在信号发生器扫频测试中，干扰可能来自内部电路、外部电磁环境或测试系统耦合，导致测量结果失真或误判。避免干扰需从硬件隔离、参数优化、屏蔽与接地、软件滤波及系统设计五个层面综合处理。以下是具体方法与案例：
一、硬件隔离：减少内部与外部耦合
1. 信号路径隔离
- 问题：信号发生器输出端与被测设备（DUT）之间通过电缆传输时，可能因阻抗不匹配或电缆辐射产生干扰。
- 解决方案：
- 使用隔离放大器：在信号发生器与DUT之间插入隔离放大器（如Mini-Circuits ZFL-500+），阻断共模干扰。
- 案例：测试敏感接收机时，通过隔离放大器将共模抑制比（CMRR）从40dB提升至80dB，干扰信号幅度降低10倍。
- 选择低损耗电缆：使用低损耗同轴电缆（如RG-402，衰减≤0.5dB/m@10GHz），减少信号衰减和辐射。
2. 电源隔离
- 问题：信号发生器与DUT共用电源时，电源噪声可能通过地线耦合。
- 解决方案：
- 独立线性电源：为信号发生器提供独立线性电源（如Keysight E3631A），替代开关电源以降低纹波（纹波≤1mV）。
- 案例：测试低噪声放大器（LNA）时，改用线性电源后，输出噪声从-120dBm降至-140dBm。
- 电源滤波器：在电源输入端添加EMI滤波器（如Schaffner FN2010），抑制高频噪声（插入损耗≥30dB@100MHz）。
3. 接口隔离
- 问题：GPIB/LAN/USB控制接口可能引入数字噪声。
- 解决方案：
- 光耦隔离：使用带光耦隔离的GPIB转USB适配器（如NI GPIB-USB-HS+），隔离数字地与模拟地。
- 案例：通过光耦隔离后，控制接口噪声从50mV降至5mV，对模拟信号的影响可忽略。
二、参数优化：降低扫频过程中的干扰风险
1. 扫频步进与驻留时间
- 问题：步进过小或驻留时间过长可能导致信号发生器与DUT之间产生动态交互干扰（如振荡）。
- 解决方案：
- 动态步进调整：在谐振点附近增大步进（如从10kHz增至100kHz），避免长时间停留引发振荡。
- 案例：测试SAW滤波器时，通过动态步进将振荡概率从30%降至5%。
- 最短驻留时间：根据信号发生器稳定时间（如Keysight N5183B为3ms）设置驻留时间≥10ms，确保信号稳定。
2. 输出功率控制
- 问题：输出功率过高可能导致DUT饱和或非线性失真，功率过低则信噪比（SNR）不足。
- 解决方案：
- 自动电平控制（ALC）：启用信号发生器的ALC功能，将输出功率波动控制在±0.1dB内。
- 案例：测试功率放大器（PA）时，通过ALC将PA输入功率波动从±1dB降至±0.05dB，避免增益压缩。
- 功率渐变扫描：从低功率（如-30dBm）逐步增加至目标功率，观察DUT响应变化。
3. 调制与杂散抑制
- 问题：信号发生器自身的杂散或谐波可能干扰DUT。
- 解决方案：
- 关闭非必要调制：扫频测试时禁用AM/FM/PM调制，减少边带干扰。
- 杂散抑制优化：选择杂散性能优异的信号发生器（如R&S SMW200A，杂散≤-70dBc@10GHz）。
- 案例：测试5G NR设备时，通过杂散抑制将带外干扰从-50dBc降至-75dBc，满足3GPP标准。
三、屏蔽与接地：阻断外部电磁干扰
1. 屏蔽箱使用
- 问题：外部电磁场（如手机、Wi-Fi路由器）可能耦合到测试链路中。
- 解决方案：
- 金属屏蔽箱：将DUT和部分测试电缆放入屏蔽箱（如ETS Lindgren 3164），屏蔽效能≥100dB@1GHz。
- 案例：测试蓝牙模块时，通过屏蔽箱将外部干扰从-60dBm降至-120dBm，误触发率从20%降至0%。
- 光纤传输：对超敏感测试，使用光纤替代同轴电缆传输信号（如Thorlabs PAF-X-2-PC），彻底隔离电磁干扰。
2. 接地优化
- 问题：多点接地或地环路可能引入低频干扰（如50Hz工频）。
- 解决方案：
- 单点接地：将信号发生器、DUT和频谱分析仪的地线汇聚到一点（如接地棒），避免地环路。
- 案例：测试低频传感器时，通过单点接地将工频干扰从-40dBm降至-90dBm。
