- 了解RF儀器規(guī)格第一部

圖3 左側(cè)為單一音調(diào)產(chǎn)生，理論上會造成單一功率峰值，集中在非常精確的頻率范圍內(nèi)。 右側(cè)卻很不一樣，其中的相位噪聲(主要是時域抖動) 會使信號以漸歇性的方式分布在頻域內(nèi)。

只要量測偏離所需載波的多項信號振幅，即可取得相位噪聲。如圖3 右側(cè)所示，我們量測了誤差值為1 KHz 的–95 dBc 相位噪聲，以及誤差值為10 KHz 的–146 dBc 相位噪聲。

RF 儀器相位噪聲的重要性取決于應(yīng)用本身。 如要偵測接近特定重要信號的低階遮蔽信號，就會需要密集的相位噪聲。 使用具有大量相位噪聲的LO 時，相位噪聲就會在之后的IF 信號中變大。 圖4 為LO 相位噪聲轉(zhuǎn)換至后續(xù)IF 信號的相位噪聲。

圖4. LO 相位噪聲產(chǎn)生了IF 相位噪聲

就此應(yīng)用而言，這兩個信號的相位噪聲會彼此干擾，讓工程師難以辨識特定的遮蔽信號特性。

此外，也可通過星座圖來呈現(xiàn)信號解調(diào)變，以便了解相位噪聲的影響。 具有大量相位噪聲的信號會在星座圖中呈現(xiàn)出規(guī)律旋轉(zhuǎn)的狀況。圖5 比較了理想的4 相位偏移調(diào)變(4-Phase-Shift Keying，4-PSK) 信號與四個符號(以黑點表示)，并且從左圖傳輸至右圖中具有大量相位噪聲的信號。

圖5. 出現(xiàn)相位噪聲時，星座圖呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)狀況

相位噪聲會降低RF 儀器的錯誤向量幅度(Error Vector Magnitude，EVM) 效能，進而影響實際的量測作業(yè)。 就位錯誤率(Bit Error Rate，BER) 測試而言，相位噪聲會增加錯誤率。

6. 電壓駐波比(VSWR)

電壓駐波比 (Voltage Standing Wave Ratio，VSWR) 與傳輸線(Transmission Line) 理論有密切的關(guān)聯(lián)，而且隨著儀器頻率范圍擴大，也變得越來越重要。 大致上來說，VSWR 是指沿著傳輸線出現(xiàn)的阻抗失配(Impedance Mismatch) 而造成的信號反射狀況。

就理想狀況而言，RF 儀器的阻抗(通常是50 Ω) 會符合每個接線的阻抗與待測設(shè)備的輸入阻抗。然而，不對稱信號軌跡與零件/組件差異等減損狀況，都會改變儀器阻抗的特性。 因此，信號反射會在RF 傳輸時出現(xiàn)，并且影響信號的振幅與相位準確度。

信號反射振幅取決于所使用的材質(zhì)屬性與頻率范圍。傳輸線的阻抗失配會直接造成VSWR，而且在高頻率范圍內(nèi)還會變得更嚴重。 舉例來說，如果VSWR 是1:1，代表系統(tǒng)完全相符。 相反的，如果VSWR 是1.1:1，代表高達10% 的信號振幅在傳輸線內(nèi)出現(xiàn)了反射狀況。

因為VSWR 也取決于材質(zhì)屬性，可以根據(jù)反射系數(shù) Γ 計算而得，方程式如下：

VSWR 對測試信號的影響非常大，因為會需要調(diào)整信號的相位或振幅。 此外，所產(chǎn)生的信號振幅可能會增加也可能會減少，視VSWR 反射相位而定。 圖6 說明了VSWR 反射影響信號振幅的方式。

圖6. VSWR 反射會影響信號振幅

原始信號的反相(Out-of-Phase) 反射會引發(fā)些微的抵銷效應(yīng)。 如圖6 所示，隨之而來的復(fù)合信號振幅已稍微減少。就大多數(shù)情況下，使用內(nèi)接或外接衰減器后可降低VSWR。 因此，通過內(nèi)部衰減來增加儀器參考準位，即可減少VSWR。

VSWR 規(guī)格非常重要，因為這會大幅影響儀器的振幅準確度。RF 濾波器特性測試等應(yīng)用所需的振幅準確度越高越好。RF 濾波器的特性是根據(jù)激發(fā)信號頻率而量測到的振幅減損，所以激發(fā)信號與分析儀器的振幅準確度都很重要。

7. 結(jié)論

了解RF 儀器規(guī)格：第一部提供了RF 相關(guān)規(guī)格的基本信息。 請記得，其中許多規(guī)格也適用于所有的RF 設(shè)備，不只是儀器而已。所以設(shè)計流程中可能會接觸到相同的規(guī)格。 本系列第二篇文章說明了用來測試RF 發(fā)生器特性的規(guī)格，包含頻率容錯、線性度、功率輸出、1 dB 壓縮點、三階交調(diào)截取等項目。