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信号源是射频测试里最常用、最重要的设备。能自己调信号的频率、功率、调制样式，用来测芯片、整机、电磁兼容EMC，几乎所有射频测试都离不开它。
一、模拟信号源
1、什么是模拟信号源
现在手机、5G全是数字调制，但纯模拟信号还是必不可少，很多测试只能用模拟信号源。用来测芯片基础指标：增益、线性、带宽；测ADC模数芯片、老式模拟接收机；全部EMC抗干扰测试都靠它。还有航空、军工雷达部分场景，模拟源是最好选择。对比矢量信号源两大好处：个头小、便宜；最关键一点——输出信号干净，频谱质量更高。
1.1、信号源三大核心指标
① 频率指标
包含最低/最高输出频率、频率准不准、稳不稳、调频后多久稳定。
- 频率精度：设1GHz，实际输出是不是刚好1GHz；
- 频率漂移：开机放一段时间，频率慢慢跑偏多少；
- 建立时间：改完频率，要等几秒信号才稳定。
② 功率电平指标
- 功率范围：能输出最弱、最强信号分别多少；
- 功率精度：设置-10dBm，实际输出差多少；
另外功率线性、多次输出功率是否一致也很关键。
③ 频谱干净度（信号纯净程度）
信号源会自带各种多余杂波，好坏看这几项：
- 相位噪声：信号瞬时频率乱抖，噪声大会干扰通信；
- 谐波：2倍、3倍主频出现多余信号；
- 杂散：各种莫名其妙冒出来的零散干扰信号。
总的来说，在信号纯净度这块，模拟信号源普遍比矢量信号源做得更好。
1.2、连续波（CW）信号
所有射频信号源最基础的信号，就是不带任何调制的纯载波，业内叫连续波CW信号。CW信号只有两个可调参数：频率、输出功率。
干净、无杂波的优质CW信号用处特别多，比如拿来替代设备里的本振、测试模数转换器ADC等场景。如果测试过程中需要不断改变信号频率或者功率，可以用列表模式、扫频模式：
列表模式：来回切换你提前设好的多组参数；
扫频模式：让频率/功率在你设定的区间里连续变化。
1.3、基础模拟调制
模拟信号源能生成三种最基础的模拟调制信号：调幅AM、调频FM、调相PM。现在数字调制信号虽然遍地都是，但模拟调制依旧大量用在各类通信设备里：
① 调频FM：很多手持对讲机都用FM，抗噪声能力强，就算搭配非线性功放，信号失真也很小；
② 调幅AM：全球航空通信统一采用AM，同时部分EMC测试也规定要用调幅信号。
1.4、基础脉冲调制
脉冲调制属于一类特殊的模拟调制方式。绝大多数模拟信号源可以通过控制射频载波通断，按你设定的时间间隔输出基础脉冲信号。这种脉冲内部的射频载波不会变，频率、功率、相位全程保持不变，也就是无调制脉冲。
模拟信号源依靠内部脉冲模块，默认输出固定间隔、固定脉宽的脉冲；部分机型也能读取自定义参数列表，或是外接外部脉冲信号，灵活改动脉宽和脉冲间隔。
但如果要生成时序更复杂、带调制的脉冲（比如线性调频脉冲、多相位脉冲），就得用矢量信号源才行。矢量信号源生成脉冲的方式更多样：内置脉冲源、外部触发输入，还能编辑一长串脉冲序列存成任意波形文件直接输出。
二、矢量信号发生器
1、什么是矢量信号
普通模拟信号只看信号幅度大小，属于单一标量；而矢量信号同时包含幅度+相位两个信息，是复数形式的信号。
举个例子：可以设置4种信号状态（符号），它们幅度全都一样，但相位各不相同。每一组幅度+相位的搭配，就能对应一组独一无二的2比特数据。发射时切换这四种组合，就能传递不同比特信息。
现在几乎所有数字通信制式全都采用矢量调制：4G LTE、5G NR、各类WiFi（802.11）、蓝牙等等。而且为了一次传输更多比特，实际通信里会用到远多于4种的信号状态。矢量信号同时带幅度和相位，所以矢量信号源需要一长串幅度、相位数据才能生成对应信号。
通过基础三角换算，幅度+相位可以转换成IQ两路信号：
- I路：同相实部信号
- Q路：正交虚部信号
用IQ来描述矢量信号，能极大简化数字调制信号的生成与分析工作。
2、聊聊IQ信号
矢量信号源是靠IQ数据来生成矢量信号的，输入IQ数据分好几种方式：
