射頻信號發生器為使用射頻的測試應用生成所需的波形。 其中一種射頻信號發生器是模擬信號發生器（ASG），它可以生成幅度調制（AM）、頻率調制（FM）、相位調制和脈沖調制等信號。 隨著信號調制變得越來越復雜，您需要使用矢量信號發生器（VSG）來生成這類復雜的數字信號。 矢量信號發生器常用的調制格式有正交相移鍵控（QPSK）、正交幅度調制（QAM）和二進制相移鍵控（BPSK）。

射頻信號發生器/信號源有哪些應用？

信號發生器是用于評測射頻應用的理想工具。 其日常應用包括全球導航衛星系統（GNSS）、5G、航空電子設備和雷達等等。 它們還支持您靈活地測試真實條件下的減損和接收機衰落。

信號發生器/信號源射頻技術指標

主要介紹信號發生器及其射頻技術指標，如功率、精度和速度以及高級的功能，如調制、頻譜純度和失真。

信號發生器種類繁多，它們擁有不同的外形，可以提供不同的功能。

外形：您需要的是臺式儀器還是模塊化儀器？

臺式是許多信號發生器的傳統外形。它是我們通常在工作臺和機架上看到的典型框式儀 器。這種儀器配備前面板顯示器和控件，能讓您快速、輕松地設置和調試故障。臺式信號發生器具有全面的功能，覆蓋射頻到微波以及模擬到矢量的范圍。

另一種正在迅速普及的形式是 PXIe。PXIe 信號發生器的外形緊湊，因此通常用于需要 多個通道的應用中。第三代 PCIe 現在支持最高 24 GB/s 的系統帶寬，從而提升了高性 能應用（例如采用 FPGA 流處理 streaming 方式將 I/Q 數據傳輸給基帶發生器，或數 字預失真應用等）的測試吞吐量。PXIe 信號發生器使用的應用軟件與臺式信號發生器相 同，在從產品開發到制造和支持的全過程中保證了測量一致性和兼容性。

模擬、矢量和捷變信號發生器

信號發生器也根據能力進行了分類。最早的信號發生器，譬如用于測試聲音設備的信號 發生器，是模擬信號發生器。模擬信號發生器的基本功能是提供連續波（CW）正弦信 號。現代的模擬信號發生器也能夠進行幅度、頻率、相位和脈沖調制。當今模擬信號發 生器的最大頻率接近 70 GHz。

矢量信號發生器則是更新一代的信號發生器，能夠進行復雜的正交幅度調制（QAM）。 矢量信號發生器采用內置正交（也稱為 IQ）調制器來生成復雜的調制制式，如正交相移鍵控（QPSK）和 1024 QAM。

快速掃描頻率和幅度列表的能力是一個重要的屬性，特別是在制造測試中。捷變信號發生器的初衷是提高速度。這類信號發生器能夠快速改變信號的頻率、幅度和相位。這一功能非常適用于大批量的無線器件測試。

圖2. 一個 32-QAM 調制信號。

信號發生器關鍵技術指標概覽

要為工作任務選擇合適的信號發生器，您需要對性能技術指標有所了解。技術指標代表的是信號發生器的能力，其中關鍵的三點是頻率、幅度和頻譜純度性能。我們來分別看一看。

信號發生器的頻率

頻率技術指標定義的是信號發生器的范圍、分辨率、精度和切換速度。

范圍指的是信號發生器可以輸出的最大和最小輸出頻率。

分辨率是最小的頻率變化。

精度是信號源的輸出頻率與設定頻率的接近程度。

切換速度指的是輸出穩定到所需頻率的快慢程度。

圖3. 具有頻率和幅度讀數的頻譜分析。

信號發生器的功率

功率技術指標包括范圍、分辨率和切換速度。

范圍指信號發生器的最大和最小輸出功率之間的差。信號發生器的輸出衰減器的設 計決定了它的范圍是多大。輸出衰減器允許信號發生器輸出極小的信號，用來測試 接收機的靈敏度。

