射頻信號(hào)源 / 信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用及測(cè)量精度優(yōu)化技巧

射頻信號(hào)源 / 信號(hào)發(fā)生器是射頻應(yīng)用評(píng)測(cè)的核心工具，廣泛用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）、5G、航空電子設(shè)備、雷達(dá)等領(lǐng)域，可模擬真實(shí)條件下的信號(hào)減損和接收機(jī)衰落，支持器件性能測(cè)試與系統(tǒng)驗(yàn)證。

提高測(cè)量精度的 8 個(gè)核心技巧

技巧 1. 減少有效諧波失真

信號(hào)源的諧波失真通常比基頻低 30-50dB，影響測(cè)量精度。在輸出端加低通濾波器（截止頻率需匹配基頻），可大幅削弱諧波，同時(shí)需補(bǔ)償基頻信號(hào)的損耗（可通過(guò)頻譜分析儀驗(yàn)證）。

圖 1a. 典型的諧波失真測(cè)量結(jié)果

圖 1b. 使用低通濾波器降低有效諧波失真

技巧 2. 提高功率電平精度

信號(hào)源與被測(cè)器件（DUT）間的電纜、濾波器等會(huì)影響電平精度。通過(guò)功率計(jì)（需先校準(zhǔn)并輸入傳感器系數(shù)）直接測(cè)量 DUT 端口電平，利用信號(hào)源的幅度偏置功能修正偏差，確保施加預(yù)定功率（如接收機(jī)靈敏度測(cè)試）。

圖 2. 提高功率電平精度的測(cè)試設(shè)置

技巧 3. 提高頻率精度

相對(duì)頻率精度：多信號(hào)源需統(tǒng)一時(shí)基（如將一臺(tái)設(shè)備的參考信號(hào)輸出連接至其他設(shè)備的參考輸入），降低間隔誤差（如 1kHz 間隔的誤差可從 ±0.2Hz 降至 ±0.001Hz）。

絕對(duì)頻率精度：選用高精度外部頻率參考（如溫控振蕩器），但需注意其相位噪聲對(duì)信號(hào)源性能的影響。

圖 3. 相對(duì)頻率誤差范圍示例

技巧 4. 改善信號(hào)源匹配

信號(hào)源與負(fù)載的失配會(huì)導(dǎo)致電平誤差，可在 DUT 輸入端插入固定衰減器，使等效匹配改善兩倍衰減量（dB）。需注意電纜、適配器等無(wú)源器件對(duì)匹配度的影響。

圖 4. 插入衰減器對(duì)失配誤差的改善

技巧 5. 優(yōu)化三階互調(diào)（TOI）測(cè)量

多信號(hào)源組合測(cè)量時(shí)，需隔離信號(hào)源以避免互調(diào)干擾。優(yōu)先使用三電阻式合路器（提供 6dB 隔離）或定向耦合器，避免雙電阻式合路器的匹配問(wèn)題。

在每個(gè)信號(hào)源輸出端加 10dB 衰減器，可增加 20dB 隔離度；關(guān)閉自動(dòng)電平控制（ALC）也能減少互調(diào)產(chǎn)物。

矢量信號(hào)發(fā)生器可直接生成多音頻信號(hào)，無(wú)需外部合成，相對(duì)間隔更精確。

圖 5a. 信號(hào)源互調(diào)產(chǎn)生的干擾示例

圖 5b. 三電阻式合路器的隔離效果

技巧 6. 擴(kuò)大幅度范圍

需提高功率時(shí)，使用放大器（注意 1dB 壓縮點(diǎn)，可加低通濾波器降低諧波失真）；

需降低功率時(shí)，使用衰減器（需用網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)以補(bǔ)償誤差）。

小信號(hào)測(cè)量時(shí)，需屏蔽環(huán)境干擾（如金屬箱或屏蔽室），減少外部輻射與信號(hào)泄漏。

圖 6a. 放大器配合低通濾波器擴(kuò)展功率范圍

圖 6b. 屏蔽環(huán)境減少小信號(hào)干擾

技巧 7. 針對(duì)器件測(cè)試優(yōu)化 EVM 和 ACLR

不同通信標(biāo)準(zhǔn)（如 LTE）對(duì)誤差向量幅度（EVM）和鄰道泄漏比（ACLR）的要求不同，可通過(guò)濾波技術(shù)權(quán)衡優(yōu)化：

啟用基帶信號(hào)濾波器可改善 ACLR；

增加符號(hào)滾降長(zhǎng)度（如 20 Ts）可優(yōu)化 EVM；

結(jié)合兩者可在保證 ACLR 的同時(shí)提升 EVM 性能（如 Keysight MXG 信號(hào)發(fā)生器可實(shí)現(xiàn) - 73dB 的 ACLR 和 0.46% 的 EVM）。

圖 7a. 默認(rèn)濾波下的 ACLR 最佳結(jié)果

圖 7b. 關(guān)閉濾波 + 長(zhǎng)滾降的 EVM 最佳結(jié)果

圖 7c. 結(jié)合濾波與長(zhǎng)滾降的平衡效果

技巧 8. 選擇理想的相位噪聲特征

相位噪聲（單位 dBc/Hz）影響信道內(nèi)外測(cè)量，可通過(guò)調(diào)整鎖相環(huán)帶寬優(yōu)化：

寬環(huán)帶寬：優(yōu)化低偏移（<150kHz）相位噪聲，適合信道內(nèi)測(cè)量；

窄環(huán)帶寬：優(yōu)化高偏移（>150kHz）相位噪聲，適合信道外測(cè)量。

部分信號(hào)源提供信噪比優(yōu)化模式，可降低寬帶噪聲，適合測(cè)試寬帶接收機(jī)。

圖 8a. 調(diào)整鎖相環(huán)帶寬優(yōu)化相位噪聲

圖 8b. 優(yōu)化模式降低寬帶噪聲

通過(guò)上述技巧，可顯著提升射頻信號(hào)源的測(cè)量精度，滿足不同場(chǎng)景下的器件測(cè)試與系統(tǒng)驗(yàn)證需求。