信号发生器的频谱纯度对测量的影响

【什么是频谱纯度】

频谱纯度是指信号的频率稳定性，具体表现为标准信号中不存在、或者不需要的频率成分或噪声。频谱纯度包括两方面：

1. 长期稳定性（频率漂移）

◎通常指信号在几分钟、几小时、几天甚至更长时间的频率变化。

2. 短期稳定性

◎指频率在1秒内的变化，主要由随机信号（如热噪声、散粒噪声和1/f闪烁噪声等）引起。

◎这些短期波动会影响信号的相位和幅度，从而对测量造成显著影响。

【频谱纯度的组成】

频谱纯度由多个关键因素决定，包括单边带相位噪声、杂散和剩余调频等。

1. 单边带（SSB）相位噪声

◎相位噪声是短期稳定性的主要衡量指标。

◎以1 Hz带宽下相对于载波的单边带相位噪声（以dBc表示）来描述。

◎相位噪声直接影响信号质量，尤其是在高精度测试中。

2. 杂散（Spurious）

◎杂散是指信号发生器中因混频或分频产生的非随机信号，通常是载波的谐波或次谐波。

◎高幅度的杂散信号会对测试信号产生干扰，降低测量精度。

3. 剩余调频（Residual FM）

◎指在所有调制功能关闭时，信号发生器本身固有的角度调制或频率调制。

◎剩余调频通常包括相位噪声和杂散信号的影响。

信号发生器 SSB 相位噪声和杂散

【频谱纯度对无线通信的影响】

随着无线通信频谱资源的日益紧张，信号发生器的频谱纯度在以下方面显得尤为重要：

1. 信道间隔越来越窄

◎在频谱资源有限的情况下，无线通信需要更小的信道间隔。

◎频谱纯度较差的信号发生器可能在测试中引入额外噪声，影响接收机性能评估。

2. 选择性测试

◎邻道选择性是接收机在存在干扰信号时仍能正确接收目标信号的能力。

◎频谱纯度不佳会导致干扰信号进入目标信号的通道，从而误导测量结果。

信道间距越小，对频谱纯度的要求就越高

【频谱纯度在本振替代应用中的影响】

信号发生器经常被用作系统、部件（如混频器）的本地振荡器（LO）。此时，其频谱纯度对整个测试系统的性能至关重要。

1. 相位噪声的影响

◎本振的相位噪声会直接转换为混频产物。

◎如果目标信号较弱，相位噪声可能掩盖该信号，导致目标信号无法恢复。

2. 杂散信号的影响

◎本振中的杂散信号会导致不必要的相位变化，甚至产生互调产物。

◎在高选择性和宽动态范围的接收机中，这种影响尤为明显。

3. 剩余调频的影响

◎在信号间隔较小的情况下，剩余调频会直接加到混频器输出上，进一步影响信号质量。

【频谱纯度在雷达系统中的影响】

雷达系统对信号发生器的频谱纯度要求很高，其影响着：

1. 目标分辨率

◎高频谱纯度有助于提高雷达目标的分辨率。

◎在探测低速运动目标（如地面车辆）时，信号中的相位噪声可能掩盖小的多普勒频移信号，导致目标检测失败。

2. 噪声叠加问题

◎本振的相位噪声会叠加到雷达回波信号上，影响对低信噪比目标的检测。

相位噪声对雷达的影响

【如何选择信号发生器】

信号发生器的频谱纯度对于在各种应用中进行精确测量至关重要。选择具有高频谱纯度的信号发生器可确保测量结果准确反映被测设备的性能，而非信号发生器本身的影响。

在选择信号发生器时，需要关注以下几点：

1. SSB相位噪声性能

◎对于需要高精度测量的场景，应选择SSB相位噪声较低的设备。

2. 杂散抑制

◎杂散抑制能力越强，信号发生器对测试环境的影响越小。

3. 长期和短期稳定性

◎根据应用场景，选择长期和短期稳定性均能满足要求的设备。

综上所述：频谱纯度是信号发生器的核心性能指标之一，直接影响无线通信、雷达和本振应用中的测试准确性。选择一款高频谱纯度的信号发生器，不仅可以提升测试效率，还能确保测量结果的可靠性。

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