諧波測試的一點(diǎn)新 “發(fā)現(xiàn)”

Test Card

今天跟大家聊聊射頻測試的一個(gè)老話題——諧波測試，之所以選擇這個(gè)，是因?yàn)樽罱e暇思考時(shí)，有了一些與之前不同的想法。

通常在使用頻譜儀測試諧波時(shí)，總是會(huì)想到饋入頻譜儀的主頻信號(hào)不能太強(qiáng)，不能讓頻譜儀自身產(chǎn)生明顯的諧波而干擾測試結(jié)果。

這個(gè)思路是沒有問題的，所以常常推薦先將主頻信號(hào)衰減一些再饋入頻譜儀，可以使用衰減器，但是更好的方法是使用濾波器或陷波器。

對(duì)于頻譜儀而言，只有主頻信號(hào)和諧波同時(shí)“出現(xiàn)”在頻譜儀的輸入端時(shí)，頻譜儀產(chǎn)生的諧波才會(huì)干擾測試。如果主頻信號(hào)與諧波并不是同時(shí)“出現(xiàn)”，那么頻譜儀產(chǎn)生的諧波還會(huì)不會(huì)干擾正常的諧波測試呢？

之前的文章講到，頻譜儀的接收鏈路中，在混頻器之前是存在預(yù)選濾波器的，其作用是保證掃頻式頻譜儀能夠判定信號(hào)真實(shí)的位置。預(yù)選器通常選用低通濾波器和可調(diào)帶通濾波器，高頻頻譜儀往往二者都有。具體選擇低通還是帶通濾波器，與IF頻率的高低有關(guān)，具體可參考文章 “為什么頻譜儀需要預(yù)選器？”。

如果主頻信號(hào)和諧波都落在低通預(yù)選器內(nèi)，這意味著信號(hào)本身的諧波與頻譜儀產(chǎn)生的諧波是同時(shí)存在的，如圖1所示，頻譜儀測得的諧波是二者疊加后的總諧波，勢必會(huì)干擾測試結(jié)果。兩個(gè)諧波分量是相參的，具體相位關(guān)系與非線性效應(yīng)相關(guān)，但大多數(shù)情況下表現(xiàn)為諧波結(jié)果偏大。

圖1. 主頻/諧波均落入LPF帶內(nèi)，SA諧波將干擾測試

如果主頻信號(hào)落入低通預(yù)選器帶內(nèi)，而諧波在帶外，諧波的測試將會(huì)用到可調(diào)帶通預(yù)選器，此時(shí)帶通預(yù)選器將濾除主頻信號(hào)，這意味著信號(hào)的諧波和頻譜儀產(chǎn)生的諧波不是同時(shí)存在的。此時(shí)，只要主頻信號(hào)強(qiáng)度在頻譜儀允許的范圍之內(nèi)，即使不抑制主頻信號(hào)，依然可以準(zhǔn)確測試諧波。

圖2. 只有主頻落入LPF帶內(nèi)，SA諧波對(duì)測試無影響

如果主頻信號(hào)和諧波均在低通預(yù)選器帶外，類似于上一種情況，因測試諧波時(shí)，帶通預(yù)選器對(duì)主頻信號(hào)進(jìn)行了抑制，所以即使不抑制主頻信號(hào)，也可以準(zhǔn)確測試諧波。

圖3. 主頻/諧波均在LPF帶外，SA諧波對(duì)測試無影響

根據(jù)以上分析，不是所有的諧波測試都需要將主頻信號(hào)抑制掉，對(duì)于圖2和圖3所示的情況，并不需要外部濾波器或陷波器抑制主頻，但要保證饋入頻譜儀的主頻信號(hào)強(qiáng)度在安全范圍之內(nèi)。

十幾年前，移動(dòng)通信正處于2G/3G時(shí)代，載頻基本都在2GHz以內(nèi)，2次諧波位于4GHz以內(nèi)，那個(gè)時(shí)代的頻譜儀，低通預(yù)選器的截止頻率也在4GHz左右，對(duì)于這樣的諧波測試場景，必須要抑制主頻，才能準(zhǔn)確完成諧波測試。

諧波測試時(shí)，使用外部濾波器或陷波器抑制主頻肯定是沒問題的，但當(dāng)沒有這些附件時(shí)，用戶可以咨詢儀表廠家關(guān)于頻譜儀的低通預(yù)選器頻率范圍，以判斷諧波測試時(shí)是否需要抑制主頻。