脉冲信号是什么? 脉冲信号是数字信号还是模拟信号?

脉冲是什么？

脉冲（ Pulse）通常是指电子技术中经常运用的一种像脉搏似的短暂起伏的电冲击(电压或电流)。主要特性有波形，幅度，宽度和重复频率。脉冲是相对于连续信号在整个信号周期内短时间发生的信号小大部分信号周期内没有信号就像人的脉搏一样。脉冲用于同步、触发或控制测试中的多个測試设备。 脉冲还用于时钟生成或雷达测试。 为了描述一个脉冲并使其创建可重复，定义了一组参数。

脉冲信号是什么意思?

在数字系统中，所有传输的信号都是通/断的，即只有两种电信号。这种电信号称为脉冲信号 (Pulse Signal)，是所有数字系统中的基本电信号。现在一般指数字信号它已经是个周期内有一半时间有信号。计算机内的信号就是脉冲信号，又叫数字信号。

标准脉沖信号如下图所示。

标准脉沖信号图

脉冲信号是一种离散信号，形状多种多样，与普通模拟信号（如正弦波）相比，波形之间在时间轴上不连续（波形与波形之间有明显的间隔），但具有一定的周期性。最常见的脉冲波是矩形波（也就是方波）。 脉冲信号是用电压的高低来识别“1”与“0”的。当然，也可以用3个特定频率的脉冲串来表达“1”，3个没有脉冲串的时间间隔来表达“0”。这样就可将电压的高低转换成脉冲的有、无来表达，只要通信的双方约定编码方式即可。

脉冲信号和频率信号的主要区别

信号频率是什么意思? 信号频率也叫频率信号。

频率信号（Frequency Signal）是指由于信号的带宽而起的作用。频率信号就是用改变频率特征的方式来表达“1”和“0”的，如：用3个10 KHz的信号周期表示“1”，3个20 KHz的信号周期表示“0”，接收方通过放大、整形后只要识别频率特征即可分辨出“1”与“0”。

脉冲信号特点是电压或者电流的幅度高、持续时间短。频率信号可以是脉冲信号，也可以是方波信号、锯齿波信号。

脉冲信号基本特性

脉冲信号基本特性

脉冲信号最大的特性在于时域的不连续。时域的突发特性是脉冲用在雷达应用中的基本要求，因此脉冲信号参数也是雷达信号质量评估的主要指标。脉冲信号的时域不连续同时也给我们在功率及频谱测试中增加了不少困难。

下面我们将讨论脉冲功率测试，脉冲频谱测试与观察以及脉冲全参数表征。

功率的测量并不是一个新鲜的话题。传统上大家一般采用功率计或者频谱仪的方式进行功率测量。功率计座位功率测量的标杆，具有最高的精度。功率精度可以达到零点零几dB；频谱分析仪或者基于频谱分析仪平台的矢量信号分析仪也是功率测量的常用手段，虽然功率精度只有零点几个dB，不如功率计，但是它的动态范围比较大，能测到的最小功率可以更低，同时可以兼顾功率、频谱甚至调制域等参数分析。

脉冲功率测试

平均功率 Average Power 与脉冲信号

我们都知道信号幅度随时间是变化的。所以我们常说的功率一般是在特定时间或者周期内的平均值。对于时域剧烈变化的脉冲信号而言，我们更加关注携带信号信息的脉冲打开期间的功率。

脉冲功率 Pulsed Power

从这个图中的关系很好理解，脉冲信号的平均功率域脉冲打开期间的峰值功率成比例关系。比例关系等于占空比。

Pulse Power = Average Power/Duty Cycle

脉冲功率 = 平均功率/占空比

如何使用平均功率计进行测量？

利用常用的平均值功率计在一定程度上也可以进行脉冲功率测试。这种方式成本最低，但是前提条件是脉冲的占空比需要已知并且固定不变。这对于一些稍微复杂一点的脉冲信号就不适用了。另外，这种方式也无法反映脉冲信号随时间的变化关系。

优点：

1.成本最低，易实现
2.已知脉冲占空比
3.对最小脉冲宽度无要求
4.对脉冲上升时间无最小要求

缺点：

1.无法测量脉冲上升下降时间 2. 无法测量振荡和过冲

使用峰值功率计进行脉冲功率测试？

所以在功率计中派生出了专用于脉冲功率测试的峰值功率计。

这种峰值功率计能够兼顾脉冲的时域突变特性与功率计的高精度，并且能够测量脉冲的上升下降时间以及脉宽周期等时域信息。是进行脉冲功率测试的首选设备。

峰值功率计可以提供可视化的脉冲详细参数

上升时间、下降时间、脉冲宽度以及脉冲周期等参数均可直观测量

使用功率计进行脉冲功率测试最为准

如何采用频谱分析仪进行脉冲功率测试?

在工作中我们也看到大量的用户同时也在采用频谱频谱分析仪分析仪进行脉冲功率测试。毕竟作为能兼顾频谱功率以及宽带分析的通用仪表，如果对功率精度没有特别苛刻的要求，利用频谱仪在看频谱的同时顺便进行功率测试也是合情合理的。并且随着频谱仪功率精度的不断提升，大部分条件下都可以满足要求。

频域模式

脉冲信号频域特性

我们大家应该都很熟悉脉冲信号的频域特性。由于时域截断，脉冲信号在频谱上将以sinc函数的方式扩展。主瓣的频谱宽度取决于脉宽。把主瓣展开可以看到很多线状谱，线状谱的间隔取决于脉冲周期。

从这里可以看到不同的脉冲周期以及脉冲宽度对脉冲频谱的影响。 如果脉冲参数是已知并且固定的，那么我们比较容易估计它的频谱特性，也比较容易在频谱仪上验证。

利用频谱仪进行功率测试，大多数情况下我们是在频域模式下进行的。也就是对频谱仪扫描得到的功率谱密度曲线进行特定带宽的积分，从而得到信道功率。这种方式适合时域稳态或者重复性比较好的信号，对于脉冲信号不太合适，尤其是窄脉冲信号。因为频谱扫描需要比较多的时间，很多时候扫频模式下甚至都很难准确捕获脉冲这种瞬态信号，那么基于此的频谱积分也就误差很大。

频谱仪的频域功率测试是基于频谱扫描得到功率谱密度曲线，进而通过积分得到特定带宽内的总功率

表现形式有扫频模式中 Marker 功能下的 Band Power 或者单独的 Channel Power 测量项

适用于功率随时间相对稳定的信号功率测试，不适用于脉冲测试