在无线通信设备测试中，信号发生器通过生成特定类型的干扰信号来模拟电磁干扰（EMI），以验证设备在复杂电磁环境下的抗干扰能力和鲁棒性。以下是信号发生器模拟电磁干扰的关键方法、干扰类型及测试流程：
一、信号发生器模拟电磁干扰的核心方法
1. 直接合成干扰信号
- 原理：通过信号发生器生成已知特性的干扰波形（如单频、多频、调制信号等），并叠加到待测设备（DUT）的输入信号中。
- 优势：干扰信号参数（频率、功率、调制方式）可精确控制，适用于协议一致性测试和实验室环境。
- 工具：需配合功率放大器（PA）提升干扰功率，或使用衰减器调整干扰电平。
2. 基于信道模型的干扰仿真
- 原理：结合信道仿真器（如Keysight PROPSIM、Spirent Vertex），生成包含多径衰落、时延扩展和干扰的复合信道模型。
- 优势：可模拟真实场景中的动态干扰（如移动环境下的多普勒频移），适用于终端设备（如手机、物联网模块）的抗干扰测试。
- 典型场景：城市宏小区、室内微小区、高速铁路（500km/h）等。
3. 预定义干扰库调用
- 原理：信号发生器内置或通过软件加载标准干扰库（如3GPP定义的干扰测试模型），直接调用预设的干扰信号。
- 优势：简化测试流程，确保测试结果符合行业规范（如GCF/PTCRB认证）。
- 示例：
- 3GPP TS 36.141：定义了LTE设备的共存干扰测试模型（如邻频干扰、阻塞干扰）。
- ETSI EN 301 908-13：规定了5G NR设备的抗干扰要求（如带外阻塞、互调干扰）。
二、信号发生器模拟的典型电磁干扰类型
1. 连续波干扰（CW Interference）
- 定义：单频正弦波信号，用于模拟固定频率的干扰源（如雷达、微波炉）。
- 测试场景：
- 验证设备在邻频干扰下的ACLR（邻道泄漏比）和阻塞特性。
- 测试接收机的选择性（如通过SNR下降评估抗干扰能力）。
- 参数配置：
- 频率：覆盖DUT工作频段（如2.4GHz Wi-Fi频段）。
- 功率：从-120dBm到+30dBm可调（模拟弱干扰到强干扰）。
- 持续时间：连续或脉冲调制（如占空比50%）。
2. 调制干扰（Modulated Interference）
- 定义：带调制的干扰信号（如AM、FM、PM、QPSK、16-QAM），用于模拟通信信号间的互扰。
- 测试场景：
- 验证设备在同频段其他通信系统干扰下的性能（如5G与Wi-Fi共存）。
- 测试解调器的抗调制干扰能力（如通过EVM测量评估信号质量）。
- 典型配置：
- AM干扰：调制深度50%，调制频率1kHz（模拟音频干扰）。
- 16-QAM干扰：符号率与DUT信号匹配（如5G NR的30.72MHz符号率）。
- 带宽：与DUT信号重叠（如部分带宽干扰或全带宽干扰）。
3. 脉冲干扰（Impulse Interference）
- 定义：短时宽、高功率的脉冲信号，用于模拟开关电源、电机启动等瞬态干扰。
- 测试场景：
- 验证设备在突发干扰下的恢复能力（如从干扰中重新锁定信号的时间）。
- 测试时钟和数据恢复电路的抗抖动性能。
- 参数配置：
- 脉冲宽度：1μs到1ms（模拟不同持续时间的干扰）。
- 重复频率：1Hz到1MHz（模拟周期性或随机脉冲干扰）。
- 峰值功率：比DUT信号高20-30dB（模拟强瞬态干扰）。
4. 宽带干扰（Broadband Interference）
- 定义：覆盖宽频带的噪声信号（如白噪声、粉红噪声），用于模拟自然干扰或人为噪声。
- 测试场景：
- 验证设备在复杂电磁环境下的灵敏度退化（如通过BER曲线评估抗噪声能力）。
