變頻器可以將輸入頻率轉換到更高或者更低的頻段，一般稱為上變頻或者下變頻;混頻器則可以將輸入信號與本振信號混頻，得到兩者的和或差，有時候也會有多個信號混合。這種功能讓變頻器和混頻器在射頻電路中不可或缺，它在通信系統、射頻電路設計和信號處理等領域中扮演著重要的角色。

與放大器一樣，對混頻器和變頻器執行的許多測量通常都是射頻測試，例如增益、增益平坦度、群時延、增益和相位壓縮和噪聲系數(SNR)。

圖 1.1 無源混頻器以及有源混頻器經典示例

測試原理

在表征組件或子系統如何降低經過器件信號的信噪比(SNR)時，用戶經常采用噪聲系數(NF)測量法(單位：dB)。造成SNR下降的原因可能是損耗、有源器件產生的額外噪聲或兩者共同作用。噪聲系數(或線性表示的噪聲因子)的定義為輸入SNR除以輸出SNR，它同樣適用于放大器和變頻器。如果放大器或變頻器處于理想狀態，那么輸出噪聲將等于輸入噪聲乘以器件增益，這樣在輸入端和輸出端會得到相同的SNR。

本案例中，客戶主要使用0.95-2.15GHz的變頻器，需要構建一個具有穩定SNR和誤碼率測量鏈路。基于這樣一個穩定的鏈路方案，來評價插入被測設備(變頻器、混頻器)后，對SNR和誤碼率惡化的量化測量。因此需要確定輸入SNR以及經過變頻器設備的輸出SNR。本案例將詳細講解如何利用RIGOL產品對變頻器噪聲系數進行測量，實現該測量需求。

圖 2.1 插入變頻器對 SNR 和誤碼率惡化的量化測量接線圖

與此同時還需要測量EVM，通過計算實際發射信號與理想無誤差基準信號之間的向量差來評估信號的誤差情況，從而全面衡量調制信號的幅度誤差和相位誤差。RIGOL的矢量信號分析應用軟件(VSA)可以在時域中解調被測器件的輸出信號。測試波形的載波經過了一定數量的符號和特定格式的調制，對于每個解調符號，軟件都要計算與理想符號的誤差幅度。再將該誤差歸一化到最外層符號的幅度或平均符號功率的平方根。然后使用均方根求和，合并所有的符號誤差。得到總體 EVM值。

在整個測試過程中還需要繼續誤碼率測試，來對解調數據和原始數據比對，得到準確的誤碼率值，來綜合評價該器件對誤碼率惡化的影響。

測試挑戰

1. 信號源：選擇合適的信號源進行測試，確保信號源的頻率范圍和功率符合測試要求。該信號源需要輸出特定調制信號，然后來進行加噪輸出。

2. 數據處理：輸出端對測試得到的數據進行適當的處理和分析，計算得到正確的噪聲系數值，并且實現對變頻器輸入端信號的解碼，進行誤碼率測試等。

3. 通用測量一般需要誤碼儀或者信號分析儀來實現，應用局限，成本較高。

解決方案

為了解決上述問題，RIGOL推出了以DSG836A和RSA5065N為核心產品的解決方案。該方案不僅可以滿足發射端信號調制和添加噪聲的需求，而且接收端的頻譜儀可以用來測試EVM、SNR、誤碼率以及變頻器增益等其他參數。

1. 輸入端信號生成DSG836A輸出頻率范圍9kHz-3.6GHz，輸出功率范圍-110dBm~+13dBm，可以生成多種調制信號，實現變頻器輸入端信號的生成。

圖 4.1 DSG836A 射頻信號源

Ultra IQ Station上位機則內置了多種數字調制模式，支持用戶通過上位機導入 0,1碼元數據，然后進行IQ調制，通過USB或者LAN連接把該信號下載到DSG IQ 系列信號源中;上位機還具有.mat文件導入功能，便于用戶通過matlab直接編碼調制生成復雜信號的IQ波表;通過該上位機的噪聲設置功能，準確添加噪聲，實現輸入端信號的SNR設置。

圖 4.2 DSG 調制類型

2. 輸出端信號測試

信號經過變頻器之后在輸出端通過RIGOL的RSA5065N來進行測試。

RSA5065N實時頻譜儀頻率范圍9kHz-6.5GHz，底噪低至-165dBm/Hz，可以實現微小噪聲的測量。同時機器可以選配VSA解調功能，對變頻器輸出的IQ調制信號進行精確測量，得到誤碼率，EVM等測量參數。

先對信號調制參數進行設置，選擇調制類型，碼元，碼率等參數，可以獲得星座圖、解調結果、頻譜跡線等測量結果。測量結果包括EVM，SNR等參數。

圖 4.3 QAM 信號解調

同時可以通過導入發射端的編碼數據，機器內部軟件通過對解碼數據和導入數據作對比，直接得到誤碼率結果，如下圖所示。

圖 4.4 信號誤碼率測試

接下來修改信號源輸出端信號的質量，通過DSG的上位機來加入噪聲，把變頻器插入電路，進行測試插入前后的對比。

圖 4.5 加噪后的 16QAM 信號

可以看到，在輸入端修改了輸入信號的質量，添加了噪聲，然后在輸出端明顯SNR變大。這樣就可以輕松測試輸出信號在不同的SNR下器件對其影響的準確量化。

3. 變頻器其他參數測試通過RSA5065N自帶的簡單矢網功能還可以測試變頻器增益、增益平坦度、群時延、增益和相位壓縮參數。

小結

通過RIGOL DSG836A和RSA5065N能快速的構建一個具有穩定SNR和誤碼率測量鏈路。基于這樣一個穩定的鏈路方案，來評價插入被測設備(變頻器、混頻器)后，對SNR和誤碼率惡化的量化測量。

儀器支持

RIGOL DSG800系列射頻信號源

DSG800系列射頻信號源提供了全面的調制解決方案，標配 AM/FM/?M，選配脈沖調制功能、脈沖序列發生器，并且DSG821A和DSG836A標配 I/Q調制功能，所有的調制都支持外部源和內部源。此外，為滿足生產線的應用需求，DSG800在設計和生產階段都經歷了苛刻的實驗驗證，以保證其高度的穩定性和可靠性。DSG800系列面板布局清晰、易于操作，可輸出穩定、精確、純凈的信號，且其具有體積小、重量輕的特點，是通信、計算機、儀器儀表、研發、教育、生產和維修等眾多領域的理想工具。

產品支持：

RIGOL DSG800系列

射頻信號源

產品特點：

■ 最高頻率1.5 GHz/2.1 GHz/3 GHz/3.6 GHz

■ 幅度精度典型值≤ 0.5 dB

■ 輸出功率-110 dBm至+20 dBm

■ 高信號純凈度，相位噪聲典型值< -112 dBc/Hz@20 kHz

■ 標配AM/FM/?M模擬調制

■ 選配脈沖調制，高達70 dB通斷比，選配脈沖序列發生器

一直以來，普源精電專注于電子設計、測試、生產、優化，提供為滿足客戶需求的廣泛解決方案及產品組合，并通過強化在硬件、算法及軟件方面的技術實力，緊密對接客戶需求和市場動態，持續探索提升產品應用的行業覆蓋性。

未來，公司將進一步聚焦客戶應用，圍繞通信、新能源、半導體等前沿科技賽道，加強高端產品和解決方案的部署，形成從技術到產品、從時域到頻域、從通信到新能源半導體的全方位解決能力，為客戶解決測試挑戰和創造核心價值。