諧波測試的一點新 “發(fā)現(xiàn)”

Test Card

今天跟大家聊聊射頻測試的一個老話題——諧波測試，之所以選擇這個，是因為最近閑暇思考時，有了一些與之前不同的想法。

通常在使用頻譜儀測試諧波時，總是會想到饋入頻譜儀的主頻信號不能太強，不能讓頻譜儀自身產(chǎn)生明顯的諧波而干擾測試結果。

這個思路是沒有問題的，所以常常推薦先將主頻信號衰減一些再饋入頻譜儀，可以使用衰減器，但是更好的方法是使用濾波器或陷波器。

對于頻譜儀而言，只有主頻信號和諧波同時“出現(xiàn)”在頻譜儀的輸入端時，頻譜儀產(chǎn)生的諧波才會干擾測試。如果主頻信號與諧波并不是同時“出現(xiàn)”，那么頻譜儀產(chǎn)生的諧波還會不會干擾正常的諧波測試呢？

之前的文章講到，頻譜儀的接收鏈路中，在混頻器之前是存在預選濾波器的，其作用是保證掃頻式頻譜儀能夠判定信號真實的位置。預選器通常選用低通濾波器和可調(diào)帶通濾波器，高頻頻譜儀往往二者都有。具體選擇低通還是帶通濾波器，與IF頻率的高低有關，具體可參考文章 “為什么頻譜儀需要預選器？”。

如果主頻信號和諧波都落在低通預選器內(nèi)，這意味著信號本身的諧波與頻譜儀產(chǎn)生的諧波是同時存在的，如圖1所示，頻譜儀測得的諧波是二者疊加后的總諧波，勢必會干擾測試結果。兩個諧波分量是相參的，具體相位關系與非線性效應相關，但大多數(shù)情況下表現(xiàn)為諧波結果偏大。

圖1. 主頻/諧波均落入LPF帶內(nèi)，SA諧波將干擾測試

如果主頻信號落入低通預選器帶內(nèi)，而諧波在帶外，諧波的測試將會用到可調(diào)帶通預選器，此時帶通預選器將濾除主頻信號，這意味著信號的諧波和頻譜儀產(chǎn)生的諧波不是同時存在的。此時，只要主頻信號強度在頻譜儀允許的范圍之內(nèi)，即使不抑制主頻信號，依然可以準確測試諧波。

圖2. 只有主頻落入LPF帶內(nèi)，SA諧波對測試無影響

如果主頻信號和諧波均在低通預選器帶外，類似于上一種情況，因測試諧波時，帶通預選器對主頻信號進行了抑制，所以即使不抑制主頻信號，也可以準確測試諧波。

圖3. 主頻/諧波均在LPF帶外，SA諧波對測試無影響

根據(jù)以上分析，不是所有的諧波測試都需要將主頻信號抑制掉，對于圖2和圖3所示的情況，并不需要外部濾波器或陷波器抑制主頻，但要保證饋入頻譜儀的主頻信號強度在安全范圍之內(nèi)。

十幾年前，移動通信正處于2G/3G時代，載頻基本都在2GHz以內(nèi)，2次諧波位于4GHz以內(nèi)，那個時代的頻譜儀，低通預選器的截止頻率也在4GHz左右，對于這樣的諧波測試場景，必須要抑制主頻，才能準確完成諧波測試。

諧波測試時，使用外部濾波器或陷波器抑制主頻肯定是沒問題的，但當沒有這些附件時，用戶可以咨詢儀表廠家關于頻譜儀的低通預選器頻率范圍，以判斷諧波測試時是否需要抑制主頻。