如何对低占空比脉冲信号进行测试和分析(下)

方法测试 这类信 号难以达到测试感兴趣信 号的需求 。针对这类信号 ， 本文 回顾 了实时示 波器传 统测试 方法 以及 缺点 ， 同时详 细介绍了利 用 Ｆ ｓＦ ａ ａｔｒｍｅ分段存储 技术 的测试方法 ， 并对这种测试方法 的测试 误差进行分析 ， 最后是一些测试实 例。 关键词 ： 示波器 ； 脉冲 ； ａｔ ｒ 分段存储 ； Ｆ ｓＦ ａ ｍｅ 采样率 ； 录长度 ； 记 增量 时间精 度
Ｒ ｎ（ 幅脉 冲） 发 ， ｕ ｔ欠 触 同时保 持高 采 样 率 ， 获 了 １０个 捕 ０ 信号 异 常信号 ， 后 可 以滚 动 查 看各 个 异 常 信 号 帧 ， 以 然 可
迅速 地 一 目了然地 查看波 形 内部频 繁出 现 的异 常事 件 ， 见
图 １ 。测试人 员 可 以查 看 每 一个 异 常信 号 ， 到 每 个 异 ３ 得
图 ８ 利用 Ｆ ｒ ｎ 技术对低占空比脉冲波形进行测试、 ￣ ａｅ ｒ 分析 中国科技核心期 刊 一 ７ — ７
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心 得
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２ ０ 年日 ０ Ｂ 月 第２ 卷 第 日 ７ 期
—一
图 ９ 脉冲时间间隔计算
图 １ 泰克 Ｄ Ｏ示波器发现时钟信号 中 ２ Ｐ 异常的欠幅信号 通过 利用 示 波 器 的 Ｆ ｓＦ ａ ａ ｔ ｒｍｅ分 段 存 储 技 术 ， 置 设
设 置所 捕获 的帧数 （ 即波 形个数 ）可 以把所有 脉冲序列 波形 ， 重叠显示 ， 还可以把所有帧 的重叠 画面会通过 颜色编码 显示 每个位置发生频次 ， 而实 现可 以比较波形 的变化和异 常的 从 能力 。此例 中， 脉冲序列 的幅度包含 了 ５ 种不 同的幅度 的脉
冲波形 。通过 Ｆ ｓ ａ ａ￣ｒｍｅ技术 可以得 到脉 冲间 的时 间间隔 ， 从 图 ９中可 以看 出， ８ 脉冲到 第 ８ 个 脉 冲之 间的时间 第 ８个 ９ 间隔为 ２．０ ６ ｍｓ根据公式 （） ． ６ ０ ｓ ｐ ｍ ０１ Ｏ７３ ， ２阢 一００ ×２ ｐ＋１ｐ ×２ ≈２ ｐ 可以得到 时间测量误 差为 ２ｐ ， ０ ｓ １ｓ １ ｓ时间精度精 确
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示波器用传统的方法连续采集 时即使 占用大量存储空 间
还是无 法采集 到所 需要 的脉 冲个 数 。对这 些情 况 ， 利用 示 波器 的 Ｆ ｓ ｒｍｅ 段存储 技 术采集 此类 信号 ， 获相 应 ａｔ ａ 分 Ｆ 捕 足够数量的脉冲完成分析 ， 利用有 限的存储器， 仍能 以很 高 的水 平分 辨率捕 获 每个脉 冲 ， 并可 以从 叠显 示 。 下 面 以低 占空 比脉 冲 为例 ， 冲 的宽度 为 １ｎ ， 脉 ２ ｓ 脉冲 间隔 为 ２ ．ｍｓ每 个脉 冲 的幅度 不 一样 ， 脉 冲见 图 ６ ０１ ， 该 和 图７ 。测试 需求 ： 获 １ ０ 个该 脉 冲序列 ， 捕 ０ ０ 观测 该 脉 冲序 列 的幅度变化 曲线 ， 并且 获取 脉冲序 列 的时 间 间隔 以及 每 个 脉 冲的绝 对时 间 。图 ７ 是利 用传 统 的方 法捕 获 的波形 ， 从 图 ７ 以看 出 ， 获 １ 脉 冲 已经 需 要 １Ｍ 存 储 器 ， 可 捕 ０个 ０ 捕 获 １ ０ 个 脉 冲需要 １ ０ ０ Ｇ的存储 器 ， 十分 昂 贵 ； 如果 考 虑 到 很多应 用需 要捕 获更 多 的脉 冲序 列 ， 传统 的方法 难 以 则 满 足这 样 时间窗 口很长 的脉 冲 波 形 的测 试 和 分 析 ； 外 ， 另
图 １ 脉冲波形的时间顺序 Ｏ
图 １ 利用 Ｆ ｓＦａ 技术查看波形 内部频 繁 ３ ａｔ ｒｍｅ 出现 的异常事件
