信號發(fā)生器的頻譜純度對測量的影響

【什么是頻譜純度】

頻譜純度是指信號的頻率穩(wěn)定性，具體表現(xiàn)為標準信號中不存在、或者不需要的頻率成分或噪聲。頻譜純度包括兩方面：

1. 長期穩(wěn)定性（頻率漂移）

◎通常指信號在幾分鐘、幾小時、幾天甚至更長時間的頻率變化。

2. 短期穩(wěn)定性

◎指頻率在1秒內(nèi)的變化，主要由隨機信號（如熱噪聲、散粒噪聲和1/f閃爍噪聲等）引起。

◎這些短期波動會影響信號的相位和幅度，從而對測量造成顯著影響。

【頻譜純度的組成】

頻譜純度由多個關(guān)鍵因素決定，包括單邊帶相位噪聲、雜散和剩余調(diào)頻等。

1. 單邊帶（SSB）相位噪聲

◎相位噪聲是短期穩(wěn)定性的主要衡量指標。

◎以1 Hz帶寬下相對于載波的單邊帶相位噪聲（以dBc表示）來描述。

◎相位噪聲直接影響信號質(zhì)量，尤其是在高精度測試中。

2. 雜散（Spurious）

◎雜散是指信號發(fā)生器中因混頻或分頻產(chǎn)生的非隨機信號，通常是載波的諧波或次諧波。

◎高幅度的雜散信號會對測試信號產(chǎn)生干擾，降低測量精度。

3. 剩余調(diào)頻（Residual FM）

◎指在所有調(diào)制功能關(guān)閉時，信號發(fā)生器本身固有的角度調(diào)制或頻率調(diào)制。

◎剩余調(diào)頻通常包括相位噪聲和雜散信號的影響。

信號發(fā)生器 SSB 相位噪聲和雜散

【頻譜純度對無線通信的影響】

隨著無線通信頻譜資源的日益緊張，信號發(fā)生器的頻譜純度在以下方面顯得尤為重要：

1. 信道間隔越來越窄

◎在頻譜資源有限的情況下，無線通信需要更小的信道間隔。

◎頻譜純度較差的信號發(fā)生器可能在測試中引入額外噪聲，影響接收機性能評估。

2. 選擇性測試

◎鄰道選擇性是接收機在存在干擾信號時仍能正確接收目標信號的能力。

◎頻譜純度不佳會導(dǎo)致干擾信號進入目標信號的通道，從而誤導(dǎo)測量結(jié)果。

信道間距越小，對頻譜純度的要求就越高

【頻譜純度在本振替代應(yīng)用中的影響】

信號發(fā)生器經(jīng)常被用作系統(tǒng)、部件（如混頻器）的本地振蕩器（LO）。此時，其頻譜純度對整個測試系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。

1. 相位噪聲的影響

◎本振的相位噪聲會直接轉(zhuǎn)換為混頻產(chǎn)物。

◎如果目標信號較弱，相位噪聲可能掩蓋該信號，導(dǎo)致目標信號無法恢復(fù)。

2. 雜散信號的影響

◎本振中的雜散信號會導(dǎo)致不必要的相位變化，甚至產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物。

◎在高選擇性和寬動態(tài)范圍的接收機中，這種影響尤為明顯。

3. 剩余調(diào)頻的影響

◎在信號間隔較小的情況下，剩余調(diào)頻會直接加到混頻器輸出上，進一步影響信號質(zhì)量。

【頻譜純度在雷達系統(tǒng)中的影響】

雷達系統(tǒng)對信號發(fā)生器的頻譜純度要求很高，其影響著：

1. 目標分辨率

◎高頻譜純度有助于提高雷達目標的分辨率。

◎在探測低速運動目標（如地面車輛）時，信號中的相位噪聲可能掩蓋小的多普勒頻移信號，導(dǎo)致目標檢測失敗。

2. 噪聲疊加問題

◎本振的相位噪聲會疊加到雷達回波信號上，影響對低信噪比目標的檢測。

相位噪聲對雷達的影響

【如何選擇信號發(fā)生器】

信號發(fā)生器的頻譜純度對于在各種應(yīng)用中進行精確測量至關(guān)重要。選擇具有高頻譜純度的信號發(fā)生器可確保測量結(jié)果準確反映被測設(shè)備的性能，而非信號發(fā)生器本身的影響。

在選擇信號發(fā)生器時，需要關(guān)注以下幾點：

1. SSB相位噪聲性能

◎對于需要高精度測量的場景，應(yīng)選擇SSB相位噪聲較低的設(shè)備。

2. 雜散抑制

◎雜散抑制能力越強，信號發(fā)生器對測試環(huán)境的影響越小。

3. 長期和短期穩(wěn)定性

◎根據(jù)應(yīng)用場景，選擇長期和短期穩(wěn)定性均能滿足要求的設(shè)備。

綜上所述：頻譜純度是信號發(fā)生器的核心性能指標之一，直接影響無線通信、雷達和本振應(yīng)用中的測試準確性。選擇一款高頻譜純度的信號發(fā)生器，不僅可以提升測試效率，還能確保測量結(jié)果的可靠性。

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