信號發生器的諧波與雜散

諧波與雜散

諧波和雜散均是確定性（非隨機）信號，它們是在對信號進行混合或分離以便獲得輸出信號時產生的。這些都是在射頻系統中生的多余頻率。諧波表現為載波頻率的整數倍，而雜散頻率則是載波頻率的非整數倍。

圖 1所示的是1 GHz 的載波頻率及其諧波和雜散。與基本載波（游標 1）相比，2次諧波（游標 2）為 -64.36 dBc, 3次諧波（游標 3）為 -72.83 dBc。 游標 4 和 5 指示的是毛刺。

圖 1 信號發生器在1 GHz 時生成的CW連續波信號

測量諧波和雜散需要選擇高動態范圍的信號分析儀。否則，您所探測到的諧波和雜散可能是來自信號分析僅，而不是來自被測器件(DUT)。

相位噪聲

相位噪聲是振蕩器信號周圍噪聲頻譜的頻域視圖。它描述的是振蕩器的頻率穩定性。頻率穩定性可以分為兩個部分：長期穩定性和短期穩定性，如下面的圖2所示。

下面的表1顯示了長期頻率穩定性與短期頻率穩定性之間的比較。短期變化會導致相位噪聲，而長期漂移會影響精度。

圖 2 長期和短期頻率穩定性

表1 長期和短期頻率穩定性

定義相位噪聲數量，最常用的方法是：在距離主頻率的特定頻率處，確定1 Hz帶寬內所包含的單邊帶 (SSB) 功率值。請見下面的公式：

圖 3 顯示了信號發生器的 SSB 相位噪聲測量結果。黃色跡線表示瞬時功率測量結果，而藍色跡線表示結果平均值。

圖 3 SSB 相位噪聲測量結果，包括對數圖和十進制表

要想有效測量相位噪聲，您使用的信號分析儀的相位聲性能應至少比信號的預期相位聲低 10 dB。否則，相位聲測量結柴會受到頻譜分析儀的本振相嗪的影響。

相位噪聲有什么作用

了解了相位噪聲對測量結果的影響，您可以為測試選擇恰當性能的分析儀。相位噪聲過高，會掩蓋主頻附近的微弱信號。

雷達應用

雷達系統需要出色的相位噪聲性能。雷達以特定頻率發射脈沖，并測量每個返回脈沖的頻率變化。根據多普勒效應，可以通過頻率變化計算出目標的速度。如果目標移動非常緩慢，那么返回脈沖的頻移很小。

在圖4中，移動目標的返回脈沖是“有用信號"，固定目標（如地面）的返回脈沖是“干擾信號"。如果有用的下變頻信號被相位噪聲掩蓋，那么雷達接收機就無法識別運動目標。

圖 4 不良的 LO 相位噪聲影響了接收機靈敏度。

數字調制

圖5 顯示了正交相移鍵控 (QPSK) 數字接收機的簡化方框圖。LO 信號的相位噪聲轉換成了混頻器的輸出。相位噪聲導致在星座圖上的符號（綠色）發生徑向涂抹。對于更高階調制方案〈如 256 QAM）中間距較小的符號來說，徑向涂抹可能會重疊，并會導致接收機靈敏度不佳。

圖5 簡化的數字接收機方框圖

正交頻分復用 (OFDM)

OFDM 是廣泛用于寬帶數字通信的制方案。OFDM 使用許多較為接近的正交子載波信號來同時傳輸數據（如圖6 所示）。本地振蕩器的相位噪聲會將子載波的相位噪聲擴展到其他子載波，對其他子載波產生干擾。該相位噪聲將會導致 OFDM 信號的調制質量降低。

正交顫分多路復用

圖 6：OFDM 信號使用相位噪聲性能較差的本振進行上變頻

精密的信號發生器支持您在合成器部分調整相位聲，以而降低信號發生器的相位噪聲，并幫助評測接收枧設計的靈敏度。