① 仪器内部实时生成IQ数据
像自定义数字调制、GPS卫星导航信号这类场景，仪器能当场实时算出IQ波形，一般搭配循环码或者伪随机码使用。
② 仪器内部预生成IQ数据
4G、WiFi这类通信制式不会实时算，会提前按帧、子帧周期把一段IQ数据算好，循环输出。
③ 导入外部IQ波形文件
用专业软件、MATLAB提前编好IQ数据，存成任意波形ARB文件导入信号源播放。
④ 外部设备直灌IQ数据
外接模拟或者数字设备，实时往信号源传IQ信号。业内常说的基带，指的就是还没上变频到射频、原始的IQ信号。
3、信号源带宽
矢量信号源带宽，就是它能不失真输出的最大信号频宽（单位Hz），由仪器硬件设计决定。
举个例子：输出10MHz带宽的LTE信号，信号源带宽至少要≥10MHz。
老款矢量源带宽大多几十到一两百MHz；但5G NR、新一代WiFi这类新技术，需要几百MHz甚至接近1GHz的大带宽。选型时带宽是关键指标，既要满足当下测试需求，也要预留余量适配后续新项目。
4、信号源带内平坦度
生成宽带矢量信号有个难点：在宽频带内、或者切换输出频率时，要保证信号功率均匀稳定。平坦度就是指调制信号整个带宽里，各处幅度起伏大小。信号带宽越宽，越难做好平坦度；如果平坦度差，信号里各处功率忽高忽低，接收机解调时会出现严重调制误差。
两种平坦度校准方案：
① 外接设备单独校准：每次换频率都要重新跑一遍流程，特别费时间；
② 仪器内置功率检测与自动补偿电路：现在主流方案，速度快，切换频率也能持续维持平坦度。
信号从信号源输出后，线缆、测试夹具也会破坏到达被测件的信号平坦度。我们可以导入自定义频响补偿数据，仪器会实时修改基带IQ信号，抵消链路带来的幅度、相位偏差。补偿参数一般通过矢量网络分析仪测S参数、功率计或者频谱仪采集得到。
5、矢量信号发生器适用场景
只要需要矢量调制信号，就离不开矢量信号源：无线通信、数字广播电视、GPS等卫星导航系统测试都要用。同时它能生成复杂脉冲、带调制脉冲信号。还支持多路信号同步输出，用来仿真MIMO多天线、波束成形系统。
矢量信号源还有一大优势：可以人为叠加各类信号损伤，比如噪声、干扰信号、信道衰落，模拟真实空中环境，用来充分验证接收机实际工作性能。
6、矢量信号发生器内部三大核心模块
矢量信号源主要由三大部分组成：
① 基带模块
负责内部生成IQ数据，或是读取外部导入的IQ波形文件。
② IQ调制模块
把基带IQ信号上变频，转换成射频信号。
③ 射频模块
用来设置输出信号的频率、功率等射频参数。
补充：矢量信号源虽然也能输出AM/FM这类纯模拟调制信号，但和专用模拟信号源比，输出信号的频谱纯净度会差一些。
7、基带部分
基带，就是还没经过IQ调制器升频成射频信号的原始IQ数据。
获取基带IQ数据分几种途径：
① 外部实时输入：模拟或者数字格式的IQ信号直接送进仪器；
② 任意波形ARB文件导入：通过网线、U盘把波形文件存进仪器的波形内存，文件可以在仪器操作界面设置调制参数直接生成；
③ 仪器内部实时生成：内置实时波形发生器，按需输出一段连续IQ数据。
单路基带同一时间只能处理一组IQ数据源；不少矢量信号源配备多路基带，各路可以单独输出信号，也能叠加合成一路。
7.1、IQ输入与输出
大部分测试场景靠ARB波形文件产生矢量信号，也能外接模拟/数字IQ信号给信号源：
- 比如外部基带任意波形发生器输出IQ给本仪器；
- 或是把现场采集存储好的IQ数据流输入信号源，回放复现当时的射频信号。
模拟IQ信号一般用BNC接口，数字IQ用专用高速接口。矢量信号源本职是输出射频信号，但大多机型也能通过这些接口，直接对外输出基带IQ原始信号。
7.2、ARB任意波形文件
ARB文件里面存的是提前算好的IQ数据，不是仪器现场实时生成的。
顾名思义，ARB文件自由度极高，只要把对应的IQ数值写进去，就能做出任意样式的信号。
它最大短板是受内存限制：波形总长度、能连续输出的信号时长，取决于仪器波形内存最多能存多少组IQ数据。
