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信號(hào)發(fā)生器的頻譜純度對(duì)測(cè)量的影響

來(lái)源:蘇州威銳科電子有限公司   2025年02月20日 09:02  

【什么是頻譜純度】

頻譜純度是指信號(hào)的頻率穩(wěn)定性,具體表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)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(zhǎng)期穩(wěn)定性(頻率漂移)

通常指信號(hào)在幾分鐘、幾小時(shí)、幾天甚至更長(zhǎng)時(shí)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(jī)信號(hào)(如熱噪聲、散粒噪聲和1/f閃爍噪聲等)引起。

這些短期波動(dòng)會(huì)影響信號(hào)的相位和幅度,從而對(duì)測(cè)量造成顯著影響。

【頻譜純度的組成】

頻譜純度由多個(gè)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(biāo)。

以1 Hz帶寬下相對(duì)于載波的單邊帶相位噪聲(以dBc表示)來(lái)描述。

相位噪聲直接影響信號(hào)質(zhì)量,尤其是在高精度測(cè)試中。

2. 雜散(Spurious

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

高幅度的雜散信號(hào)會(huì)對(duì)測(cè)試信號(hào)產(chǎn)生干擾,降低測(cè)量精度。

3. 剩余調(diào)頻(Residual FM

指在所有調(diào)制功能關(guān)閉時(shí),信號(hào)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(hào)的影響。

圖片

信號(hào)發(fā)生器 SSB 相位噪聲和雜散

【頻譜純度對(duì)無(wú)線通信的影響】

隨著無(wú)線通信頻譜資源的日益緊張,信號(hào)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(lái)越窄

在頻譜資源有限的情況下,無(wú)線通信需要更小的信道間隔。

頻譜純度較差的信號(hào)發(fā)生器可能在測(cè)試中引入額外噪聲,影響接收機(jī)性能評(píng)估。

2. 選擇性測(cè)試

鄰道選擇性是接收機(jī)在存在干擾信號(hào)時(shí)仍能正確接收目標(biāo)信號(hào)的能力。

頻譜純度不佳會(huì)導(dǎo)致干擾信號(hào)進(jìn)入目標(biāo)信號(hào)的通道,從而誤導(dǎo)測(cè)量結(jié)果。

圖片

信道間距越小,對(duì)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(hào)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(shí),其頻譜純度對(duì)整個(gè)測(cè)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(huì)直接轉(zhuǎn)換為混頻產(chǎn)物。

如果目標(biāo)信號(hào)較弱,相位噪聲可能掩蓋該信號(hào),導(dǎo)致目標(biāo)信號(hào)無(wú)法恢復(fù)。

2. 雜散信號(hào)的影響

本振中的雜散信號(hào)會(huì)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(dòng)態(tài)范圍的接收機(jī)中,這種影響尤為明顯。

3. 剩余調(diào)頻的影響

在信號(hào)間隔較小的情況下,剩余調(diào)頻會(huì)直接加到混頻器輸出上,進(jìn)一步影響信號(hào)質(zhì)量。

【頻譜純度在雷達(dá)系統(tǒng)中的影響】

雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)信號(hào)發(fā)生器的頻譜純度要求很高,其影響著:

1. 目標(biāo)分辨率

高頻譜純度有助于提高雷達(dá)目標(biāo)的分辨率。

在探測(cè)低速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)(如地面車(chē)輛)時(shí),信號(hào)中的相位噪聲可能掩蓋小的多普勒頻移信號(hào),導(dǎo)致目標(biāo)檢測(cè)失敗。

2. 噪聲疊加問(wèn)題

本振的相位噪聲會(huì)疊加到雷達(dá)回波信號(hào)上,影響對(duì)低信噪比目標(biāo)的檢測(cè)。

圖片

相位噪聲對(duì)雷達(dá)的影響

【如何選擇信號(hào)發(fā)生器】

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

在選擇信號(hào)發(fā)生器時(shí),需要關(guān)注以下幾點(diǎn):

1. SSB相位噪聲性能

對(duì)于需要高精度測(cè)量的場(chǎng)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(qiáng),信號(hào)發(fā)生器對(duì)測(cè)試環(huán)境的影響越小。

3. 長(zhǎng)期和短期穩(wěn)定性

根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景,選擇長(zhǎng)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(hào)發(fā)生器的核心性能指標(biāo)之一,直接影響無(wú)線通信、雷達(dá)和本振應(yīng)用中的測(cè)試準(zhǔn)確性。選擇一款高頻譜純度的信號(hào)發(fā)生器,不僅可以提升測(cè)試效率,還能確保測(cè)量結(jié)果的可靠性。

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