- 接地电阻控制：确保接地电阻≤0.1Ω（使用接地电阻测试仪如Fluke 1625-2）。
四、软件滤波与数据处理：抑制干扰噪声
1. 数字滤波
- 问题：扫频数据中可能包含高频噪声或脉冲干扰。
- 解决方案：
- 移动平均滤波：对扫频结果进行滑动平均（窗口大小=10点），降低高频噪声（如从±0.5dB降至±0.1dB）。
- 中值滤波：对脉冲干扰（如开关电源噪声）使用中值滤波（窗口大小=3点），有效抑制尖峰。
- 案例：测试天线S参数时，通过中值滤波将脉冲干扰引起的测量误差从±0.3dB降至±0.05dB。
2. 频域分析
- 问题：时域干扰可能掩盖频域特征（如谐波或杂散）。
- 解决方案：
- FFT变换：对扫频数据进行FFT分析，识别干扰频点（如电源谐波在100Hz、200Hz）。
- 加窗处理：使用汉宁窗或平顶窗减少频谱泄漏（如主瓣宽度从200kHz降至100kHz）。
- 案例：测试开关电源EMI时，通过FFT发现150kHz谐波干扰，通过滤波器将其抑制至-60dBc。
五、系统设计：预防干扰的顶层规划
1. 测试环境布局
- 问题：测试台面杂乱可能导致电缆交叉或设备相互干扰。
- 解决方案：
- 分区布局：将信号发生器、DUT、电源和频谱分析仪分区放置，间距≥50cm。
- 电缆管理：使用电缆支架或绑带固定电缆，避免交叉（交叉角≥90°以减少耦合）。
- 案例：通过分区布局和电缆管理，将测试台面互耦干扰从-30dBm降至-70dBm。
2. 预测试校准
- 问题：系统自身误差（如电缆损耗、连接器损耗）可能被误认为干扰。
- 解决方案：
- 开路/短路/负载校准：使用矢量网络分析仪（VNA）对测试系统进行校准（如Keysight E5071C的SOLT校准），消除系统误差。
- 案例：校准后，测试电缆损耗从±0.5dB降至±0.02dB，干扰判断更准确。
3. 干扰源排查
- 问题：未知干扰源可能导致测试失败。
- 解决方案：
- 近场探头扫描：使用近场探头（如Fischer Custom Communications F-65）定位干扰源（如开关电源变压器）。
- 频谱监测：在扫频前用频谱分析仪监测测试频段，确认无强干扰信号（如Wi-Fi信道占用率<10%）。
- 案例：通过近场探头发现测试台面下方手机充电器的100kHz开关噪声，更换充电器后干扰消失。
六、典型干扰场景与解决方案
七、选型与配置建议
- 信号发生器选型：
- 低杂散型号：R&S SMW200A（杂散≤-70dBc@10GHz）、Keysight N5183B（杂散≤-65dBc@6GHz）。
- 高隔离度型号：Anritsu MG3694C（输出隔离度≥60dB@10GHz）。
- 配套设备：
- 屏蔽箱：ETS Lindgren 3164（屏蔽效能≥100dB@1GHz）、Laird Technologies SFC-6。
- 隔离放大器：Mini-Circuits ZFL-500+（隔离度≥80dB@1GHz）、Analog Devices AD8476。
- 软件工具：
- 滤波库：MATLAB Signal Processing Toolbox、Python SciPy.signal。
- 频谱分析：Keysight 89600 VSA软件、Tektronix RSA5000系列实时频谱分析仪。
八、常见误区与规避建议
- 误区1：忽视电缆选择导致辐射干扰。
- 规避：根据频率选择电缆（如<6GHz用RG-402，>6GHz用0.047英寸半刚电缆），并控制电缆长度（≤1m）。
- 误区2：未校准系统误差误判为干扰。
- 规避：每次测试前进行SOLT校准，并定期检查校准件精度（如使用Keysight 85052D 3.5mm校准件）。
- 误区3：过度依赖软件滤波掩盖真实问题。
- 规避：先通过硬件隔离和参数优化减少干扰，再使用软件滤波处理剩余噪声。
通过系统化的硬件隔离、参数优化、屏蔽接地、软件滤波及系统设计，可显著降低信号发生器扫频测试中的干扰，确保测量结果的准确性和可靠性。实际测试中需结合具体场景（如生产测试、研发验证、计量校准）灵活调整策略。