- 测试滤波器的带外抑制性能（如通过频谱分析仪观察噪声泄漏）。
- 参数配置：
- 带宽：从1MHz到1GHz（覆盖5G NR的FR1和FR2频段）。
- 功率谱密度（PSD）：从-150dBm/Hz到-100dBm/Hz（模拟不同强度的背景噪声）。
- 噪声类型：高斯白噪声（AWGN）或非高斯噪声（如脉冲噪声）。
三、信号发生器模拟电磁干扰的测试流程
1. 测试准备
- 设备连接：
- 信号发生器输出→功率放大器（可选）→合路器（Combiner）→待测设备（DUT）。
- 同步时钟：确保干扰信号与DUT信号时间对齐（如通过10MHz参考时钟同步）。
- 参数配置：
- 根据测试规范设置干扰频率、功率、调制方式等参数。
- 启用信号发生器的触发功能（如外部触发或内部定时触发）。
2. 干扰注入与监测
- 干扰注入：
- 通过合路器将干扰信号与DUT的输入信号合并。
- 调整干扰功率（如从-120dBm逐步增加到+20dBm），观察DUT性能变化。
- 性能监测：
- 使用误码仪（BERT）测量DUT的误码率（BER）。
- 使用频谱分析仪（SA）观察DUT输出信号的频谱特性（如ACLR、杂散发射）。
- 使用示波器（OSC）监测DUT的时钟抖动或数据眼图（Eye Diagram）。
3. 结果分析与优化
- 数据记录：
- 绘制BER vs. 干扰功率曲线，确定DUT的抗干扰阈值。
- 记录频谱分析仪的截图，分析干扰对DUT频谱的影响。
- 优化建议：
- 若BER超标，建议优化DUT的滤波器设计（如增加带外抑制）或改进解调算法（如采用更鲁棒的均衡器）。
- 若频谱泄漏超标，建议调整DUT的功率控制策略（如降低发射功率或启用动态功率调整）。
四、实际应用案例
案例1：5G基站抗邻频干扰测试
- 测试目标：验证基站在邻频干扰下的ACLR性能。
- 信号配置：
- 干扰信号：单频CW，频率=基站中心频率±5MHz（模拟邻频干扰）。
- 干扰功率：从-120dBm逐步增加到-40dBm（步进10dB）。
- 测试结果：
- 当干扰功率=-60dBm时，基站ACLR从-45dBc恶化至-35dBc（仍满足3GPP要求≤-30dBc）。
- 若ACLR超标，需优化基站的PA线性化算法（如启用DPD）。
案例2：物联网终端抗脉冲干扰测试
- 测试目标：验证终端在脉冲干扰下的数据传输可靠性。
- 信号配置：
- 干扰信号：脉冲宽度=10μs，重复频率=1kHz，峰值功率=+20dBm（模拟开关电源干扰）。
- 测试场景：终端在脉冲干扰下发送1000包数据（每包1024字节）。
- 测试结果：
- 无干扰时：BER=0，吞吐量=100%。
- 有干扰时：BER=1e-4，吞吐量=99.9%（仍满足物联网设备要求BER<1e-3）。
- 若BER超标，需优化终端的纠错编码（如从CRC-4升级至CRC-16）。
五、信号发生器选型建议
- 关键指标：
- 频率范围：覆盖DUT工作频段（如5G NR的0.45-6GHz和24.25-52.6GHz）。
- 功率范围：支持-140dBm到+30dBm（满足弱干扰到强干扰测试需求）。
- 调制能力：支持AM/FM/PM、QPSK/16-QAM/64-QAM等调制方式。
- 脉冲生成：支持短脉冲（<1μs）和高重复频率（>1MHz）。
- 推荐型号：
- Keysight E8267D：支持100kHz-44GHz频率范围，适用于5G FR1/FR2测试。
- Rohde & Schwarz SMBV100B：支持1GHz调制带宽，适用于宽带干扰测试。
- Anritsu MG3690C：支持脉冲调制和AM/FM/PM，适用于瞬态干扰测试。
