隨著無(wú)線通信、雷達(dá)等前沿技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)信號(hào)發(fā)生器的性能要求也在不斷攀升。頻譜純度作為衡量信號(hào)發(fā)生器性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一，其優(yōu)劣直接關(guān)乎測(cè)量的準(zhǔn)確性和測(cè)試結(jié)果的可靠性。下面，我們將深入探討信號(hào)發(fā)生器頻譜純度的定義、組成，以及它在不同領(lǐng)域的重要影響。

什么是頻譜純度

頻譜純度主要體現(xiàn)為信號(hào)的頻率穩(wěn)定性，具體表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)中不存在或不需要的頻率成分或噪聲。它包含長(zhǎng)期穩(wěn)定性（頻率漂移）和短期穩(wěn)定性兩個(gè)方面。

• 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)間內(nèi)的頻率變化。這種長(zhǎng)期的頻率漂移可能會(huì)對(duì)一些需要長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定信號(hào)的應(yīng)用產(chǎn)生影響，例如在一些高精度的通信系統(tǒng)中，長(zhǎng)期的頻率漂移可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的失真和誤碼率的增加。
• 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)對(duì)信號(hào)的相位和幅度造成影響，進(jìn)而對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生顯著干擾。在高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)葘?duì)信號(hào)穩(wěn)定性要求極高的應(yīng)用中，短期穩(wěn)定性的好壞直接決定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性。

頻譜純度的組成

頻譜純度由單邊帶相位噪聲、雜散和剩余調(diào)頻等多個(gè)關(guān)鍵因素共同決定。

• 單邊帶（SSB）相位噪聲：相位噪聲是衡量短期穩(wěn)定性的主要指標(biāo)，通常以 1 Hz 帶寬下相對(duì)于載波的單邊帶相位噪聲（以 dBc 表示）來描述。在高精度測(cè)試中，相位噪聲會(huì)直接影響信號(hào)質(zhì)量。例如，在一些精密的雷達(dá)系統(tǒng)中，相位噪聲可能會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)回波信號(hào)的模糊，從而影響雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)和識(shí)別能力。
  

  

• 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。在通信系統(tǒng)的測(cè)試中，雜散信號(hào)可能會(huì)干擾相鄰信道的信號(hào)，導(dǎo)致通信質(zhì)量下降。
• 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。在一些對(duì)頻率精度要求極高的應(yīng)用中，剩余調(diào)頻可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的頻率偏差，從而影響系統(tǒng)的正常工作。

頻譜純度在不同領(lǐng)域的影響

• 無(wú)線通信領(lǐng)域：隨著無(wú)線通信頻譜資源的日益緊張，信道間隔越來越窄，對(duì)信號(hào)發(fā)生器的頻譜純度要求也越來越高。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。在選擇性測(cè)試中，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。
  

  

• 本振替代應(yīng)用領(lǐng)域：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），其頻譜純度對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。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，相位噪聲可能完全掩蓋該信號(hào)，導(dǎo)致目標(biāo)信號(hào)無(wú)法恢復(fù)。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。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。
• 雷達(dá)系統(tǒng)領(lǐng)域：雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)信號(hào)發(fā)生器的頻譜純度要求極高，它直接影響著目標(biāo)分辨率和噪聲疊加問題。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。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)。
  

  

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)：

• 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。較低的相位噪聲可以保證信號(hào)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，從而提高測(cè)量的精度。
• 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。強(qiáng)大的雜散抑制能力可以有效減少雜散信號(hào)對(duì)測(cè)試信號(hào)的干擾，提高測(cè)量的可靠性。
• 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。不同的應(yīng)用對(duì)信號(hào)的長(zhǎng)期和短期穩(wěn)定性有不同的要求，因此需要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。