在現代無線通信和數字無線系統中，為了實現更高的頻譜效率，各個頻道之間相距很近。使用數字多載波調制方案的正交頻分多路復用 (OFDM) 技術在寬帶數字通信中得到廣泛應用。

測試無用的非線性頻譜失真對于頻道間隔較窄、帶寬較寬的通信系統至關重要。這些失真通常是由元器件、模塊、子系統和整個設備造成的。

它們可能是信道內、頻段內和頻段外出現的多余頻譜信號。它們不僅會降低發射機的性能，還會影響接收機的靈敏度。

失真可能會在信號發生器中累積。失真性能是信號發生器（信號源）的主要技術指標之一。失真性能可能對器件表征產生重大影響。在本章中，您將了解到各種不同類型的失真，以及它們對測量結果有何影響。

什么是失真？

我們都知道它聽上去怎么樣，它令我們的耳朵多么不舒適。當您加大數字設備的音量時，失真便會發生。當音頻系統無法輸出完整的幅度，峰值被削掉后，就會出現諧波失真。

失真是對原始波形的改變。在信號發生器中，有兩種主要的非線性失真：諧波失真和互調失真

當純正弦波的平滑電壓變化突然遇到電壓變化而中斷時，便會發生諧波失真。這種突然變化通常是由非線性半導體造成的。諧波的頻率是正弦波的整數倍。

互調失真是當您將兩個或多個不同頻率的信號混合在一起時，所獲得的雜散輸出。雜散輸出是輸入頻率整數倍的和與差。

哪些是線性失真，哪些是非線性失真？

答：失真是對原始波形的改變。放大器的頻率特性不好，對輸入信號中不同頻率成分的增益不同或延時不同，這樣產生的失真稱為線性失真。

非線性失真就是產生新的頻率成分。在信號源中，有兩種主要的非線性失真：諧波失真和互調失真。當純正弦波的平滑電壓變化突然遇到電壓變化而中斷時，便會發生諧波失真。這種突然變化通常是由非線性半導體造成的。諧波的頻率是正弦波的整數倍。互調失真是當您將兩個或多個不同頻率的信號混合在一起時，所獲得的雜散輸出。雜散輸出是輸入頻率整數倍的和與差。

測量失真

諧波失真
我們以一個連續波 (CW) 音頻為例，介紹一下如何測量諧波失真。圖7.1顯示了一個諧波失真測量裝置。被測器件 (DUT) 可能是一個放大器或混頻器。信號發生器輸出一個連續波，其頻率為Fi。這個連續波通過一個低通濾波器，以便消除來自信號發生器的諧波失真。注意，這個低通濾波器的截止頻率 Fc 小于 2Fi 。

圖1 諧波失真測量裝置

諧波表示為基頻功率與諧波頻率功率之比。例如，一次諧波可以表示為:

測過使用的信號發生器必須諧波失真很小，而月在信號發生器與被測器件之間必須有一個低通濾波器。這樣可以確保測得的諧波是來自被測器件，而不是來自信號發生器。

互調失真一雙音頻互調

目前，評測互調失真的技術有很多。最簡單的互調失真測量方法是使用雙音頻三階互調法，也稱 IP3 (三階截獲點）。IP3 法使用雙音頻輸入信號，并測量被測器件非線性部分所生成的三階失真信號。

圖2顯示了雙音頻三階互調測量裝置。被測器件可以是一個放大器或混頻器。

F1 和 F2 是雙音頻輸入的頻率。兩個信號發生器輸出的兩個頻率通過混頻，生成了這個雙音頻信號。雙音頻信號必須不包含任何三階信號。這個三階失真信號發生在2F1-F2 和 2F2-F1 頻率處（紅色），它也是距離原始雙音頻頻率最近的失真。事實證明，要想通過濾波消除它們非常困難。在通信系統中，它們對相鄰信道形成了干擾。

圖2 雙音頻互調失真測量裝置

假設兩個測試音頻的幅度相等，IP3是輸入音頻與三階信號之差．

IP3(dB)=Po-Po3
其中，Po是其中一個輸出音頻的幅度，Po3 (紅色）是雙音頻任何一側三階信號的幅度。

互調失真一頻譜再生

在最新的無線標準中，通常使用更寬的帶寬和多載波技術（例如載波聚合）來顯著提高數據吞吐量。雙音頻三階互調法無法全面表征寬帶寬元器件的特性。

使用幅移和相移的數字調制會產生一定的失真，這也稱為頻譜再生。圖7.3顯示了數字調制信號的頻譜再生（紅色區域）。

頻譜再生在主信道外擴散。此類失真可以通過相鄰信道功率比 (ACPR) 測量來分析。它會測量主信道功率與落到相鄰信道的功率之比。

圖3 數字調制信號的頻譜再生

想要使用信號發生器來仿真失真？請試用我們的生成功率放大器測試信號 。

在大多數一致性測規范中，ACPR 測量都是一項關繾的發射枧特征。要執行ACPR測量，您需要使用失真極小的信號發生器，以生成符合特定標準的測試波形。

應用指南

"如何使用射頻矢量信號發生器和信號分析儀確保完成對 LTE功率放大器進行快速準確的 ACPR測量。"

最大程度地提升器件性能

在長期演進 (LTE) 演進型節點 B (eNB) 功率放大器測試中，研發驗證對 ACPR 測試的要求是在10 MHz 信道偏移時，失真大約為-60 dBc。N5182B 的典型失真性能為-69 dBc。由于發生器的失真極小，所以您可以充滿信心地進行ACPR測量。表7.1顯示了Keysight N5182B 信號發生器的3GPP LTE-FDD（頻分復用）失真性能。

表1 N5182B 矢量信號發生器的3GPPLTE-FDD失真性能