RF測(cè)試筆記是業(yè)界一線工程師們通過理論和實(shí)踐相結(jié)合的方式介紹射頻微波測(cè)試技術(shù)的專欄，主要涵蓋噪聲系數(shù)、數(shù)字調(diào)制、矢網(wǎng)、頻譜分析、脈沖信號(hào)等內(nèi)容。如有想看到的內(nèi)容或技術(shù)問題，可以在文尾寫下留言。

示波器模擬帶寬的定義大家都比較熟悉，是針對(duì)于正弦波信號(hào)定義的。從頻域上看，正弦波信號(hào)的頻譜就是單根譜線，只要示波器的帶寬不小于信號(hào)的頻率，那么就可以有效觀測(cè)到波形。若要追求更高的幅度測(cè)試精度，則可以按照5倍法則選擇示波器的帶寬，即示波器帶寬不低于待測(cè)信號(hào)頻率的5倍!

與正弦波信號(hào)不同，脈沖信號(hào)由于具有很多諧波頻率分量，為了信號(hào)保真度，其對(duì)示波器的帶寬提出了更高的要求。脈沖信號(hào)又分為基帶脈沖信號(hào)和射頻脈沖信號(hào)，本文將從這兩個(gè)方面著手定性的分析脈沖信號(hào)測(cè)試對(duì)示波器帶寬的要求。

1. 基帶脈沖信號(hào)測(cè)試：對(duì)于這類信號(hào)，有一個(gè)參數(shù)對(duì)示波器的帶寬要求極高，那就是上升/下降時(shí)間。如果比較關(guān)注上升/下降時(shí)間的測(cè)試精度，則示波器本身的上升時(shí)間一定要盡量小，這就要求帶寬足夠大，具體選擇方法可參考文章《選擇示波器時(shí)的“5倍法則”》。

如果不要求準(zhǔn)確測(cè)試上升/下降時(shí)間，而關(guān)注更多的是脈寬、周期、幅度等參數(shù)，則應(yīng)該如何選擇示波器帶寬呢?這就需要了解基帶脈沖信號(hào)的頻譜了，假設(shè)圖1所示基帶脈沖的脈寬為PW，周期為 PRI，則相鄰譜線間距為 1/PRI。為方便起見，圖2所示的頻譜示意圖只包含了主瓣和第一旁瓣，理論上講，脈沖的頻譜包含無數(shù)多個(gè)旁瓣，只是越遠(yuǎn)離主瓣，旁瓣的幅度越小。

圖1. 基帶脈沖信號(hào)

從示波器的角度講，如果要得到良好的觀測(cè)效果，當(dāng)然帶寬越大越好，這樣脈沖有更多的旁瓣會(huì)被采集，波形保真度會(huì)更好。如果示波器的帶寬不夠，那么高頻諧波分量就會(huì)被抑制掉，從波形上看，快沿變緩了。舉一個(gè)極端的例子，如果示波器的帶寬只允許基波通過，則看到的波形就是一個(gè)正弦波。

對(duì)于基帶脈沖信號(hào)的頻譜，脈寬PW決定了第一零點(diǎn)帶寬，脈沖的大部分功率都集中在了第一零點(diǎn)帶寬以內(nèi)。當(dāng)然，脈沖信號(hào)的頻譜服從Sa(f) 函數(shù)分布，第一旁瓣也攜帶較多的功率，距離主瓣越遠(yuǎn)的旁瓣，攜帶的功率越少。

推薦的示波器帶寬至少要能夠包含第1旁瓣，才會(huì)得到比較好的測(cè)試效果。舉例：基帶脈沖寬度為1ns，則第一零點(diǎn)帶寬為1GHz，如果要覆蓋第一旁瓣，則建議示波器的帶寬為2GHz或者更大。

圖2. 基帶脈沖信號(hào)的頻譜示意圖

2. 射頻脈沖的測(cè)試：與基帶脈沖不同，射頻調(diào)制脈沖是指在脈內(nèi)引入了載波，圖3給出了最簡單的射頻脈沖。從本質(zhì)上講，這種射頻脈沖生成的過程就是基帶脈沖對(duì)載波調(diào)幅的過程，因此射頻脈沖的頻譜與基帶脈沖頻譜基本相同，只是前者將頻率搬移至載波 fc 處，如圖4所示。

對(duì)于射頻脈沖信號(hào)的測(cè)試，如何考慮示波器的帶寬呢?類似地，如果對(duì)上升沿/下降沿測(cè)試要求不高，則推薦的示波器的帶寬應(yīng)在原來的基礎(chǔ)上再加上 fc 。舉例：射頻脈沖載波頻率為1GHz，脈寬為1ns，則推薦的示波器帶寬不應(yīng)低于3GHz。

圖3. 最簡單的射頻脈沖：脈內(nèi)為CW信號(hào)

圖4. 射頻調(diào)制脈沖的頻譜示意圖

以上考慮的是簡單射頻脈沖的情況，對(duì)于采用復(fù)雜調(diào)制的射頻脈沖信號(hào)又該如何選擇帶寬呢?

以應(yīng)用較多的線性調(diào)頻脈沖(chirp pulse) 為例，其頻譜不再服從Sa(f) 分布，而是類似于帶通濾波器的幅頻響應(yīng)，沒有較高幅度的旁瓣，如圖5所示，這是使用泰克示波器 MSO64 的全新頻譜分析模式Spectrum View 實(shí)測(cè)的chirp pulse 波形和頻譜。Chirp pulse 信號(hào)具有一定的調(diào)制帶寬BW，測(cè)試這類信號(hào)時(shí)，推薦的示波器帶寬不能小于：fc + BW/2 .

圖5. 使用泰克MSO64示波器實(shí)測(cè)的chirp pulse波形及頻譜

審核編輯：湯梓紅