使用混合域示波器进行雷达分析

随着无线技术的应用日益普遍，设计工程师必须同时检测这两个领域的信号。混合域示波器的诞生从根本上改变了RF设计的调试与测试的方法，泰克在一台仪器中同时提供了示波器和频谱分析仪功能，并且提供独创的混合域触发与时间相关的信号分析。新的MDO4000 混合域示波器系列有助于工程师捕获时间相关的模拟、数字和射频信号，获得完整的系统级视图。目前已经有大量的资料描述MDO4000混合域示波器的结构及其可以怎样用于某些常见的应用，如RFID、Zigbee、蓝牙、WIFI、电源设计的噪声源查找、PLL锁相的过程、RF功率启动与关闭的瞬态信号跟踪、RFFE 等等，这里就不再赘述。本文将介绍如何使用MDO4104-6 分析宽带线性调频雷达系统。

图1. 泰克MDO4000 系列混合域示波器

雷达设计中有哪些常见测量？目前使用哪些工具？为什么要使用MDO4000 混合域示波器分析雷达？

从本质上看，雷达信号可以是RF 突发的调谐的脉冲。雷达设计中的典型问题是距离和分辨率之间的矛盾问题。简言之，宽脉宽的信号包含足够的RF能量，能够远距离传送到标靶。问题在于，如果有多个标靶，长脉冲会使各个反射变得模糊。换言之，宽脉宽的特点是观测距离远，但分辨率差。如果缩窄脉宽，那么分辨率将改善，但距离将变短。

解决方案是脉冲压缩。让脉冲宽，但在脉冲中进行一些独特的处理，使您能够区分多个反射。其中最常用的技术之一是线性调频。如果脉冲的中心频率是4GHz，那么在3.97GHz 启动信号，扫描到4.03GHz，而不是播放纯粹的4 GHz。许多雷达系统采用窄线性调频，宽度在10MHz-50MHz。但是，为了实现更好的空间分辨率，您的线性调频要更宽。现代雷达的线性调频带宽可以达到500MHz 以上！

怎样测试雷达？通常可以作为标准雷达测试各个器件(发送/接收模块、天线器件、等等)，安装已知良好的器件，并进行评估。但是，使用被测器件本身通常并不理想，因此市面上流行的工具为进行性能评估提供了专用雷达模块。

对调频带宽在100MHz 以下的雷达，可以使用频谱分析仪测量雷达特性。泰克生产数字实时频谱分析仪(RSA)，可以把RF 脉冲向下变频到基带信号，作为数字I 和Q 存储数据。从这些数据中，可以进行各种测量。泰克RSA6000和RSA5000系列可以执行27种不同的标量和矢量脉冲测量。标量表示基于幅度随时间变化的测量，如脉冲上升时间、宽度、占空比、纹波、衰落、等等。矢量表示频率偏差、频率误差、脉冲响应、相位偏差和脉冲到脉冲相位误差等测量。

图2. 泰克RSA5000 系列实时频谱分析仪

对更宽带宽的雷达，一般使用实时数字示波器采集信号。泰克生产的示波器拥有足够的采样率，能够采样RF载波。只要拥有足够的带宽，就可以采样自己的信号。泰克新推出的DPO/DSA70000D示波器目前的实时带宽达到33GHz，几乎可以采集和分析任何信号。在与专用软件包(如泰克SignalVu 软件)结合使用时，其可以进行同样27 种矢量和标量测量。

 
图3. 全球最高测量精确度的泰克DPO/DSA70000D系列 

全世界似乎对标准雷达、频谱分析仪和示波器都感到满意，那么混合域示波器在雷达诊断中发挥的作用是什么呢？

●  便携性和尺寸。混合域示波器深仅5"，重只有11 磅，携带起来比大型仪器要容易得多。前面提到的频谱分析仪和示波器的重量可能会超过50磅，尺寸相当于一小件行李。
●  成本相当低。通常来说，实验室只能承受和购买一台高端频谱分析仪或高带宽示波器。不管是哪款仪器，价格都要超过10万美元。而MDO4000混合域示波器的起价在23,000美元，每个实验室都买得起，远远要比购买一台混合信号示波器加一台频谱分析仪更便宜。
●  最重要的是，MDO4000 混合域示波器为用户提供了独特的能力，不仅可以分析雷达信号，还可以分析雷达系统中存在的其它数字门信号和定时信号。

MDO4000 混合域示波器有4 条带宽高达1 GHz 的模拟通道，另外还有16 条数字通道和1 个RF 输入。RF输入频率范围最高为6GHz，另有3GHz的型号。实时频谱捕获带宽保证为1GHz 或以上(最高为3GHz，是一般扫频频谱分析仪的100-300倍)。它还可以解码最多4条总线，如MIL-STD-1553、I2C、RS-232、RS-422、RS-485 等。

注意，MDO4000 混合域示波器并不是要代替带有SignalVu这类专用雷达分析软件的示波器，如泰克DPO/MSO5000、7000 和70000 示波器。SignalVu 可以进行明显多得多的测量，特别是在脉冲式雷达方面，包括脉冲到脉冲频率差、脉冲到脉冲相位差、脉冲上的频率误差、脉冲响应，并可以分析最多10,000 个连续脉冲。MDO4000 混合域示波器不能复现这种