４ 结 束 语
利 用具有 Ｆ ｓ ｒ 分段 存 储 技 术 的 示 波 器来 测 试 ａｔ ａ Ｆ ｍｅ
图 ｌ 脉 冲触发 时刻 的绝对 时间 １
低 占空 比信 号 （ 如激光 脉 冲 、雷 达脉 冲等 ） 偶 发性 信号 ， 或 不但 可 以保证 示 波器能 够高 采样率 捕获 所观 测 的信 号 ， 使 得测 试精 度大 大提 高 ， 还可 以得 到每个 脉 冲信 号 的到来 的 绝对 时 间 、 直接 读 出不 同 脉 冲之 间 的 相对 时 问 ， 而解 决 从 以前 对这 种信 号难 以测试 的难 题 。
［ ］ 陈 尚松 ， １ 雷加 ， 郭庆． 电子测量 与仪器 ． 京 Ｉ ： 北 － 电子 Ｍ］
工业 出版社 ，０ ５ ２ ０
［ ］ Ｔ ｋｒｎｘＤ Ｏ７ ０ ０Ｓ ｏ ｅＤ ｔｓ ｅｔ ２ ｅ ｔｏ ｉ Ｐ ０ ０ ｃｐ ａａｈ ｅ
［］ Ｔ ｋｒｎｘＤＰ ０ ０ ｅ ｎ ａ ３ ｅｔ ｉ ｏ Ｏ７ ０ ０ＵｓｒＭａ ｕｌ
常信号出现的时刻和异常信号之间的时间间隔。从图 １ ３ 中得 到 了第 １ 个 异 常 现象 到 第 ２ 个 异 常 的 时 间 间隔 为 ９ Ｏ
３８ ６ （ ． ７ 秒 还可 以得 到其 它编 号 的任 意 异 常信 号 之 间 的时
间 ）从而 帮助 了进一 步定位 和分 析故 障信号 出现 的原 因 。 ，
到皮秒； 并可以保存每个脉冲来到的绝对时刻 ， 见图 １； ０加上
Ｍａｌ 软件 连接 ， ｔ ￣ 可以得 到 １００个 脉冲 波形按 时 间顺 序显 Ｏ
示 出来 ， 即得到脉冲幅度最时间的变化 曲线 ， 得到脉冲触发 并 时刻 的绝对 时间， 图 １ 如 １所示 。
图 ６ 低 占空 比脉冲
３ 应 用 实例 分 析
３ １ 低 占空 脉冲 信号 测试 和分析 ． 匕
对 于脉 冲波 形 的测试 ， 别是一 些低 占空 比 的脉 冲波 特 形 ， 激光 器 应 用 中 的脉 冲 波形 ， 如 雷达 脉 冲等 。在这 些 环 境 中 ， 是 由大部 分 时间 都 相 同 的脉 冲组 成 的序 列 ， 波形 但 可 能会 偶尔 突然 出现不 规则 的脉 冲 ， 甚至 这些 脉 冲 的 幅度 会 按某 种趋 势发 生变化 ； 此外 ， 脉 冲 的 时间 间 隔很 长 ， 这些
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２ ０ 年日 ０Ｂ 月 第２ 卷 第日 ７ 期
如 何 对 低 占 空 比脉 冲 信 号 进 行 测 试 和
苏水金
（ 泰克科 技（ 中国） 有限公 司）
摘
要： 随着对低 占空 比信 号（ 如激光脉 冲、雷达脉冲等 ） 以及偶 发性 或间歇 性信 号 的测 试要求 越来越 高 ， 波器使用 传统 ， 示
一
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中 国科 技 核 心 期 刊
参 考 文 献
３２ 查找信 号 中的异 常事件 ． 由于数 字 信 号 的速 度 不 断 提 高 ， 设计 和调 试 复 杂 系
统 正 面 临 着更 大 的 挑 战 。干 扰 数 字 电 路 的 细 小 异 常 事
件 变 得 更 加 常 见 ， 找 和 隔 离 起 来 比 以 前 更 加 困难 。 查 图１ ２是 利用 泰 克 的 Ｄ Ｏ示 波 器 发 现 了 时 钟 信 号 中 有 Ｐ 异 常 的 欠 幅 信 号 ， 不 知 该 异 常 表 现 出现 的 间 隔 和 具 但 体时间。
传 统 的方法无 法精 确 得 到 脉 冲 的 时 间间 隔 以 及每 个 脉 冲
到来 的绝对 时间 。
图 ７ 利 用传统方法捕获 的低 占空比脉冲波形 图８ 是利用示波器 的 Ｆ ｓ ａ 技术对该波形进行测试 ａ￣ｒｍｅ 和分析 ， 图 ８可 以看 出 ， ａｔ ｒ 技术可 以根据 测试 需求 从 Ｆ ｓＦ ａ ｍｅ