一、信號(hào)源分類

信號(hào)源從分類角度來(lái)說(shuō)，可以分為以下幾種

模擬信號(hào)源：

產(chǎn)生單音信號(hào)和模擬調(diào)制AM/FM/PhM/PM信號(hào)，頻率一般小于6GHz，用途一般作為射頻領(lǐng)域的通用儀器。

數(shù)字信號(hào)源（矢量信號(hào)源）：

產(chǎn)生單音信號(hào)和模擬調(diào)制AM/FM/PhM/PM信號(hào)、數(shù)字調(diào)制、通信制式信號(hào)，頻率一般小于6GHz，用途主要為產(chǎn)生數(shù)字調(diào)制信號(hào)，2G/3G/4G及其他數(shù)字通信領(lǐng)域。

基帶信號(hào)源：

產(chǎn)生IQ基帶信號(hào)，無(wú)射頻，主要用于芯片測(cè)試

微波信號(hào)源：

產(chǎn)生單音信號(hào)和模擬調(diào)制AM/FM/PhM/PM信號(hào)，頻率較高，一般可以達(dá)到40GHz，用于微波領(lǐng)域。

二、模擬信號(hào)源基本原理

模擬信號(hào)源和微波信號(hào)源比較類似，主要分為頻率綜合部分和信號(hào)輸出部分。在頻率綜合部分，產(chǎn)生一個(gè)頻率穩(wěn)定的信號(hào)，并可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的調(diào)制，如FM/PhM。信號(hào)輸出部分，主要有自動(dòng)電平控制電路（ALC），放大器和衰減器。

自動(dòng)電平控制電路的作用是在信號(hào)源的輸出端口建立穩(wěn)定的輸出，是一個(gè)負(fù)反饋電路。此外，ALC電路也用來(lái)做調(diào)幅AM和脈沖調(diào)制。

2.1 頻率綜合技術(shù)

鎖相環(huán)技術(shù)（Phase-Lock Loop）

直接模擬合成技術(shù)（Direct Analog Synthesis）—— 倍頻 分頻 混頻

直接數(shù)字合成技術(shù)（Direct Digital Synthesis）

自激振蕩源（Self-Oscillation Source）

鎖相環(huán)技術(shù)（PLL）：

包括鑒相器PD、環(huán)路濾波器（低通濾波器LPF）、電壓控制振蕩器VCO、分頻器1/N、參考頻率f ref。VCO輸出信號(hào)的頻率隨著VCO的輸入電壓變化。

PLL是一個(gè)相位負(fù)反饋控制系統(tǒng)，目的是穩(wěn)定輸出信號(hào)的頻率。當(dāng)輸出頻率偏高，分頻后與參考頻率鑒相，輸出信號(hào)濾波后產(chǎn)生一個(gè)控制電壓是VCO振蕩頻率降低；當(dāng)輸出頻率偏低時(shí)，經(jīng)過(guò)鑒相和信號(hào)濾波后產(chǎn)生一個(gè)控制電壓使VCO振蕩頻率升高。經(jīng)過(guò)不斷的控制和調(diào)整，后達(dá)到一個(gè)平衡，穩(wěn)定后鑒相器的兩個(gè)輸入端信號(hào)的頻率將會(huì)相等。

PLL的穩(wěn)定分為兩個(gè)過(guò)程，頻率鎖定和相位鎖定。那么PD首先是充當(dāng)鑒頻器，然后是鑒相器。PLL可以直接完成調(diào)制過(guò)程，調(diào)制信號(hào)可以加在VCO前段，也可以直接加在參考頻率上。PLL其輸出頻率的長(zhǎng)期穩(wěn)定度是與參考頻率源的精度一樣。另外，PLL輸出信號(hào)頻率短期穩(wěn)定度即為相位噪聲，近載頻處由參考源近端相位噪聲決定，遠(yuǎn)載頻的相位噪聲由VCO自身特性所決定，中間部分有環(huán)路濾波器所決定。

鎖相環(huán)性能分析：

優(yōu)點(diǎn)：帶寬大，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換速度快，方便實(shí)現(xiàn)模擬調(diào)制。

缺點(diǎn)：頻率分辨率低，高穩(wěn)的參考晶振體積較大，數(shù)字調(diào)制能力有限。

直接數(shù)字合成技術(shù)DDS

原理框圖見(jiàn)下，此技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，分辨率高達(dá)uHz級(jí)別，轉(zhuǎn)換速度快，相位連續(xù)，方便實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。但缺點(diǎn)是帶寬有限制，且雜散嚴(yán)重。

自激振蕩器與YIG震蕩器

一般的振蕩器都是改變電容來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率改變，YIG振蕩器是通過(guò)改變電感實(shí)現(xiàn)。通過(guò)線圈的電流發(fā)生變化，磁場(chǎng)也隨著變化，電感變化了。

2.2 自動(dòng)電平控制（ ALC）

ALC技術(shù)是穩(wěn)定輸出電平（功率）的一項(xiàng)負(fù)反饋環(huán)路技術(shù)

