判断信号发生器输出信号的质量需从多个维度进行综合评估，包括频率/幅度精度、失真度、相位噪声、频谱纯度、建立时间与稳定性等。以下是详细的判断方法及关键指标：
一、频率精度与稳定性
核心指标：频率准确度、频率分辨率、频率切换速度、老化率。
测试方法：
- 使用高精度频率计（如Keysight 53230A）直接测量输出信号频率，与信号发生器设置值对比，计算误差。
- 示例：设置信号发生器输出10MHz，频率计显示10.000001MHz，则频率准确度为±1ppm。
- 长期稳定性测试：连续运行24小时以上，观察频率漂移（如每小时漂移<0.1ppm为优秀）。
- 温度影响测试：在-10℃至50℃范围内变化环境温度，记录频率变化（优质信号发生器温度系数应<0.01ppm/℃）。
判断标准：
- 通用信号发生器：频率准确度≤±50ppm（如普通函数发生器）。
- 高精度信号发生器：频率准确度≤±0.1ppm（如Keysight 33600A系列）。
- 通信测试用信号发生器：需满足3GPP等标准对频率稳定性的要求（如LTE测试要求±0.01ppm）。
二、幅度精度与平坦度
核心指标：幅度准确度、幅度平坦度、输出阻抗匹配。
测试方法：
- 使用功率计（如R&S NRP-Z81）测量输出信号功率，与设置值对比。
- 示例：设置输出功率0dBm，功率计显示-0.2dBm，则幅度准确度为±0.2dB。
- 频段内平坦度测试：在信号发生器工作频段内（如1MHz至1GHz），每隔10%频点测量幅度，计算最大偏差。
- 阻抗匹配测试：通过矢量网络分析仪（VNA）测量输出端反射系数（S11），确保|S11|<-10dB（即VSWR<1.5:1）。
判断标准：
- 通用信号发生器：幅度准确度≤±1dB，平坦度≤±1dB。
- 高精度信号发生器：幅度准确度≤±0.1dB，平坦度≤±0.2dB（如Keysight 81160A脉冲函数发生器）。
- 射频信号发生器：需满足SDR（软件定义无线电）等应用对幅度动态范围的要求（如≥90dB）。
三、失真度（THD）
核心指标：总谐波失真（THD）、互调失真（IMD）。
测试方法：
- THD测试：
- 优质信号发生器THD应≤0.1%（如1kHz正弦波输出时）。
- IMD测试：
- 输入双音信号（如1MHz和1.1MHz），测量三阶互调产物（2×1MHz - 1.1MHz = 0.9MHz）幅度。
- IMD应≤-60dBc（即互调产物比主信号低60dB）。
判断标准：
- 音频信号发生器：THD≤0.01%（如Audio Precision APx515）。
- 射频信号发生器：IMD≤-70dBc（如Keysight E8257D PSG模拟信号发生器）。
- 通信测试用信号发生器：需满足3GPP对EVM（误差矢量幅度）的要求（如5G NR测试要求EVM≤1.5%）。
四、相位噪声
核心指标：单边带相位噪声（SSB PN）、积分相位噪声。
测试方法：
- 使用相位噪声测试仪（如R&S FSWP）或频谱分析仪的相位噪声测量功能。
- 测量载波频率偏移1kHz、10kHz、100kHz处的相位噪声（单位：dBc/Hz）。
- 示例：10MHz载波在1kHz偏移处相位噪声为-120dBc/Hz。
- 阿伦方差测试：通过长时间频率测量计算阿伦方差，评估短期频率稳定性。
判断标准：
- 通用信号发生器：1kHz偏移处相位噪声≤-100dBc/Hz。
- 高精度信号发生器：1kHz偏移处相位噪声≤-140dBc/Hz（如Keysight 81150A脉冲函数发生器）。
- 原子钟信号发生器：相位噪声可低至-170dBc/Hz（如Microsemi 5071A铯钟）。
五、频谱纯度
核心指标：杂散信号抑制、宽带噪声、子载波泄漏。
测试方法：
- 杂散测试：
- 使用频谱分析仪扫描信号发生器输出频谱，观察基波外其他频点的杂散信号幅度。
- 杂散抑制应≥60dBc（即杂散信号比主信号低60dB）。
- 宽带噪声测试：
- 测量信号带宽外（如±5MHz）的噪声功率密度（单位：dBm/Hz）。
- 优质信号发生器宽带噪声应≤-150dBm/Hz。
判断标准：
- 射频信号发生器：杂散抑制≥70dBc（如Keysight MXG X系列）。
- 通信测试用信号发生器：需满足3GPP对ACLR（邻道泄漏比）的要求（如LTE测试要求ACLR≥45dB）。
六、建立时间与稳定性
核心指标：频率/幅度建立时间、过冲/下冲、抖动。
测试方法：
- 建立时间测试：
- 使用示波器（如Keysight DSOX1204G）捕捉信号发生器频率或幅度切换时的过渡过程。
- 测量从触发到信号稳定在±1%误差范围内的时间（如频率从1MHz切换到10MHz的建立时间≤10μs）。
- 抖动测试：
- 通过眼图分析仪或时间间隔分析仪测量输出信号的周期抖动（Tj）和峰峰值抖动（PpK）。
- 优质信号发生器Tj应≤100fs（如Keysight 81160A脉冲函数发生器）。
判断标准：
- 脉冲信号发生器：上升时间≤1ns，过冲≤10%。
- 高速通信测试用信号发生器：抖动≤50fs（如56G PAM4信号测试要求）。
七、综合判断与选型建议
- 根据应用场景选择指标权重：
- 音频测试：优先关注THD、幅度平坦度。
- 射频通信测试：重点测试相位噪声、杂散抑制、EVM。
- 高速数字测试：需评估建立时间、抖动、眼图质量。
- 参考行业标准：
- 音频：IEC 61606（动态范围测试）。
- 射频：3GPP TS 36.141（LTE基站测试）。
- 通用：IEEE 1057（数字信号发生器校准）。
- 品牌与型号推荐：
- 高精度音频：Audio Precision APx515（THD≤0.0001%）。
- 通用射频：Keysight MXG X系列（相位噪声≤-140dBc/Hz）。
- 高速数字：Tektronix AWG70000B系列（建立时间≤500ps）。
八、测试注意事项
- 校准设备：测试前对频率计、功率计、频谱仪进行校准，确保测量准确性。
- 屏蔽环境：在屏蔽室内测试，避免环境噪声干扰（如手机、Wi-Fi信号）。
- 负载匹配：信号发生器输出端需连接50Ω负载（如频谱仪输入端），避免反射导致失真。
- 预热时间：信号发生器通电后预热30分钟以上，待温度稳定后再测试。
通过系统测试上述指标，可全面评估信号发生器输出信号的质量，并根据实际需求选择合适的设备。
