摘要

羅德與施瓦茨近期推出了一款具有內置2 GHz 分析帶寬的R&S FSW 高端信號和頻譜分析儀。R&S FSW43 和R&S FSW50可以配置內置2GHz分析帶寬，且適用于每臺儀器的整個頻率范圍。上述儀器尤其適用于測量航空航天和國防領域的頻率捷變雷達系統（跳頻器）和汽車電子UWB 應用中的超短脈沖。

現代的雷達系統不再以固定頻率發射信號，而能夠以不同的頻率和調制發射脈沖。為了分析這些頻率捷變系統，信號和頻譜分析儀必須具備較高的內部分析帶寬，以便捕捉精確到納秒級的脈沖。

快速變頻使得雷達系統更有能力抵御大氣擾動、針對性攻擊（信號堵塞）以及無用信號（干擾）的影響。為了提高分辨率，此類系統還可根據目標改變調制方式、脈沖寬度和脈沖序列，出現納秒級的脈沖也不足為奇。我們必須對這些系統進行測試，并在上述動態條件下驗證其性能。若要分析這些頻率捷變系統（例如測量跳頻或脈沖壓縮的調制質量），則必須使用大帶寬采集發射信號。R&S FSW 信號和頻譜分析儀可提供無與倫比的2 GHz 內部分析帶寬，從而解決了分析納秒級上升時間的問題。

頻率捷變雷達與干擾發射機

信號干擾是有針對性地使用干擾信號來降低敵方雷達的靈敏度或使其完全“失明”。這一過程主要應用到了寬帶噪聲信號或頻率捷變信號。當今的雷達系統頻率變更十分頻繁，導致上述策略的效果日漸式微，這使得僅干擾某一特定頻率的方案成為歷史。現行的干擾系統可以重復對方的雷達信號，從而頻繁地更換頻率或快速掃描頻率范圍。這使得它們有能力對頻率捷變雷達系統進行干擾。在開發、檢驗雷達系統和干擾系統的過程中，可以通過寬帶采集對跳頻和不同算法的有效性進行詳細的分析。

配有R&S FSW-B2001 選件的R&S FSW，其帶寬可達2 GHz，堪稱上述應用的理想選擇。儀器中集成有模數轉換器。無需額外配備示波器即可進行數據采集。R&S FSW-B2001 選件的輸入信號失真度低，且具有較高的動態范圍。其無雜散動態范圍(SFDR)達到60 dBc。上述特征的重要性不僅體現在精準地確定信號的調制質量，還體現在能夠有效抑制內部生成的無用信號（雜散信號），從而防止設備將其識別為真實反射（假目標）。

配有R&S FSW-K60/K60h 選件的R&S FSW 可針對跳頻信號進行自動化分析。該功能選件可檢測跳頻頻率、確定與目標頻率間的偏移量，以及測量某一頻率被占用的時長或系統切換到下一頻率所需的時間。選件將自動生成包含所有跳頻頻率以及所有時間參數的表格（圖1）。該功能選件能夠將數據與預定義的列表進行比對并列出相關偏差，或僅檢測位于特定公差范圍內的跳頻。僅需按下測試按鈕，這款功能強大的選件即可利用其高達2 GHz 的帶寬針對頻率捷變系統展開詳盡的分析，使用戶能夠快速、有效地分析系統的性能，并對系統作出改進。

圖1：左上角為頻率捷變信號的2 GHz瀑布圖 。右上角的圖像顯示了時域中的信號頻率，底部的表格中列出了所有重要參數。（來源：羅德與施瓦茨慕尼黑）

超短脈沖分析

大的測量帶寬不僅有助于在較大的頻率范圍內對頻率捷變系統進行特性化處理，而且在分析超短脈沖或寬帶脈內調制時同樣有利。憑借2 GHz 帶寬，R&S FSW 能夠精確測量脈沖調制以及納秒級的脈沖上升時間。

R&S FSW 的R&S FSW-K6 選件專門用于進行詳細的脈沖分析，這一點尤其適用于雷達應用領域。該選件能夠測量脈沖的幅度、頻率和相位，并實時刷新測試結果。系統會自動檢測脈沖上升和下降時間、脈沖重復率等多項參數，并將其顯示在表格中（圖2）。該選件還可顯示參數趨勢，例如在持續一段時間內的脈沖重復率。該項功能在下述情況中尤為重要：飛機為躲避偵查，會發送格式經過修改的、與敵方雷達信號類似的信號，以欺騙敵方雷達，使其誤以為該飛機與其天線的間距比實際情況更近。這會導致該雷達降低其靈敏度，并因而丟失目標。我們將上述情況稱為距離拖引干擾(RGPO)，而為了識別出此類情況，需要在較長的時間內分析多種參數的趨勢。分段采集脈沖（即僅對脈沖進行采集和時間戳處理）能夠為此提供幫助。由于該方法不保存脈沖之間間隔的數據，致使可用于分析的脈沖數大幅增加，具體增加幅度取決于占空比。

針對各類復雜程度高于BPSK 的脈內調制信號，均可使用R&S FSW-K70 矢量信號分析選件進行調制分析。該選件同樣可與2 GHz 分析帶寬搭配使用。雖然該選件無法提供詳細的脈沖分析，但可將其用于分析各種數字調制信號的調制質量。

圖2：時域中的超短脈沖（< 20 納秒）分析。左上方為所采集到的整個信號的放大視圖；右上方所列則為關鍵參數，包括上升時間和脈沖長度；右下方為所選脈沖的脈沖幅度，而左下方為相位趨勢。（來源：羅德與施瓦茨慕尼黑）

UWB 雷達

UWB（超寬帶）雷達系統所使用的頻譜比傳統雷達系統的頻譜更寬。該系統所使用的是脈寬僅為幾納秒的超短低功率脈沖。該脈沖信號的頻譜非常寬，與白噪聲相似。因此，它干擾到其他應用的可能性很低。UWB 雷達頻譜的寬度至少為發射頻率的25％，例如8 GHz 的發射頻率，其頻譜寬度為2 GHz。因此，要分析UWB 頻段達10.6 GHz 的雷達系統，需要至少2 GHz 的分析帶寬。目前在汽車電子行業，無鑰匙進入系統應用了一項類似的技術，用于檢測鑰匙與汽車的距離。

作者：Wolfgang Wendler 博士，羅德與施瓦茨