ALC（Automatic Level Control），自動(dòng)電平控制與AGC（Automatic Gain Control）自動(dòng)增益

控制是一樣的。當(dāng)輸出功率變高時(shí)，檢波器得到的電壓相應(yīng)變大，他和參考值進(jìn)行比較，輸出一個(gè)控制信號(hào)使PIN 管的衰減增加，那么輸出功率降低；當(dāng)輸出功率變低時(shí)，檢波器得到的電壓相應(yīng)變小，和參考值比較，輸出一個(gè)控制信號(hào)使PIN 衰減變小，那么后的輸出功率就變高了。經(jīng)過(guò)環(huán)路的不斷調(diào)整和控制，后的輸出信號(hào)功率將會(huì)變得很穩(wěn)定。

輸出信號(hào)的準(zhǔn)確度決定于參考電壓和整個(gè)自動(dòng)控制環(huán)路。

信號(hào)源采用此技術(shù)來(lái)穩(wěn)定輸出信號(hào)的幅度，在大多數(shù)的情況下，ALC 的狀態(tài)時(shí)開(kāi)啟的，但是當(dāng)需要測(cè)量雙音互調(diào)時(shí)，需要兩臺(tái)信號(hào)源，這時(shí)候需要將信號(hào)源的ALC 狀態(tài)關(guān)閉。

三、矢量信號(hào)產(chǎn)生過(guò)程

和其他無(wú)線電發(fā)射機(jī)一樣，矢量信號(hào)源包括基帶部分和射頻部分。

基帶：實(shí)現(xiàn)編碼，產(chǎn)生IQ 基帶信號(hào)

射頻：將IQ 基帶信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移到設(shè)定的頻率上，并且保持輸出信號(hào)的功率穩(wěn)定

四、信號(hào)源技術(shù)指標(biāo)

4.1 頻率參數(shù)

頻率范圍

頻率分辨率：頻率變化的小步進(jìn)

射頻頻率有參考源（10MHz）通過(guò)頻率綜合技術(shù)實(shí)現(xiàn)，精度決定于參考源

頻率進(jìn)度= 誤差頻率/中心頻率，單位為ppm

例如，信號(hào)源的設(shè)置頻率為1GHz，實(shí)際頻率為1.0000000032GHz，那么頻率誤差為32Hz，所以其頻率精度為0.032ppm。

精度低或同精度的儀器不能度量精度高的儀器其性能指標(biāo)。

4.2 功率/電平參數(shù)

1, 功率分辨率，表示功率變化的小步進(jìn)

2, 功率范圍，信號(hào)輸出部分包括衰減器（機(jī)械或電子的），可以使輸出達(dá)到一個(gè)很大的范圍，例如從-140dBm到19dBm。

3, 功率精度：實(shí)際輸出功率和設(shè)置功率差值，測(cè)量實(shí)際輸出功率推薦使用精度更高的功率計(jì)。

4, 輸出端口的駐波比會(huì)影響輸出精度，一般駐波比越小越好。

注：儀器上設(shè)置的功率Level都是指平均功率，峰值功率與平均功率的差異取決于信號(hào)的類型。單音信號(hào)的峰值功率和平均功率相等。

4.3 速度參數(shù)

頻率設(shè)置時(shí)間，從開(kāi)始頻率設(shè)置至達(dá)到穩(wěn)定輸出所需要的時(shí)間，這個(gè)與鎖相環(huán)的捕捉、入鎖時(shí)間有關(guān)系。

電平設(shè)置時(shí)間，從開(kāi)始電平設(shè)置到達(dá)到穩(wěn)定輸出所需要的時(shí)間，與ALC電路，衰減器的形式、反反應(yīng)速度有關(guān)系。

IEEE（GPIB）總線傳輸時(shí)間，用以傳輸數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。

快速的頻率設(shè)置和IEEE總線傳輸對(duì)于調(diào)頻、掃頻測(cè)量具有非常重要的意義。

4.4 雜散

信號(hào)源也會(huì)產(chǎn)生雜散信號(hào)，其中包括了信號(hào)諧波、子諧波和非諧波的雜散分量，從而對(duì)于信號(hào)源輸出信號(hào)的頻譜純度造成影響。

諧波分量主要是由信號(hào)產(chǎn)生器件的非線性因素造成的，基本不能夠被100%地抑制。子諧波是由于采用了倍頻器而產(chǎn)生的雜散分量。諧波和子諧波分布規(guī)律簡(jiǎn)單，所以很容易被檢測(cè)出來(lái)。

非諧波的雜散信號(hào)和頻率綜合器有很大的關(guān)系，它的檢測(cè)必須給予對(duì)于頻率綜合器結(jié)構(gòu)有深入的了解。

4.5 信號(hào)源的掃描

頻率掃描：頻率隨著時(shí)間變化，輸出功率保持不變。技術(shù)參數(shù)包括步進(jìn)頻率、每個(gè)掃描點(diǎn)的停留時(shí)間。

功率掃描：輸出功率隨著時(shí)間變化，頻率保持不變。技術(shù)參數(shù)包括步進(jìn)功率、每個(gè)掃描點(diǎn)的停留時(shí)間。

List模式：信號(hào)源按照設(shè)定的頻率和輸出功率跳變。技術(shù)指標(biāo)包括每個(gè)點(diǎn)的停留時(shí)間。