2. 信号生成与发射机测试

发射机测试的核心，是回答一个问题：发射机输出的信号，与它“应该输出”的理想信号相比，差在哪里、差多少。矢量信号发生器（VSG）正是提供这个“应该输出”基准的设备，而 EVM、ACLR、功率与频率误差则是量化“差多少”的四把尺子。理解 VSG 的生成机理，才能理解这些指标为什么这样定义、又该如何测量。

一、矢量信号发生器的信号生成链

VSG 并非直接“产生”一个调制信号，而是把数字基带、模拟上变频和射频输出三段串起来。以生成一个 5G NR 100 MHz 带宽、256QAM 的测试信号为例，其内部链路可拆为：

• 基带信号处理：根据标准（如 3GPP TS 38.141）生成星座映射后的 I/Q 样点，完成脉冲成形（如根升余弦或 NR 的频谱成形）、加窗与削峰（CFR）。
• 数字上变频与 DAC：把基带 I/Q 搬移到中频，经数模转换输出模拟 I/Q。DAC 的量化位数、采样率直接决定底噪与镜像抑制能力。
• I/Q 调制器：用正交本振把 I/Q 搬移到射频。此处 I/Q 增益不平衡、正交相位误差、本振泄漏是 EVM 恶化的主要来源。
• 射频链路：滤波、放大、衰减，最终由输出端口送到被测件（DUT）。

这条链上每一环都会引入误差，而这些误差最终都会体现在 EVM 上。因此，VSG 自身的 EVM 残余（residual EVM）必须显著优于被测发射机的指标要求，通常要求低 10 dB 以上，否则测量结果无法区分“被测件差”还是“信号源差”。

二、EVM：调制质量的综合度量

EVM（Error Vector Magnitude）定义为实际星座点与理想星座点之间误差矢量的均方根值，与参考信号平均功率之比，通常以百分比或 dB 表示：

EVM_rms = sqrt( Σ|S_meas(k) − S_ideal(k)|² / Σ|S_ideal(k)|² ) × 100%

测量时，分析仪先对捕获信号做同步（时间、频率、相位对齐），再解调判决得到理想星座点，最后逐点计算误差矢量。以 256QAM 为例，若测得 EVM 为 1.8%，而标准要求 ≤ 3.5%，则判定合格；若为 4.2%，则不合格。EVM 对 256QAM 尤其敏感，因为高阶调制星座点间距小，同样的绝对误差会带来更大的相对误差。

EVM 的恶化来源可分解为：I/Q 增益不平衡、正交相位误差、本振相位噪声、非线性压缩、DAC 量化噪声。实际调试中，若 EVM 在低功率时正常、高功率时恶化，通常指向功放非线性；若 EVM 随频率偏移增大而恶化，则指向相位噪声。

三、ACLR：邻道泄漏比

ACLR（Adjacent Channel Leakage Ratio）衡量发射信号泄漏到相邻信道的功率与主信道功率之比，是频谱模板合规性的关键指标。测量方法为：在主信道积分功率 P_main，在相邻信道（如 ±1 信道、±2 信道）积分功率 P_adj，则：

ACLR = 10·log10(P_main / P_adj)  [dB]

以 5G NR 100 MHz 带宽为例，通常要求 ACLR ≤ −45 dB（基站）或 ≤ −30 dB（终端）。ACLR 主要由功放的非线性（三阶交调）和基带削峰策略决定。若 ACLR 不达标，可先降低输出功率 1～2 dB 观察是否改善，若改善明显则说明功放接近压缩点；若改善不明显，则需检查基带滤波与 CFR 配置。

四、功率与频率误差

功率误差包括绝对功率误差和相对功率误差。绝对功率误差是发射机实际输出功率与标称功率之差，通常要求 ±2 dB 以内；相对功率误差用于功率控制场景，如 LTE 的功率控制步进精度。测量时需注意参考点定义：是天线端口还是传导端口，是否包含线缆损耗。

频率误差是实际载波频率与标称频率之差，通常以 ppm 表示。例如标称 3.5 GHz，测得 3.5000175 GHz，则误差为 5 ppb（0.005 ppm）。频率误差主要来自本振参考时钟的精度与温漂。测量时需在信号稳定后取平均，避免瞬态跳变影响。

五、测试连接与结果判读

典型发射机测试连接为：VSG 输出参考信号（或被测件自身发射），经衰减器/耦合器接入矢量信号分析仪（VSA）。若测被测件发射，则 VSG 仅提供参考时钟或触发；若测接收机，则 VSG 提供激励。以发射机测试为例，DUT 输出经 30 dB 衰减器接入 VSA，VSA 设置中心频率、分析带宽、参考电平后捕获信号，依次解算 EVM、ACLR、功率、频率误差。

判读时需注意：EVM 应在多个时隙/子帧上取平均；ACLR 应区分 ±1 和 ±2 信道；功率误差需扣除线缆与衰减器损耗；频率误差应在信号稳定后测量。若某项指标临界，应重复测量 3～5 次取最差值，避免单次偶然结果误判。