻譜分量都被濾波處理掉了。濾波之后，脈沖射頻信號(hào)變成了正弦(即連續(xù)波)信號(hào)。當(dāng)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀工作在窄帶脈沖測(cè)量模式的時(shí)候，各個(gè)數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)不與輸入脈沖同步，因此不需要同步測(cè)量觸發(fā)信號(hào)，所以窄帶檢波技術(shù)也稱為異步采集模式。一般情況下，在窄帶測(cè)試模式應(yīng)用中，因?yàn)楸粶y(cè)脈沖信號(hào)的 PRF比接收機(jī)的中頻帶寬更高，所以這種方法又稱“高 PRF”模式。