一文读懂射频信号源

在现代电子技术领域，射频信号源是一类极为重要的设备，广泛应用于无线通信、雷达、电子对抗、卫星导航等诸多关键领域，射频信号源能够产生各种特定频率、幅度和调制方式的射频信号，为电子系统的测试、研发与生产提供不可或缺的激励信号，是保障这些系统性能的关键角色。

今天，我们一起来学习一下信号源的相关知识。

No.1  射频信号源的工作原理

 图1 射频信号源的基本框图

基准模块提供稳定的基准频率，作为整个信号源的频率参考，直接影响输出信号的频率精度和准确度。

基准频率通常由恒温晶体振荡器（OCXO），温补晶体振荡器（TCXO）或者外部参考输入接口提供，其中恒温晶体振荡器（OCXO）高精度场景下使用，温度稳定性极高（如 ±0.01ppm/℃）；温补晶体振荡器（TCXO）适用于中精度场景，通过温度补偿电路稳定频率；外部参考输入接口可接入更高精度的外部基准（如原子钟），进一步提升频率稳定性。

频率合成模块将基准模块产生的基准频率，通过一系列处理，生成所需的射频频率，其频率范围也就是信号源的频率范围。

频率合成模块通常有锁相环PLL，直接数字合成DDS，倍频器/分频器和混频器等组成。其中锁相环（PLL）由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）、压控振荡器（VCO）组成。通过比较基准频率与 VCO 输出的分频信号，调整 VCO 频率，使其稳定在目标值（实现高精度频率输出）。

图2 锁相环PLL基本原理

直接数字合成（DDS）基于数字信号处理，通过相位累加器、波形 ROM、数模转换器（DAC）生成低频信号，再经混频 / 倍频提升至射频频段，优势是频率切换速度快、分辨率高。

倍频器 / 分频器对 PLL 或 DDS 输出的信号进行整数倍频 / 分频，扩展频率覆盖范围。

混频器将两个不同频率的信号混合，生成和频或差频信号（用于跨频段频率合成）。

信号调制模块对射频载波信号进行调制（如幅度AM、频率FM、相位调制PM），模拟实际通信或雷达信号。核心组件包括调制器（模拟或数字）、基带信号发生器（用于提供调制波形，如正弦波、方波、脉冲、任意波形）。

除此之外，在射频信号输出之前，还需经过幅度控制模块和滤波模块对信号幅度进行控制和滤波，保证输出射频信号的稳定度和纯度。

实际信号源的结构要复杂的多，图3 是是德科技最新射频信号源的功能框图，框图的最左侧是信号源的各种输入源信号，包括预加载数据，内部调制数据，实时符号编码，数字IQ信号和模拟IQ信号等，之后进入基带处理单元，包括ADC，FCP，IVM，函数发生器，预存数据等功能；接下来进行数字IQ调制和数模转换；最后进入射频上变频和输出。

图3 基于数字 IQ 调制的射频信号源功能框图

No.2  射频信号源的应用

射频信号源的应用极为广泛，无线通信，雷达，卫星导航，电子对抗，科研等领域都发挥着非常重要的作用。

2.1 无线通信

在无线通信系统的研发、生产和测试过程中，射频信号源是必不可少的工具。例如，在5G通信技术的研发中，射频工程师需要使用射频信号源来模拟各种复杂的5G信号，对5G基站、终端设备的性能进行全面测试，包括信号的传输质量、抗干扰能力、调制解调性能等，以确保设备符合5G通信标准，能够在实际应用中稳定可靠地工作 。

另外在手机、基站等无线通信设备的生产线上，射频信号源用于对设备进行校准和性能检测，保证每一台产品的质量和性能达标 。

2.2 雷达

雷达系统通过发射射频信号并接收目标反射的回波来实现目标的检测、定位和跟踪。射频信号源为雷达系统提供高精度、高稳定度的发射信号，其性能直接影响雷达的探测距离、分辨率和测量精度等关键指标 。例如，在军事雷达中，需要射频信号源产生高功率、高频率的脉冲信号，以实现对远距离目标的快速探测和精确跟踪；在民用雷达领域，如气象雷达、交通雷达等，射频信号源同样发挥着重要作用，为气象监测、交通流量检测等提供准确的数据支持 。

2.3  电子对抗

在电子对抗中，射频信号源用于产生各种干扰信号，对敌方的通信、雷达等电子系统进行干扰和破坏，以达到削弱或摧毁敌方电子设备效能的目的 。通过模拟敌方信号的特征，射频信号源可以制造虚假目标，误导敌方雷达的探测和跟踪；或者产生强大的干扰信号，使敌方通信链路中断、雷达无法 正常工作 。

2.4 卫星导航

卫星导航系统依靠卫星发射的射频信号来确定用户的位置、速度和时间信息。射频信号源在卫星导航系统的地面测试和验证中扮演着重要角色，用于模拟卫星信号，对导航接收机的性能进行测试和评估，确保导航接收机能够准确地接收和解析卫星信号，为用户提供可靠的导航服务 。

2.5 科研教育

在科研和教育机构中，射频信号源是开展射频电路设计、通信原理研究、微波技术实验等教学和科研活动的重要实验设备。学生和科研人员可以利用射频信号源来验证理论知识，进行电路设计和实验验证，探索新的通信技术和微波应用，培养实践能力和创新思维 。

No.3 是德科技最新高性能信号源

射频信号源作为射频测试中必备的关键仪器，目前市面上有很多款可供选择，比如 keysight N5166B，N5171，N5181B，R&S SMBV100B，R&S SGT100A，Anritsu MG3710E，国产信号源有思仪1465，鼎阳 SSG6082A等。但是随着不断增长的技术挑战，对射频信号源的要求越来越高，多端口，宽带宽，高谐波等需求不断涌现。射频学堂观察到是德科技最新推出了AP5000系列射频信号源，其性能指标有了新的突破。

AP5001A/02A 是模拟源，主打轻便和性价比，是德科技首次把高性能信号源做到几千美金的级别。AP5001A覆盖射频频段，频率范围可达9 kHz至2 GHz、4 GHz或6.1 GHz；AP5002A则覆盖微波频段，频率范围为9 kHz至12 GHz、20 GHz或26 GHz 。

图4，  AP5002A 信号源

AP5001A/02A信号源的主要技术特点

该系列产品设计紧凑、体积小巧、便于携带，无论是在实验室环境下进行精密测试，还是在生产线上进行大规模测试，亦或是在野外等外场环境中进行设备调试和信号测试，都能轻松应对 。

AP5041A/42A是矢量信号源，矢量信号源具有内置的 I/Q 调制器，可以实现QPSK和1024QAM 等复杂调制制式的上变频转换。与 IQ 基带信号发生器结合使用时，矢量信号发生器可以在系统支持的信息带宽内仿真和发送几乎所有信号。

图5， AP5042A 矢量信号源

AP5041A/42A等是德科技新产品均采用最新DDS数字上变频架构，提供出色的超快速连续波（CW）扫频、线性调频、脉冲内调制、跳频和脉冲整形，同时具有非常低的相位噪声。 高性能内部 I/Q 调制器不仅能为每个通道提供定制的调制波形，还支持航空电子调制等专用调制方案。 每路输出都可以通过单独编程设置频率、功率、相位和调制方案，并且输出具有相位相干特性和出色的相位稳定度。

图6，传统架构和DDS数字上变频架构图