爆破信號(hào)遠(yuǎn)程監(jiān)控與測(cè)量解決方案

第一種方法是將示波器的水平時(shí)基調(diào)大，使得一次捕獲N個(gè)脈沖。需要對(duì)哪個(gè)脈沖進(jìn)行測(cè)試時(shí)將其調(diào)整至屏幕中央位置，然后將水平時(shí)基延展開進(jìn)行測(cè)量。由于示波器的存儲(chǔ)深度均有限，當(dāng)水平時(shí)基很大時(shí)，示波器的采樣率就會(huì)急劇降低。采樣率降低對(duì)測(cè)量脈沖波形很不利，尤其是上升/下降時(shí)間等參數(shù)。

經(jīng)過分析不難看出，此方法有此弊端的主要原因是大量記錄深度被用在無用的靜默時(shí)間波形上，存儲(chǔ)深度利用率有限！

第二種方法是利用示波器的History歷史回放功能。此時(shí)，示波器的水平時(shí)基范圍只需稍大于單個(gè)脈沖波形的長度即可。我們可以定義一個(gè)示波器捕獲脈沖的個(gè)數(shù)N，待N個(gè)脈沖捕獲完畢之后可重復(fù)回放N個(gè)脈沖，并分別單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試。

這種方法就使示波器丟掉脈沖間的靜默時(shí)間段，從而有效利用示波器的存儲(chǔ)深度，提高采樣率，最終得到更加真實(shí)的脈沖波形。R&S RTE示波器標(biāo)配有History歷史波形回放功能，可有效完成多脈沖測(cè)量任務(wù)。如下圖，R&S RTE示波器捕獲了5個(gè)脈沖的示意圖。

頻域方面，我們主要對(duì)爆破脈沖的頻譜進(jìn)行分析，以確定主要能量集中區(qū)域。如下圖，示波器連續(xù)捕獲了5個(gè)脈沖波形，利用R&S RTE的FFT頻譜分析功能，得到色溫顯示的頻譜。

圖示頻譜帶寬為0-20MHz，時(shí)域波形的主要能量也就集中在這一帶寬之內(nèi)，再高的頻段內(nèi)的能量已經(jīng)十分微弱。由于時(shí)域波形同時(shí)包含了爆破脈沖和脈沖之間的噪聲信號(hào)，因此我們需要做頻譜分離，以區(qū)分哪些屬于噪聲信號(hào)哪些屬于脈沖信號(hào)？

利用R&S RTE示波器的Gate FFT即門控FFT頻譜分析功能，RTE示波器可以分析時(shí)域波形某一段時(shí)間內(nèi)波形的頻譜。

如下圖所示，在原始時(shí)域波形上，分別對(duì)兩個(gè)窗口內(nèi)的波形進(jìn)行頻譜分析。第一個(gè)窗口只包含單獨(dú)一個(gè)脈沖，第二個(gè)窗口包含兩個(gè)脈沖之間的噪聲信號(hào)。從而得到兩個(gè)頻譜，分別對(duì)應(yīng)脈沖和噪聲的頻譜。

根據(jù)分析結(jié)果可知，原始時(shí)域波形整體頻譜中藍(lán)色的波瓣?duì)铑l譜屬于爆破脈沖，而紅黃色帶狀頻譜屬于噪聲頻譜，整個(gè)噪聲主要能量集中在3MHz帶寬內(nèi)，主要屬于環(huán)境噪聲。

頻譜分離的結(jié)果也進(jìn)一步驗(yàn)證了頻譜色溫顯示的含義。在色溫頻譜顯示中，藍(lán)紫色區(qū)域表示頻譜出現(xiàn)的概率低，紅黃色區(qū)域頻譜出現(xiàn)概率高。由于噪聲是一直存在的，所以其對(duì)應(yīng)的帶狀頻譜呈現(xiàn)紅黃色，而在時(shí)域上間隔出現(xiàn)的爆破脈沖出現(xiàn)的概率相對(duì)低，所以其頻譜對(duì)應(yīng)藍(lán)色區(qū)域。

通過頻域分析，我們可以大致得出爆破信號(hào)能量主要集中在20MHz帶寬以內(nèi)，環(huán)境噪聲主要集中在3MHz以內(nèi)。時(shí)域和頻域的綜合分析使得我們對(duì)整個(gè)爆破脈沖的特性有了充分了解，示波器時(shí)頻域分析性能是我們得出測(cè)量分析結(jié)果的有力工具。