通常射頻信號源的簡單應(yīng)用通常只是輸入頻率、功率，加上一些模擬、數(shù)字調(diào)制，然而要充分挖掘出信號源的潛力和性能需要更多的技巧。本應(yīng)用指南會(huì)告訴您可以通過更多的方式提高射頻信號源輸出信號的質(zhì)量，具體內(nèi)容包括：

1.提高功率精度

2.提高頻率精度

3.提高源匹配度

4.TOI（三階交調(diào)）測量：如何合成兩個(gè)CW信號并保持足夠的隔離度

5.減小諧波失真

6.提高信噪比

7.LTE測試中EVM與ACLR指標(biāo)的優(yōu)化

8.減小衰減器切換的磨損

一個(gè)典型的模擬信號源的結(jié)構(gòu)圖如下所示。

1.提高功率精度

如下圖1所示，信號源從端口輸出的信號，通常會(huì)經(jīng)過一些無源器件（如射頻線纜、濾波器、同軸轉(zhuǎn)接頭或者開關(guān)、放大器）才到達(dá)DUT。因此，到達(dá)DUT的信號功率的精度就會(huì)受到這些器件衰減或放大。在一些測量應(yīng)用中，比如接收機(jī)靈敏度測試，輸入到DUT的信號功率的精度是影響靈敏度測量精度的關(guān)鍵要素。

圖1. 信號源輸出信號設(shè)置

為了保證輸入到DUT的功率是預(yù)期值并保證精度，通常會(huì)如下圖2所示，用功率計(jì)（功率測量的不確定度較小）或者頻譜儀（功率測量的不確定度較大）測量每一個(gè)頻點(diǎn)所對應(yīng)的功率的損耗（偏移），把這個(gè)損耗（偏移）補(bǔ)償?shù)?a href="/Product/ProductSort.aspx?sortid=2" target="_blank">信號源里。具體的實(shí)現(xiàn)方法是，如果功率計(jì)的讀數(shù)和信號源的設(shè)置功率有差值，那么就把這個(gè)差值補(bǔ)償?shù)?a href="/Product/ProductSort.aspx?sortid=2" target="_blank">信號源的功率偏移功能里，每一個(gè)頻率點(diǎn)對應(yīng)一個(gè)功率偏移值。當(dāng)信號源輸出指定頻率的指定功率時(shí)，信號源會(huì)自動(dòng)提高偏移值大小的輸出功率，從而補(bǔ)償功率的損耗。但是，這種方法的明顯缺點(diǎn)在于，每個(gè)頻點(diǎn)對應(yīng)的功率損耗都不同，要做到精確補(bǔ)償和每個(gè)頻點(diǎn)補(bǔ)償值的手動(dòng)輸入很麻煩。

圖2. 功率計(jì)測量信號源輸出信號

信號源輸出的功率不是理想恒定的，而是隨著時(shí)間和溫度的變化有波動(dòng)。雖然信號源內(nèi)部有自動(dòng)電平控制電路（ALC）來減小這種波動(dòng)，但是對電平精度要求很高的應(yīng)用（如計(jì)量），就需要找到可溯源和定標(biāo)方法進(jìn)一步實(shí)時(shí)監(jiān)控并補(bǔ)償減小電平波動(dòng)。User Correction (UCOR)功能雖然能補(bǔ)償電平，但是無法做到實(shí)時(shí)，當(dāng)表格寫好之后，就無法實(shí)時(shí)補(bǔ)償隨著溫度引起的電平變化。

信號源都配備了閉環(huán)電平控制功能（Closed loop power control），如下圖所示。需要借助一個(gè)定向耦合器通過耦合臂耦合一部分功率給功率探頭，功率探頭事先把該定向耦合器的耦合度的S參數(shù)下載到功率探頭的內(nèi)存中，然后實(shí)時(shí)計(jì)算不同的頻點(diǎn)的真實(shí)功率，通過數(shù)據(jù)線反饋給信號源。信號源根據(jù)功率探頭的每次實(shí)時(shí)測試結(jié)果數(shù)據(jù)來調(diào)整電平，補(bǔ)償電平的波動(dòng)。

2.提高頻率精度

信號源的輸出信號頻率的精度分為絕對精度和相對精度兩種。

絕對精度可以使用更精準(zhǔn)、老化率更低的參考時(shí)鐘源來提高。信號源都標(biāo)配了一個(gè)普通的參考時(shí)鐘源，另外可以選配高精度的恒溫晶振來作為參考時(shí)鐘源，如R&S SMBV提供B1和B1H兩種參考時(shí)鐘源的頻率誤差和年老化率和標(biāo)配的相比都大幅度降低。

此外，信號源的外參考輸入連接到GPS時(shí)鐘或者高穩(wěn)定度原子鐘（銫鐘、銣鐘）也可以大幅度提高頻率絕對精度。

相對精度是指多個(gè)信號（例如多CW信號）的相對頻率間隔的精度。假設(shè)兩臺信號源分別產(chǎn)生一個(gè)CW信號，中心頻率1GHz，頻率間隔1MHz。信號源的內(nèi)部時(shí)鐘的老化率通常是±1×10-6/年，那么在這種情況下，1GHz×1×10-6= ±1000Hz因此，兩個(gè)CW信號的頻率間隔實(shí)際上可能是1MHz±(2×1000Hz) =998kHz或1200kHz。為了提高頻率間隔的精度，把兩臺信號源的參考時(shí)鐘連在一起，即一臺信號源輸出參考時(shí)鐘給另外一臺。這樣，頻率間隔的精度可提高到1MHz×1×10-6=1Hz。

