射频信号源 / 信号发生器的应用及测量精度优化技巧

射频信号源 / 信号发生器是射频应用评测的核心工具，广泛用于全球导航卫星系统（GNSS）、5G、航空电子设备、雷达等领域，可模拟真实条件下的信号减损和接收机衰落，支持器件性能测试与系统验证。

提高测量精度的 8 个核心技巧

技巧 1. 减少有效谐波失真

信号源的谐波失真通常比基频低 30-50dB，影响测量精度。在输出端加低通滤波器（截止频率需匹配基频），可大幅削弱谐波，同时需补偿基频信号的损耗（可通过频谱分析仪验证）。

图 1a. 典型的谐波失真测量结果

图 1b. 使用低通滤波器降低有效谐波失真

技巧 2. 提高功率电平精度

信号源与被测器件（DUT）间的电缆、滤波器等会影响电平精度。通过功率计（需先校准并输入传感器系数）直接测量 DUT 端口电平，利用信号源的幅度偏置功能修正偏差，确保施加预定功率（如接收机灵敏度测试）。

图 2. 提高功率电平精度的测试设置

技巧 3. 提高频率精度

相对频率精度：多信号源需统一时基（如将一台设备的参考信号输出连接至其他设备的参考输入），降低间隔误差（如 1kHz 间隔的误差可从 ±0.2Hz 降至 ±0.001Hz）。

绝对频率精度：选用高精度外部频率参考（如温控振荡器），但需注意其相位噪声对信号源性能的影响。

图 3. 相对频率误差范围示例

技巧 4. 改善信号源匹配

信号源与负载的失配会导致电平误差，可在 DUT 输入端插入固定衰减器，使等效匹配改善两倍衰减量（dB）。需注意电缆、适配器等无源器件对匹配度的影响。

图 4. 插入衰减器对失配误差的改善

技巧 5. 优化三阶互调（TOI）测量

多信号源组合测量时，需隔离信号源以避免互调干扰。优先使用三电阻式合路器（提供 6dB 隔离）或定向耦合器，避免双电阻式合路器的匹配问题。

在每个信号源输出端加 10dB 衰减器，可增加 20dB 隔离度；关闭自动电平控制（ALC）也能减少互调产物。

矢量信号发生器可直接生成多音频信号，无需外部合成，相对间隔更精确。

图 5a. 信号源互调产生的干扰示例

图 5b. 三电阻式合路器的隔离效果

技巧 6. 扩大幅度范围

需提高功率时，使用放大器（注意 1dB 压缩点，可加低通滤波器降低谐波失真）；

需降低功率时，使用衰减器（需用网络分析仪校准以补偿误差）。

小信号测量时，需屏蔽环境干扰（如金属箱或屏蔽室），减少外部辐射与信号泄漏。

图 6a. 放大器配合低通滤波器扩展功率范围

图 6b. 屏蔽环境减少小信号干扰

技巧 7. 针对器件测试优化 EVM 和 ACLR

不同通信标准（如 LTE）对误差向量幅度（EVM）和邻道泄漏比（ACLR）的要求不同，可通过滤波技术权衡优化：

启用基带信号滤波器可改善 ACLR；

增加符号滚降长度（如 20 Ts）可优化 EVM；

结合两者可在保证 ACLR 的同时提升 EVM 性能（如 Keysight MXG 信号发生器可实现 - 73dB 的 ACLR 和 0.46% 的 EVM）。

图 7a. 默认滤波下的 ACLR **结果

图 7b. 关闭滤波 + 长滚降的 EVM **结果

图 7c. 结合滤波与长滚降的平衡效果

技巧 8. 选择理想的相位噪声特征

相位噪声（单位 dBc/Hz）影响信道内外测量，可通过调整锁相环带宽优化：

宽环带宽：优化低偏移（<150kHz）相位噪声，适合信道内测量；

窄环带宽：优化高偏移（>150kHz）相位噪声，适合信道外测量。

部分信号源提供信噪比优化模式，可降低宽带噪声，适合测试宽带接收机。

图 8a. 调整锁相环带宽优化相位噪声

图 8b. 优化模式降低宽带噪声

通过上述技巧，可显著提升射频信号源的测量精度，满足不同场景下的器件测试与系统验证需求。