ARB文件有两种制作方式：
① 外部软件制作
第一种是用编程工具手动计算I、Q数值，门槛很高，需要精通信号处理和对应调制标准，费时费力；
第二种是仪器厂商配套的专业上位软件，带可视化界面，填好调制参数就能一键生成波形，也是最常用的方式。
② 仪器本机直接生成
不用外接电脑，在信号源屏幕界面选调制制式、设置各项参数，直接生成波形。生成好的波形既能立刻播放，也能存成文件后续调用。
像4G、5G、WiFi这类通信标准都有固定帧结构，波形最小单元就是一帧/子帧。信号源播放波形有多种模式：只播放一次、无限循环播放、收到外部触发再播放一次。
很多测试需要同步信号，用来标记波形播放进度，靠标记信号Marker实现。Marker是一路对外触发输出，比如每帧开头输出一个脉冲，告诉接收机当前帧已经开始。Marker一般通过BNC线连接被测设备。
7.3、实时信号生成
ARB文件能做复杂标准信号，但数据固定、持续时间短，大多只有几秒以内。矢量信号源还有另一种模式：实时信号生成。操作流程：先选定调制方式（FSK、PSK、QAM等），设置符号速率、滤波等参数，再配置发送比特流。比特来源分三种：导入比特文件、固定循环码（01交替）、伪随机码PRBS。
PRBS看着杂乱无章，实际是有规律、会循环的固定序列。实时模式是仪器一边算IQ一边输出，不用提前存储整段波形，不受内存长度限制，可以持续输出超长信号，占用内存也很小。最典型用途是误码率测试：发送已知比特序列，接收机统计收错比特的比例。
实时生成还有一大用途是仿真全球卫星导航系统GNSS，大家最熟悉的就是美国GPS、俄罗斯格洛纳斯GLONASS、中国的北斗，这类系统能给全球设备提供定位和授时信号。测试导航接收机时，矢量源需要长时间仿真多颗卫星同时发出的信号。导航接收机搜星锁定信号往往要几分钟，完整跟踪测试甚至要连续跑几小时、好几天。
而且导航卫星不是静止定点卫星，每颗卫星信号都会实时动态变化：信号强弱会变、还会产生多普勒频移（频率偏移）。如果只用短短几秒固定的ARB波形文件，顶多测一下接收机灵敏度这类简单射频指标，根本完成不了完整导航测试。
但实时生成模式不一样，只要输入卫星轨道、当前时间、接收机位置等参数，矢量源就能无限持续输出贴合真实环境的多星混合导航信号，完整模拟整套卫星星座。
8、IQ调制器
矢量信号源靠IQ调制器，把I、Q两路基带信号转换成射频信号。IQ调制原理：信号分成独立I支路、Q支路两路，分别和本振信号混频；其中Q支路的本振相位偏移90°。90°相位差让I、Q两路信号相互正交、互不干扰，叠加输出后不会互相串扰。接收机端会反向执行这套流程，分离还原出原始I、Q数据。
9、射频模块
IQ基带只承载调制波形信息，不含信号频率、输出功率参数，这部分由最后一级射频模块负责设置。
射频模块功能：
① 设定输出射频信号的频率、功率；
② 支持AM、FM、PM、基础脉冲等各类模拟调制；
③ 可按设定列表跳频/跳功率，或连续扫频、扫功率。
10、信号失真模拟
矢量信号源除了基带、IQ调制器、射频三大基础模块，多数机型还内置信号损伤叠加功能。可人为给信号叠加各类真实信道缺陷：信道衰落、多种噪声、外部干扰、IQ通路失真等。这些损伤模拟真实空中、线缆传输带来的信号失真效果，在射频设备研发、整机测试、故障调试中非常关键。
矢量信号源能模拟四种主流基带信号失真：
① 噪声：加性高斯白噪声（AWGN）
② 连续波干扰（CW干扰）
③ 脉冲噪声
④ 相位噪声
10.1、加性高斯白噪声AWGN
AWGN用来模拟现实环境里最普遍的噪声。
- 加性：噪声直接叠加在有用信号上；在基带端加噪声，比在射频端操作更简单、调节精度更高。
- 白噪声：全频段内噪声功率均匀，每个频点噪声大小一致。
- 高斯：噪声幅度随时间变化符合正态分布（钟形曲线）。
仪器可精准设定噪声大小，自由控制信噪比SNR，多用于接收机灵敏度测试、误码率测试等场景。能单独输出纯噪声信号，带宽、功率均可自定义。
10.2、连续波CW干扰信号
