评估信号发生器在多载波干扰下的性能，需从信号质量指标、多载波生成能力、抗干扰设计、实际测试场景验证四个维度展开，结合标准测试方法和专用工具，确保设备能满足5G等复杂通信系统的测试需求。以下是具体评估方法及步骤：
一、核心性能指标测试
- 相位噪声（Phase Noise）
- 测试目的：衡量信号发生器输出信号的短期频率稳定性，相位噪声过高会导致多载波信号子载波间正交性破坏，引发ICI（子载波间干扰）。
- 测试方法：
- 使用频谱分析仪（如Keysight N9040B）或相位噪声测试仪（如Rohde & Schwarz FSWP），测量信号发生器输出载波的相位噪声曲线。
- 重点关注偏移频率范围（如1kHz、10kHz、100kHz）和相位噪声水平（如-120dBc/Hz @10kHz偏移）。
- 标准参考：5G基站测试要求信号发生器相位噪声≤-130dBc/Hz（@10kHz偏移，载波频率2.6GHz）。
- 频率准确度与稳定度
- 测试目的：确保多载波信号的频率偏移在允许范围内，避免因频率偏差导致子载波正交性失效。
- 测试方法：
- 使用频率计数器（如Keysight 53230A）测量信号发生器输出载波的频率值，与标称值对比计算频率偏差。
- 长期稳定度测试：连续运行24小时，记录频率漂移量（如≤±1×10⁻⁸/天）。
- 标准参考：5G NR要求载波频率偏差≤±0.1ppm（对于6GHz以下频段）。
- 杂散发射（Spurious Emissions）
- 测试目的：评估信号发生器输出信号中非期望频谱成分的功率水平，杂散过高会干扰多载波信号的纯净度。
- 测试方法：
- 使用频谱分析仪扫描信号发生器输出信号的频谱，测量邻道泄漏比（ACLR）和带外无用发射（OBUE）。
- 例如，在5G NR测试中，要求ACLR≤-45dBc（相邻载波）、OBUE≤-65dBc（频段外）。
- 幅度与相位不平衡度
- 测试目的：多载波信号中各子载波的幅度和相位一致性直接影响信号解调性能。
- 测试方法：
- 使用矢量信号分析仪（如Keysight UXA）解调多载波信号，分析各子载波的幅度误差（EVM_amp）和相位误差（EVM_phase）。
- 要求幅度不平衡度≤0.5dB，相位不平衡度≤1°（对于256QAM调制）。
二、多载波生成能力验证
- 载波数量与带宽支持
- 测试目的：验证信号发生器能否生成满足5G需求的大规模多载波信号（如载波聚合CA、Massive MIMO）。
- 测试方法：
- 配置信号发生器生成N个连续载波（如N=16、32、64），测量总带宽（如100MHz、200MHz）。
- 检查信号发生器是否支持灵活载波间隔（如15kHz、30kHz、60kHz）和灵活帧结构（如TDD/FDD切换）。
- 多载波信号保真度
- 测试目的：确保多载波信号在生成过程中无失真，满足5G高阶调制（如256QAM、1024QAM）的解调需求。
- 测试方法：
- 使用矢量信号分析仪解调多载波信号，测量误差矢量幅度（EVM）。
- 例如，对于256QAM调制，要求EVM≤1.5%（无干扰时）、≤3%（存在多载波干扰时）。
- 动态范围与功率控制
- 测试目的：验证信号发生器能否在多载波场景下实现精确的功率分配和动态调整。
- 测试方法：
- 配置信号发生器生成不等功率多载波信号（如主载波功率+3dB，辅载波功率0dB），测量各载波实际功率偏差。
- 测试功率步进精度（如≤0.1dB/步）和功率控制响应时间（如≤10μs）。
三、抗干扰设计评估
- 内部干扰抑制能力
- 测试目的：评估信号发生器自身电路设计对多载波信号的干扰抑制水平。
- 测试方法：
- 关闭信号发生器的屏蔽罩，使用近场探头（如Langer SV 051）扫描其内部电路，检测是否存在自激振荡或谐波泄漏。
- 例如，若在2.4GHz频段检测到谐波分量（如4.8GHz、7.2GHz）功率≥-60dBm，则需优化电路设计。
- 外部干扰隔离度
- 测试目的：验证信号发生器对外部干扰（如Wi-Fi、蓝牙信号）的抵抗能力。
- 测试方法：
- 在信号发生器附近（如1m距离）放置干扰源（如Wi-Fi路由器），测量其输出信号的信噪比（SNR）变化。
- 要求SNR下降≤3dB（干扰功率≤-40dBm时）。
- 散热与长期稳定性
- 测试目的：多载波高功率输出时，信号发生器可能因发热导致性能下降。
- 测试方法：
- 连续运行信号发生器（输出功率+20dBm，多载波带宽200MHz）4小时，监测其相位噪声和频率稳定度变化。
- 要求相位噪声漂移≤0.5dB、频率漂移≤±0.01ppm。
四、实际测试场景验证
- 5G NR协议测试
- 测试方法：
- 使用信号发生器生成5G NR多载波信号（如n78频段，3.5GHz，载波数量4，带宽100MHz），配置灵活帧结构（如DDDSU模式）。
- 连接5G终端模拟器（如Keysight UXM），验证终端能否正确解调信号并完成随机接入、切换、数据传输等流程。
- 干扰共存测试
- 测试方法：
- 配置信号发生器生成5G多载波信号（主载波3.5GHz）和干扰信号（如Wi-Fi 2.4GHz、LTE 1.8GHz）。
- 使用矢量信号分析仪测量5G信号的ACLR和EVM，评估干扰影响。
- 要求在干扰功率≤-50dBm时，5G信号EVM≤3%。
- 自动化测试脚本验证
- 测试方法：
- 编写自动化测试脚本（如Python + SCPI命令），控制信号发生器生成动态多载波信号（如载波数量随时间变化）。
- 验证信号发生器能否实时响应脚本指令，并生成符合预期的信号。
五、评估工具与标准参考
| 评估维度 | 推荐工具 | 标准参考 |
|---|
| 相位噪声 | Keysight N9040B、Rohde & Schwarz FSWP | 3GPP TS 38.141-2（5G基站射频测试） |
| 杂散发射 | Keysight UXA、Rohde & Schwarz FSW | ETSI EN 301 908-13（5G终端射频测试） |
| 多载波信号保真度 | Keysight UXA、Anritsu MS2850A | IEEE 802.11ax（Wi-Fi 6多载波测试） |
| 抗干扰能力 | Langer SV 051近场探头、Wi-Fi路由器 | 3GPP TS 36.104（LTE干扰共存测试） |
六、总结与建议
- 优先测试关键指标：相位噪声、频率准确度、EVM是评估多载波性能的核心指标，需优先测试。
- 模拟真实场景：结合5G协议测试和干扰共存测试，验证信号发生器在实际应用中的表现。
- 选择高端设备：若需生成大规模多载波信号（如64载波以上），建议选择高端信号发生器（如Keysight MXG系列、Rohde & Schwarz SMW200A），其支持更复杂的调制和更高的输出功率。
- 定期校准维护：信号发生器的性能会随时间漂移，建议每6个月进行一次全面校准，确保测试结果可靠性。
