脈沖重復(fù)頻率和脈寬對(duì)脈沖相噪的靈敏度測(cè)試

1、引言

超低相位噪聲是對(duì)雷達(dá)測(cè)試設(shè)備的一個(gè)普遍要求，在航空、航天領(lǐng)域雷達(dá)信號(hào)多為脈沖體制，而脈寬和脈沖重復(fù)頻率直接影響到雷達(dá)測(cè)距和測(cè)速的分辨率，如預(yù)警雷達(dá)需要長(zhǎng)脈寬和低脈沖重復(fù)頻率的信號(hào)；而脈沖多普勒體制雷達(dá)(PD雷達(dá))則需要窄脈寬和高脈沖重復(fù)頻率的信號(hào)。如何準(zhǔn)確測(cè)量不同脈寬和不同脈沖重復(fù)頻率下脈沖信號(hào)的相位噪聲顯得越來(lái)越迫切。過(guò)去，脈沖信號(hào)相位噪聲測(cè)試系統(tǒng)非常復(fù)雜和昂貴，而且需要把參考脈沖源和被測(cè)源進(jìn)行同步，另外測(cè)量不同脈寬和不同脈沖重復(fù)頻率下相位噪聲的能力受限于PRF濾波器的個(gè)數(shù)?，F(xiàn)在這種情況已成為歷史，帶R&S FSWP-K4選項(xiàng)的R&S FSWP能夠一鍵式完成這些測(cè)量，它能夠記錄信號(hào)，自動(dòng)計(jì)算所有參數(shù)，比如脈沖重復(fù)頻率、脈沖寬度，自動(dòng)構(gòu)建PRF數(shù)字濾波器；解調(diào)信號(hào)并顯示相位噪聲和幅度噪聲，最大偏置頻率范圍和測(cè)量校準(zhǔn)自動(dòng)進(jìn)行，工程師不需要擔(dān)心是否正確設(shè)置了正確的參數(shù)。在任何情況下，工程師可以定義脈沖門(mén)參數(shù)來(lái)避免脈沖沿的瞬態(tài)特性給測(cè)試結(jié)果帶來(lái)影響并從而提高靈敏度。同樣還可以使用互相關(guān)技術(shù)來(lái)測(cè)量相位噪聲較好的信號(hào)源，目的是為了補(bǔ)償由于脈沖調(diào)制帶來(lái)信號(hào)靈敏度的降低。

下面的方程1描述了期望達(dá)到的動(dòng)態(tài)范圍的提高量：

ΔL = 5·log(n)???????? [1]

ΔL: 通過(guò)互相關(guān)技術(shù)相位噪聲靈敏度的提高量(單位dB)

n: 互相關(guān)的次數(shù)

舉個(gè)例子,如果互相關(guān)的次數(shù)為10,相位噪聲的靈敏度提高5dB.

2、理論分析

產(chǎn)生脈沖調(diào)制信號(hào)的通用方法是使用信號(hào)源來(lái)持續(xù)不斷對(duì)載波和脈沖波形進(jìn)行幅度調(diào)制，在進(jìn)行調(diào)制之前，先介紹幾個(gè)脈沖的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)，圖1是脈沖信號(hào)的波形，表1表示脈沖信號(hào)幾個(gè)主要參數(shù)。

圖1、脈沖波形圖

表1、脈沖信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)

除了知道脈沖信號(hào)的時(shí)域特性外，脈沖信號(hào)的頻域特性也是非常重要的，由調(diào)幅原理可知道，產(chǎn)生調(diào)幅信號(hào)是通過(guò)載波和調(diào)制信號(hào)相乘來(lái)實(shí)現(xiàn)，而信號(hào)在時(shí)域的相乘等于信號(hào)在頻域的卷積。當(dāng)號(hào)信號(hào)被脈沖調(diào)制后，信號(hào)的頻率譜密度會(huì)發(fā)生變化，圖2為經(jīng)脈沖調(diào)制后的頻率譜。頻率譜特性按脈沖重復(fù)頻率PRF(pulse Repetition Frequency)為等間隔的離散頻譜， 頻譜形狀為sinx/x幸格函數(shù)。脈寬的倒數(shù)為過(guò)零點(diǎn)的位置。

圖2、連續(xù)波經(jīng)脈沖調(diào)制后的功率譜