矢量信号源还能生成连续波干扰，也就是不带任何调制的单频载波。主要用来做接收机阻塞测试：验证接收机旁边存在干扰信号时，能不能正常接收、解调有用信号。这个干扰频点可以设在有用信号相邻频段，也能直接落在有用信号带宽内部；干扰功率也能自由设置，和有用信号形成任意功率差。如果不用仪器内置功能，就得额外再加一台信号源才能输出干扰；而在基带内部直接生成CW干扰，频点、功率调节更精细，还不用额外增加一套射频硬件设备。
10.3、脉冲噪声
AWGN噪声幅度只是小幅随机起伏，不会完全消失；脉冲噪声是一阵一阵爆发式的干扰，断断续续出现。现实里脉冲噪声来源很多：汽车火花塞打火、各类电机运转产生无意干扰；雷达、部分数字信号则是主动发射脉冲能量。矢量信号源可以自定义脉冲噪声的脉宽、脉冲个数、脉冲间隔，叠加到基带信号里。和加高斯白噪声同理，依靠仪器内置脉冲噪声功能，不用额外设备就能模拟真实复杂干扰环境，方便接收机测试。
10.4、相位噪声
相位噪声就是信号频率短时间内出现微小随机抖动。理想无抖动的固定频率信号，频谱上是一根干净细谱线，时域是平滑稳定正弦波；一旦存在相位噪声，频谱会向两侧长出拖尾，时域波形会出现晃动。完全无相位噪声的设备不存在，但相位噪声过大就会引发各类故障：
通信设备里会大幅提升EVM误差向量幅度，解调出错；雷达系统中，强相位噪声会掩盖低速目标，造成目标丢失、测距测速误差。
正常信号源本身会尽量压低自身相位噪声，但测试时反而需要人为叠加可控相位噪声。矢量信号源可以在载波不同偏移频点上设置指定大小的相位噪声，用来测出芯片、整机系统能承受的相位噪声上限。
11、信道衰落Fading
衰落用来模拟空间遮挡、设备移动带来的信号传输损耗。现实场景里收发两端很少是无遮挡直视通路，信号会被建筑、障碍物反射、绕射；细小凹凸物体还会散射信号；遮挡物会时不时把信号完全挡住。发射机、接收机发生相对移动时，还会产生多普勒频移，改变接收信号频率。多路径信号偶尔会叠加增强，但绝大多数情况都会让接收功率变弱，这种信号强弱随机起伏的现象就叫衰落。
12、多径信道抽头仿真
现实中信号会分出多路反射分量，各路时延、功率、多普勒频移全都不一样。行业里把时延相近的多径分量归为一组，叫做抽头Tap。
每一组抽头单独配置时延、衰减大小、衰落变化特性；衰落特性代表信号损耗随时间怎么波动：
- 莱斯衰落（Rician）：信号整体强度比较平稳，很少出现深度掉信号；
- 瑞利衰落（Rayleigh）：会频繁出现信号大幅衰减的深衰落。
矢量信号源可以自定义一组或多组抽头参数，在基带端给信号叠加多径衰落。像4G LTE这类通信标准，都规定了标准衰落模型，专门模拟城区、高铁等真实场景，用来测试设备可靠性。
13、IQ通路失真
前面讲的噪声、干扰、信道衰落都属于基带层面叠加的外界信道干扰；而IQ失真出现在基带转射频的环节，也就是IQ调制/解调电路内部带来的硬件缺陷。
理想状态下I路、Q路两路信号相位严格相差90°，两路输出幅度完全相等。
实际调制器硬件总会存在偏差，矢量信号源可以人为模拟这类硬件缺陷：
1. 正交误差：I/Q相位不是标准90°；
2. 增益失衡：I、Q两路信号幅度不一致。
注意区分：噪声、干扰、衰落模拟的是空中传输环境；IQ失真模拟的是发射机、接收机自身硬件电路的缺陷，二者本质不同。
最后总结一下：
按输出信号类型划分，信号源分为两大类：
1. 模拟信号发生器
只输出纯模拟信号，包含无调制载波、AM/FM/PM模拟调制信号。
核心优势：频谱纯净度高、输出功率大、价格更低。
2. 矢量信号发生器
现代数字通信（4G/5G/WiFi/蓝牙等）全部采用矢量调制，同时依靠幅度+相位传递信息，必须用矢量信号源生成。
工作流程：基带生成复数IQ波形 → IQ调制器上变频转为射频信号。
额外强大功能：在上变频前，可在基带灵活叠加可控的各类信道衰落、信号损伤。
模拟信号源与矢量信号源都广泛用于射频产品研发、整机测试、故障调试。弄懂两类信号源底层原理，既能提升测试效率，也能保证测量结果精准可靠。
