脈沖信號是什么? 脈沖信號是數字信號還是模擬信號?

脈沖是什么？

脈沖（ Pulse）通常是指電子技術中經常運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，寬度和重復頻率。脈沖是相對于連續信號在整個信號周期內短時間發生的信號小大部分信號周期內沒有信號就像人的脈搏一樣。脈沖用于同步、觸發或控制測試中的多個測試設備。 脈沖還用于時鐘生成或雷達測試。 為了描述一個脈沖并使其創建可重復，定義了一組參數。

脈沖信號是什么意思?

在數字系統中，所有傳輸的信號都是通/斷的，即只有兩種電信號。這種電信號稱為脈沖信號 (Pulse Signal)，是所有數字系統中的基本電信號。現在一般指數字信號它已經是個周期內有一半時間有信號。計算機內的信號就是脈沖信號，又叫數字信號。

標準脈沖信號如下圖所示。

標準脈沖信號圖

脈沖信號是一種離散信號，形狀多種多樣，與普通模擬信號（如正弦波）相比，波形之間在時間軸上不連續（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）。 脈沖信號是用電壓的高低來識別“1”與“0”的。當然，也可以用3個特定頻率的脈沖串來表達“1”，3個沒有脈沖串的時間間隔來表達“0”。這樣就可將電壓的高低轉換成脈沖的有、無來表達，只要通信的雙方約定編碼方式即可。

脈沖信號和頻率信號的主要區別

信號頻率是什么意思? 信號頻率也叫頻率信號。

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

脈沖信號特點是電壓或者電流的幅度高、持續時間短。頻率信號可以是脈沖信號，也可以是方波信號、鋸齒波信號。

脈沖信號基本特性

脈沖信號基本特性

脈沖信號最大的特性在于時域的不連續。時域的突發特性是脈沖用在雷達應用中的基本要求，因此脈沖信號參數也是雷達信號質量評估的主要指標。脈沖信號的時域不連續同時也給我們在功率及頻譜測試中增加了不少困難。

下面我們將討論脈沖功率測試，脈沖頻譜測試與觀察以及脈沖全參數表征。

功率的測量并不是一個新鮮的話題。傳統上大家一般采用功率計或者頻譜儀的方式進行功率測量。功率計座位功率測量的標桿，具有最高的精度。功率精度可以達到零點零幾dB；頻譜分析儀或者基于頻譜分析儀平臺的矢量信號分析儀也是功率測量的常用手段，雖然功率精度只有零點幾個dB，不如功率計，但是它的動態范圍比較大，能測到的最小功率可以更低，同時可以兼顧功率、頻譜甚至調制域等參數分析。

脈沖功率測試

平均功率 Average Power 與脈沖信號

我們都知道信號幅度隨時間是變化的。所以我們常說的功率一般是在特定時間或者周期內的平均值。對于時域劇烈變化的脈沖信號而言，我們更加關注攜帶信號信息的脈沖打開期間的功率。

脈沖功率 Pulsed Power

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

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進行測量？

利用常用的平均值功率計在一定程度上也可以進行脈沖功率測試。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。這對于一些稍微復雜一點的脈沖信號就不適用了。另外，這種方式也無法反映脈沖信號隨時間的變化關系。

優點：

1.成本最低，易實現
2.已知脈沖占空比
3.對最小脈沖寬度無要求
4.對脈沖上升時間無最小要求

缺點：

1.無法測量脈沖上升下降時間 2. 無法測量振蕩和過沖

使用峰值功率計進行脈沖功率測試？

所以在功率計中派生出了專用于脈沖功率測試的峰值功率計。

這種峰值功率計能夠兼顧脈沖的時域突變特性與功率計的高精度，并且能夠測量脈沖的上升下降時間以及脈寬周期等時域信息。是進行脈沖功率測試的首選設備。

峰值功率計可以提供可視化的脈沖詳細參數

上升時間、下降時間、脈沖寬度以及脈沖周期等參數均可直觀測量

使用功率計進行脈沖功率測試最為準

如何采用頻譜分析儀進行脈沖功率測試?

在工作中我們也看到大量的用戶同時也在采用頻譜頻譜分析儀分析儀進行脈沖功率測試。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順便進行功率測試也是合情合理的。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

脈沖信號頻域特性

我們大家應該都很熟悉脈沖信號的頻域特性。由于時域截斷，脈沖信號在頻譜上將以sinc函數的方式擴展。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脈沖頻譜的影響。 如果脈沖參數是已知并且固定的，那么我們比較容易估計它的頻譜特性，也比較容易在頻譜儀上驗證。

利用頻譜儀進行功率測試，大多數情況下我們是在頻域模式下進行的。也就是對頻譜儀掃描得到的功率譜密度曲線進行特定帶寬的積分，從而得到信道功率。這種方式適合時域穩態或者重復性比較好的信號，對于脈沖信號不太合適，尤其是窄脈沖信號。因為頻譜掃描需要比較多的時間，很多時候掃頻模式下甚至都很難準確捕獲脈沖這種瞬態信號，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試是基于頻譜掃描得到功率譜密度曲線，進而通過積分得到特定帶寬內的總功率

表現形式有掃頻模式中 Marker 功能下的 Band Power 或者單獨的 Channel Power 測量項

適用于功率隨時間相對穩定的信號功率測試，不適用于脈沖測試