3.提高源匹配度

許多DUT的端口匹配不好，因此源匹配至關(guān)重要。信號源與負(fù)載的阻抗失配會(huì)使輸入到DUT的信號有效功率改變。DUT通常很少直接連接到信號源輸出端口，而是通過射頻線纜和其它器件（如適配器、濾波器）。如果使用適配器進(jìn)行接頭類型轉(zhuǎn)換或者濾波器進(jìn)行諧波抑制，這些器件會(huì)降低源匹配。負(fù)載的反射波會(huì)在源和負(fù)載之間形成多次反射，從而輸入到待測件功率的不確定度增大了。

為了減小失配的影響，最簡單的方法就是在信號源和DUT之間插入一個(gè)固定值衰減器，這會(huì)提高源匹配于兩倍衰減器的值。具體的計(jì)算過程如下所示：

沒有衰減器插入時(shí)，失配誤差為0.67dB。

4.TOI測量

當(dāng)把兩個(gè)信號源輸出的CW信號通過外部合路器合路成雙音信號送入待測設(shè)備進(jìn)行TOI測量時(shí)，兩臺信號源互相的隔離度是非常重要的。

如果信號源互相的隔離不好，信號源會(huì)通過ALC環(huán)路互調(diào)產(chǎn)生新的互調(diào)產(chǎn)物，從而無法測量到DUT的互調(diào)性能。如下圖所示。所以建議在ALC中選擇OFF，關(guān)閉ALC。

因此，每一個(gè)信號源輸出都希望是良好的50歐姆匹配。當(dāng)使用阻性合路器時(shí)，只有兩個(gè)端口有電阻的合路器不能在三個(gè)端口都提供50歐姆的輸入阻抗匹配。使用每個(gè)端口都有電阻的合路器，而不是只有兩個(gè)端口有電阻的合路器，如下左圖所示。此外，每個(gè)端口都有電阻的合路器在信號輸入端口還提供6dB的隔離度。

5. 減小諧波失真

進(jìn)行準(zhǔn)確的諧波測量需要信號失真度很小的信號源和頻譜儀。信號源的諧波和頻譜分析儀的動(dòng)態(tài)范圍是影響的主要因素，通常信號源的諧波是瓶頸--一般信號源的諧波抑制度在-30dB左右。

減小信號源諧波的傳統(tǒng)方法是使用一個(gè)低通濾波器--通過選擇截止頻率來濾除諧波、保留基波。然而，這種方法最大的缺點(diǎn)就是低通濾波器的戒指頻率一般是固定不可調(diào)的，要實(shí)現(xiàn)在不同頻點(diǎn)進(jìn)行濾波不現(xiàn)實(shí)。

為了更有效靈活的減小諧波，就要進(jìn)一步深入分析諧波產(chǎn)生的源頭。從信號源的結(jié)構(gòu)上來看，產(chǎn)生和消除諧波的主要有三部分。而OPU電路是諧波抑制度變差的源頭。諧波主要由OPU產(chǎn)生，隨著OPU輸出功率的增大而增大。

6. 提高信噪比

上一節(jié)講到利用OPU和衰減器組的工作特性減小輸出信號的諧波，那么從另一方面，也可以以增大諧波為代價(jià)，提高信號的信噪比。

7.EVM與ACLR指標(biāo)的優(yōu)化

矢量信號源的EVM和ACLR指標(biāo)一般在datasheet中會(huì)給出指標(biāo)值。在R&S高端矢量信號源SMW200A的datasheet里，以特定的WCDMA test model為測試信號給出了EVM和ACLR的最優(yōu)保證值，但其它類型的信號是否也能達(dá)到這樣的指標(biāo)呢？答案是不一定的，需要用戶自己調(diào)整和優(yōu)化。

影響信號源產(chǎn)生的信號的EVM和ACLR的主要因素主要有如下三點(diǎn)，EVM與ACLR是相互決定、制約的關(guān)系，不可兼顧。

1)調(diào)制方式和峰均比

2)發(fā)射濾波器類型和滾降因子

3)信號源自身的非線性特性（如基帶信號畸變或射頻發(fā)射功率）

與WCDMA和CDMA2000在協(xié)議中規(guī)定了使用何種濾波器不同，LTE標(biāo)準(zhǔn)并沒有在協(xié)議中指定一個(gè)特定的發(fā)射濾波器類型，而是允許根據(jù)應(yīng)用場景使用不同的濾波器來達(dá)到更優(yōu)的EVM還是更優(yōu)的ALCR。

8.減小衰減器切換的磨損

下面來談?wù)?a href="/Product/ProductSort.aspx?sortid=2" target="_blank">信號源在產(chǎn)線測試中的優(yōu)化。在此之前，需要介紹一下信號源的衰減器組的實(shí)現(xiàn)方式，通常是機(jī)械衰減器或電子衰減器。

機(jī)械衰減器的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)：

+ 高衰減范圍

+ 在大于12.75GHz以上一般只能用機(jī)械衰減器

+ 低溫度漂移

+ 低插入損耗

+ 低VSWR

- 較長的切換時(shí)間(> 20 ms)

- 長時(shí)間使用磨損較為嚴(yán)重

- 做功率掃描衰減器切換時(shí)噪聲較大

另外一種電子衰減器的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)：

+ 高衰減范圍

+ 較短的切換時(shí)間

+ 幾乎無切換磨損

- 工作頻段較低

- 低輸出功率

- GaAs工藝較高的溫度漂移

在產(chǎn)線進(jìn)行發(fā)射機(jī)自動(dòng)化功率測試時(shí)，通常上位機(jī)會(huì)控制待測件和激勵(lì)信號源會(huì)進(jìn)行功率連續(xù)掃描調(diào)整到額定發(fā)射功率。信號源的輸出信號在機(jī)械或電子衰減器切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生信號閃斷的現(xiàn)象，導(dǎo)致待測件輸出信號的間斷。