评估信号发生器生成的复杂调制信号质量需从时域、频域、调制域及系统级性能多维度综合分析，关键指标涵盖误差矢量幅度（EVM）、频谱纯度、星座图质量、相位噪声等。以下是具体评估方法与关键指标：
一、时域性能评估
1. 误差矢量幅度（EVM, Error Vector Magnitude）
EVM=N1∑n=1N∣I^n∣2+∣Q^n∣2N1∑n=1N∣In−I^n∣2+∣Qn−Q^n∣2×100% 其中，(In,Qn) 为实际信号，(I^n,Q^n) 为理想信号。
- 评估标准：
- 5G NR测试：1024QAM下EVM需≤1.5%（3GPP 38.141-1规范）。
- 雷达信号：LFM+相位编码复合调制下EVM需≤3%，确保脉冲压缩性能。
- 测试工具：矢量信号分析仪（VSA）或高性能示波器（如是德科技UXA系列）。
2. 峰均功率比（PAPR, Peak-to-Average Power Ratio）
- 定义：信号峰值功率与平均功率的比值，反映信号功率波动特性。
- 影响：高PAPR信号需功放回退（PBO）以避免非线性失真，降低系统效率。
- 评估标准：
- 5G NR：256QAM信号PAPR可达10 dB，需功放支持≥12 dB回退。
- OFDM信号：PAPR通常为10-12 dB，需采用DPD（数字预失真）补偿。
- 测试方法：通过功率计或VSA测量瞬时功率分布，计算PAPR值。
二、频域性能评估
1. 频谱纯度（Spectral Purity）
- 关键指标：
- 邻道泄漏比（ACLR, Adjacent Channel Leakage Ratio）：
- 定义：主信道功率与邻道泄漏功率的比值，反映信号频谱泄漏抑制能力。
- 评估标准：5G NR FR1频段ACLR需≤-45 dBc（3GPP 38.101-2）。
- 杂散抑制（Spurious Emission）：
- 定义：非期望频点的信号功率与主信道功率的比值。
- 评估标准：需≤-60 dBc（远离载波10 MHz以上）。
- 测试工具：频谱分析仪（如罗德与施瓦茨FSW系列），需支持高动态范围（≥90 dB）和低相位噪声。
2. 相位噪声（Phase Noise）
- 定义：载波信号相位随时间的随机波动，导致星座点扩散和EVM恶化。
- 评估标准：
- 5G NR：相位噪声需≤-120 dBc/Hz@10 kHz偏移（载波频率3.5 GHz）。
- 雷达信号：相位噪声需≤-130 dBc/Hz@10 kHz偏移（X波段8-12 GHz）。
- 测试方法：通过相位噪声测试仪或频谱分析仪的相位噪声测量功能，分析载波附近频段的相位噪声谱密度。
三、调制域性能评估
1. 星座图质量（Constellation Diagram）
- 评估内容：
- 星座点分布：理想星座点应均匀分布，实际信号可能因EVM、I/Q不平衡等导致点扩散。
- I/Q偏移（I/Q Offset）：实际信号I/Q分量与理想值的偏差，需≤1%载波幅度。
- I/Q不平衡（I/Q Imbalance）：包括幅度不平衡（≤0.5 dB）和相位不平衡（≤1°）。
- 测试工具：VSA或软件定义无线电（SDR）平台（如NI PXIe-5644R），支持实时星座图显示与分析。
2. 符号时钟误差（Symbol Clock Error）
- 定义：实际符号速率与理想值的偏差，导致解调时序失配。
- 评估标准：符号时钟误差需≤±50 ppm（百万分之一），避免码间干扰（ISI）。
- 测试方法：通过VSA的时钟恢复功能测量符号速率偏差，或使用误码仪（BERT）验证解调性能。
四、系统级性能评估
1. 信噪比（SNR, Signal-to-Noise Ratio）
- 定义：信号功率与噪声功率的比值，反映信号抗干扰能力。
- 评估标准：
- 5G NR：256QAM下SNR需≥32 dB（BLER≤1%）。
- 雷达信号：LFM信号SNR需≥40 dB，确保目标检测概率≥99%。
- 测试方法：通过VSA或功率计测量信号与噪声功率，计算SNR值。
2. 信道响应（Channel Response）
- 评估内容：
- 群延迟（Group Delay）：信号不同频率分量的传输延迟差异，需≤5 ns（5G NR子载波间隔30 kHz）。
- 幅度响应（Amplitude Response）：频带内幅度波动需≤±0.5 dB，避免信号失真。
- 测试工具：网络分析仪（如是德科技PNA系列），支持S参数测量与群延迟分析。
五、关键测试场景与指标权重
六、优化建议
- 硬件升级：
- 采用高精度DAC（≥14位）、低相位噪声LO（≤-130 dBc/Hz@10 kHz）和高线性度PA（P1dB≥30 dBm）。
- 算法优化：
- 实施DPD补偿功放非线性，采用CFR（ crest factor reduction）降低PAPR。
- 校准与补偿：
- 定期校准I/Q不平衡、时钟偏差和温度漂移，使用自适应滤波算法补偿信道损伤。
- 自动化测试：
- 集成LabVIEW或Python脚本，实现EVM、ACLR等指标的自动化测量与报告生成。
