信号发生器通过生成特定类型的干扰信号，模拟真实通信环境中的噪声和干扰，从而帮助测试通信系统的抗干扰能力、误码率性能以及滤波器设计效果。以下是信号发生器模拟通信干扰的详细方法及技术实现：
一、模拟干扰的核心方法
1. 生成基础干扰信号类型
信号发生器可通过调制或直接生成以下基础干扰信号，模拟通信中的常见干扰场景：
- 单频干扰（CW Interference）
- 原理：生成固定频率的正弦波信号，模拟邻道干扰或谐波干扰。
- 应用：测试接收机对固定频率干扰的抑制能力（如抑制比测试）。
- 参数设置：频率、幅度、相位可调（例如：生成100 MHz、-20 dBm的单频信号）。
- 宽带噪声干扰
- 原理：生成白噪声或粉红噪声，覆盖目标频段，模拟自然噪声或人为干扰。
- 应用：测试通信系统在噪声环境下的信噪比（SNR）和误码率（BER）。
- 参数设置：带宽、噪声功率谱密度（如：-100 dBm/Hz @1 MHz带宽）。
- 脉冲干扰
- 原理：生成周期性或随机脉冲信号，模拟开关电源噪声、雷电干扰等瞬态干扰。
- 应用：测试接收机对脉冲干扰的抗冲击能力（如：脉冲宽度、重复频率可调）。
- 参数设置：脉冲宽度（1 μs至1 s）、重复频率（1 Hz至1 MHz）、幅度。
- 调频干扰（FM Jamming）
- 原理：生成频率随时间变化的信号，模拟扫频干扰或跳频干扰。
- 应用：测试通信系统对动态频率干扰的跟踪和抑制能力。
- 参数设置：中心频率、频偏（±100 kHz）、调制速率（1 kHz至1 MHz）。
2. 调制干扰信号
通过调制技术，信号发生器可生成更复杂的干扰信号，模拟真实通信中的干扰形态：
- 幅度调制干扰（AM Jamming）
- 原理：用低频信号（如语音、数据）调制高频载波的幅度，模拟敌意信号或谐波干扰。
- 应用：测试接收机对幅度调制干扰的解调误差（如：调制深度50%、载波频率1 GHz）。
- 频率调制干扰（FM Jamming）
- 原理：用低频信号调制高频载波的频率，模拟扫频干扰或频率跳变干扰。
- 应用：测试通信系统对频率快速变化的干扰的跟踪能力（如：频偏±50 kHz、调制速率10 kHz）。
- 相位调制干扰（PM Jamming）
- 原理：用低频信号调制高频载波的相位，模拟多径干扰或相位噪声。
- 应用：测试相干解调系统（如QPSK、16QAM）的相位同步性能。
- 数字调制干扰
- 原理：生成QPSK、16QAM、5G NR等数字调制信号，模拟同频干扰或邻道干扰。
- 应用：测试5G/6G系统对数字调制干扰的抑制能力（如：生成5G NR信号，EVM≤3%）。
二、技术实现路径
1. 硬件架构支持
- 直接数字合成（DDS）技术
- 原理：通过数字方式生成波形，具有高频率分辨率、快速切换速度和低相位噪声。
- 优势：可实时生成任意波形，支持复杂干扰模拟（如：扫频、脉冲调制）。
- 应用：高端信号发生器（如Keysight M8190A）采用DDS技术，支持12位垂直分辨率和65 GSa/s采样率。
- 矢量信号发生器（VSG）
- 原理：结合数字上变频（DUC）和数模转换（DAC），生成复杂的数字调制信号。
- 优势：支持高阶调制（如256QAM）、多载波干扰模拟。
- 应用：5G测试中，VSG可生成3GPP标准的5G NR信号，模拟邻道干扰。
2. 软件控制与编程
- SCPI/LabVIEW/Python编程
- 原理：通过标准命令（SCPI）或编程接口（如LabVIEW、Python）远程控制信号发生器。
- 优势：实现自动化干扰模拟，支持动态参数调整（如：实时改变干扰频率、幅度）。
- 应用：自动化测试系统中，通过Python脚本控制信号发生器生成动态干扰信号。
- 内置干扰模板库
- 原理：信号发生器预置常见干扰模板（如：802.11 Wi-Fi干扰、GSM干扰）。
- 优势：用户可直接调用模板，快速模拟特定通信标准的干扰。
- 应用：R&S SMBV100A矢量信号发生器内置3GPP、IEEE等标准干扰模板。
三、典型应用场景
1. 通信系统抗干扰测试
- 场景：测试卫星通信系统对邻星干扰的抑制能力。
- 方法：
- 信号发生器生成邻星信号（如：X波段，-80 dBm）。
- 叠加宽带噪声（带宽100 MHz，功率谱密度-110 dBm/Hz）。
- 测试接收机误码率（BER）随干扰强度的变化。
2. 雷达抗干扰测试
- 场景：测试雷达系统对欺骗式干扰的识别能力。
- 方法：
- 信号发生器生成与雷达脉冲重复频率（PRF）同步的假目标信号。
- 调制假目标信号的幅度和相位，模拟多径效应。
- 观察雷达是否能够区分真实目标与假目标。
3. 无线传感器网络（WSN）抗干扰测试
- 场景：测试WSN节点对工业环境干扰的鲁棒性。
- 方法：
- 信号发生器生成脉冲干扰（脉冲宽度10 μs，重复频率1 kHz）。
- 叠加调频干扰（中心频率2.4 GHz，频偏±100 kHz）。
- 测试节点数据传输的丢包率。
四、选型建议
| 需求场景 | 推荐信号发生器类型 | 关键参数 |
|---|
| 基础干扰模拟（单频、噪声） | 通用信号发生器（如R&S SMB100A） | 频率范围：DC至6 GHz，相位噪声≤-120 dBc/Hz |
| 复杂干扰模拟（调频、数字调制） | 矢量信号发生器（如Keysight M8190A） | 采样率≥1 GSa/s，支持5G NR调制 |
| 自动化干扰测试 | 支持SCPI/Python控制的设备（如Anritsu MG3710A） | 命令响应时间≤10 ms，多通道同步能力 |
| 高精度干扰模拟（量子通信） | 低相位噪声信号发生器（如Berkeley Nucleonics 9700） | 相位噪声≤-140 dBc/Hz，频率稳定性≤0.1 ppm |
五、总结
信号发生器通过生成单频、宽带噪声、脉冲、调频等基础干扰信号，结合DDS、VSG等硬件技术及SCPI/LabVIEW编程，可灵活模拟通信环境中的各类干扰。其应用覆盖通信系统抗干扰测试、雷达抗欺骗测试、WSN鲁棒性验证等场景。选型时需根据干扰复杂度、频率范围、自动化需求等维度综合评估，以确保测试结果与真实环境高度一致。