信號源的分辨率表示可能的最小功率增量。

切換速度衡量的是信號源從一個功率電平變換到下一個功率電平的快慢程度。

圖4. 功率輸出范圍和輸出精度示意圖。

信號發生器的頻譜純度

頻譜純度技術指標包括相位噪聲、雜散和諧波性能。

頻譜純度技術指標包括相位噪聲、雜散和諧波性能

問題：頻譜純度中的F0是基波，0.5F0是什么意思，2F0是什么意思，來源是什么，代表什么？

答案：F0是基波的頻率；2F0是由于功率控制部分中的放大器器件會產生非線性失真，導致出現各種頻率，2F0也是其中之一；0.5F0是因為在頻率合成部分的鎖相環電路本身是對從參考源輸入信號進行倍頻，并通過一個X2乘法器來得到想要的輸出信號F0，如果乘法器的隔離度不好，則輸出會出現倍頻后的信號0.5F0。

什么叫頻譜純度?

評估連續波信號質量好壞的一個重要指標是頻譜純度。頻譜純度指的是輸出信號的理想程度。理想的連續波信號在頻域上是一條單脈沖，沒有噪聲的存在。 但實際上信號發生器由非理想元器件制成，因此輸出的連續波信號會受到噪聲的影響，偏離理想狀態，因此會產生噪聲和失真。

頻譜純度的技術指標包含相位噪聲，雜散和諧波性能。

什么是相位噪聲？

簡單地說，相位噪聲就是短期頻率穩定度的頻域表征方式，如果單頻信號非常穩定的話，從頻譜上看其邊帶會隨著遠 離主頻的位置逐漸降低，一般我們比較關心偏離主頻100Hz,1kHz,10kHz處的邊帶，若是對數坐標，此處邊帶的幅值與主頻幅值相減，單位是 dBc，再換算成單位帶寬內，單位為dBc/Hz。

通常定義為在某一給定偏移頻率處的dBc/Hz值，其中，dBc是以dB為單位的該頻率處功率與總功率的比值。一個振蕩器在某一偏移頻率處的相位噪聲定義為在該頻率處1Hz帶寬內的信號功率與信號的總功率比值。

相噪表征的是信號頻率的穩定度，頻域上就是噪聲邊帶，也就是相位噪聲。在時域上與之對應的叫做信號的抖動。

相位噪聲指標主要在頻域上進行描述，用一定頻偏（offset）下單邊帶（SSB）噪聲功率譜密度與載波功率比值來表示，該指標等效為被測信號隨機相位誤差的功率譜密度。

相位噪聲的作用主要講三個場景：

一是雷達，雷達以特定頻率發射脈沖，并測量返回脈沖的頻率變化。相位噪聲過高，會掩蓋主頻附近的微弱信號，接收機就無法識別運動目標。

二是數字調制中比如QPSK ，LO 信號的相位噪聲轉換成了混頻器的輸出。對于高階的調制方案，相位噪聲會導致符號重疊，導致誤碼率增加。

第三個場景是OFDM ，OFDM是使用許多較為接近的正交子載波信號來同時傳輸數據，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。相位噪聲會在OFDM系統中引入公共相位誤差和載波間干擾，破壞子載波間的正交性，從而導致系統性能下降。

相位噪聲主要來自本振，由信號源振蕩器內部的噪聲帶來（如參考源中產生本振信號的振蕩器，鎖相環中的VCO）。

雜散是非隨機的或確定性的信號，它是在混合和分割信號以獲得載波頻率時造成 的。這些信號可能與載波存在和諧或不和諧的關系。雜散輸出是輸入頻率整數倍的和與差。寬帶本底噪聲來源于熱噪聲，主要影響靈敏度。

圖 5. 信號純度測量。

諧波是在基頻的整數倍處出現的雜散。諧波雜散是由信號發生器中所用元器件的非線性特征引起的。倍頻器是產生大范圍頻率和輸出功率所需用到的非線性組件。

次諧波是頻率低于基頻的雜散。信號源中用來擴展頻率輸出的倍頻器是次諧波的主要來源。

圖6. 雜散測量

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