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1、用宽带示波器进行雷达信号的矢量分析前言随着雷达技术的发展，雷达的任务不仅是测量目标的距离、方位和仰角，而且 还包括测量目标速度，以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。雷达是利 用目标对电磁波的发射(或称为二次散射)现象来发现目标并测定其位置的。 老式雷达发射波形简单，采用机械天线，信号处理简单。这种雷达存在的问题 是抗干扰能力差，无法在复杂环境下使用等问题。由于航空、航天技术的飞速发展，飞机、导弹、人造卫星及宇宙飞船等采用雷 达作为探测和控制手段，对雷达提出了高精度、远距离、高分辨率及多目标测 量要求，新一代雷达对雷达原有技术作了相当大的改进，其中频率捷变和脉冲 压缩技术、采用编码扩频的低截
2、获概率雷达技术、动态目标显示和脉冲多普勒 技术是非常重要的新技术。20世纪70年代后研制的新型雷达大部分采用了脉 冲压缩的体制。图1是脉冲压缩雷达的简化图。T。SignalPulte CompressionCorrelation Filter) Receiver图1：脉冲压缩雷达简化图图1中，雷达发射机(Transmitter)采用数字合成或其他技术产生功率脉冲， 其波形是脉冲宽度为十、重复频率为Tt的高频脉冲串。在脉冲内部采用线性 调频或相位编码调制等技术。雷达接收机(Receiver)把雷达回波下变频到中 频，通过脉冲压缩滤波器(Pulse Compression Filter)后，脉冲被
3、压缩，压 缩的脉冲经过基带变换器(Synchronous I/Q Detector)变成基带I与Q信号 后使用ADC进行模数转换，转换后的数字信号被送到信号处理机进行数字信号 处理和分析。现代雷达最常用两种脉冲压缩方式是线性调频和巴克码调制。下面介绍如何用 宽带雷达信号分析仪进行线性调频和巴克码调制雷达信号的矢量分析。所谓矢量分析是相对于标量分析而言的，不仅仅分析雷达信号的振幅一频率、振幅一 时间特性，还分析相位一频率、相位一时间、群延迟、解调特性等。宽带示波器变身宽带雷达分析仪安捷伦的Infiniium示波器结合89601矢量信号分析软件组成了宽带雷达分析 仪，能够从脉冲，基带，中频和射频/
4、微波各种角度进行雷达的多种测量和分 析，主要包括：1、雷达的脉冲参数测试，如上升时间、脉冲宽度及稳定度、脉冲间隔及稳定度 等；2、雷达的脉冲抖动，时钟、PLL抖动等测试和分析；3、雷达的脉内初始相位测试；4、雷达信号的矢量分析；5、雷达接收机I/Q通道一致性测试；6、雷达各类放大器的宽频测试和在线测试等。Infiniium示波器有600MHz1GHz带宽（4GSa/s采样率），2GHz7 GHz带宽 （20GSa/s采样率），10GHz13GHz带宽（40GSa/s采样率）多种选择。结合89601矢量信号分析软件，分析带宽最高达到13GHz,成为名副其实的宽带雷达 分析仪。89601本是用在安
5、捷伦89600系列矢量信号分析仪的分析软件，现在也可以直 接装在Infiniium示波器内部，结合Inf ini ium示波器的硬件，进行矢量信 号、瞬变信号的分析，把Infinium示波器从时域测试，扩展到频域，解调域， 甚至码域的测试和分析。图2是89601结合Infiniium示波器组成的宽带雷达 分析仪的数据处理结构。v v v ti v ip y/ Quadrature-,AOC -u Detector,t Digital Filtering 5 1 1 1 1 I THarduvarB 1 DSP Implementation techniques- 1 WWsMaW-ffT -1
6、 1 1 1 一klJlimeFrequency DomatnData Danod.I ( . ”Vector SMI hJ小，对XModJationomarStar时明Timd DoiranCode 仄潟力stream图2：宽带雷达分析仪的数据处理结构信号通过电缆或示波器的探头（使用示波器探头可以进行在线测试）进入示波 器，在示波器内部会先通过衰避和前置放大器，然后信号被耦合到ADC进行 数字化，数字化的波形可以直接进行显示，或通过I/Q转换和数字滤波变成I 与Q信号（可以直接显示I与Q信号）；再把时域的数据进行FFT变换得到频 域数据；时域的数据进行解调处理即可进行解调分析，比如显示星座图
7、，或显 示码域数据等。由图可见，宽带雷达分析仪实际上是一个硬件与软件结合的数 据采集和数据处理过程，因为ADC有足够高的实时采样速率（高达 40GSa/s）,所以宽带雷达分析仪有足够高的分析带宽，最高到13GHz。89601还支持用户自定义数学函数编辑，更加强了对矢量信号和雷达信号的分 析功能。自定义数学函数包括：magnitude （量值），real （实部），conj （共 飘），fft （傅立叶变换），ifft （反傅立叶变换）,phase （相位）等等，而且函 数对象可以是不同种类的Trace Data踪迹数据或data register数据寄存器数 据。函数之间运算包括：+、-、X、/（加减乘除）。这样我们可以对捕获的信 号进行各种复杂的数字信号处理运算而不需要把测试结果导出89601,利用其 他软件如Matlab等来处理。