2. 信号与调制基础

在矢量信号源调制激励工程中，所有“看起来复杂”的调制波形，最终都可以拆解为几个基础概念：基带信号如何描述信息、载波如何承载信息、频谱如何展示能量分布、带宽如何约束通道、功率如何度量强弱，以及复包络如何把射频载波与基带处理统一起来。理解这些概念，是后续配置调制参数、分析EVM、排查频谱异常的前提。

一、基带信号与载波：信息与运输工具

基带信号是未经过载波搬移的原始电信号，它直接携带信息。数字基带信号通常表现为符号序列，例如QPSK的I/Q两路电平、16QAM的多电平幅度组合。基带信号的关键参数包括符号率、码元电平、脉冲成形滤波器（如根升余弦）和滚降系数。符号率决定信息速率，脉冲成形决定频谱形状。

载波是高频正弦波，通常表示为 c(t)=A·cos(2πfct+φ)。它本身不携带信息，但通过幅度、频率或相位的变化，把基带信息“搬运”到射频频段。矢量信号源的核心任务，就是让基带I/Q数据与载波保持严格的幅度和相位关系，从而生成可被接收机正确解调的调制信号。

二、频谱、带宽与功率：从时域到频域

频谱是信号在频域上的能量分布。对调制信号而言，频谱不是一根单线，而是以载波频率为中心、向两侧展开的连续谱。频谱形状由基带脉冲成形、符号率、调制阶数和滤波器共同决定。带宽则是频谱中主要能量所占的频率范围，常见定义有：占用带宽（99%功率）、3dB带宽、信道带宽和必要带宽。

功率描述信号强弱，常用单位有W、mW、dBm。在矢量信号源中，输出功率、通道功率、邻道功率比（ACPR）和EVM都与功率密切相关。功率过低会导致信噪比恶化，功率过高则可能压缩功放、产生非线性失真和频谱再生。

三、dB与线性单位：工程计算的通用语言

射频工程中，功率动态范围极大，从nW到kW跨越多个数量级。直接用线性单位计算乘除非常不便，因此引入dB。dB把乘除关系转换为加减关系，使链路预算、增益、损耗和功率合成变得直观。

功率比：dB = 10·log10(P2/P1)
电压比：dB = 20·log10(V2/V1)
绝对功率：dBm = 10·log10(P/1mW)
例：1 mW = 0 dBm
    10 mW = 10 dBm
    0.1 mW = -10 dBm
    2倍功率 ≈ +3 dB
    10倍功率 = +10 dB

需要特别注意：dBm是绝对功率单位，dB是相对比值单位。两者不能直接相加为“dBm+dBm”，但可以“dBm+dB”得到新的dBm。例如0 dBm经过10 dB增益后为10 dBm；经过3 dB损耗后为-3 dBm。在矢量信号源设置中，输出功率、衰减器、线缆损耗和放大器增益都应以dB体系统一核算。

四、复包络表示：把射频问题搬到基带处理

复包络表示是矢量信号源与矢量信号分析中的核心数学工具。一个窄带调制信号可以写成：

s(t) = Re{ g(t)·e^(j2πf_c t) }
其中：
g(t) = I(t) + jQ(t)
g(t) 为复包络，I(t)为同相分量，Q(t)为正交分量
f_c 为载波频率

复包络把载波频率从信号表达中“剥离”出来，只保留幅度和相位信息。这样，工程师可以在基带域完成滤波、调制、损伤注入和EVM分析，而不必每次都处理GHz级载波。矢量信号源内部正是先生成I/Q复包络，再通过正交调制器搬移到射频。复包络的幅度对应信号包络，相位对应载波相位偏移，I/Q不平衡、本振泄漏和相位噪声都可以在复包络域中建模和分析。

五、典型场景：从参数设置到问题定位

假设需要生成一个符号率10 Msym/s、滚降系数0.35、载波2.4 GHz、输出功率-10 dBm的QPSK信号。首先，基带符号率决定主瓣宽度约为10 MHz，加上滚降后占用带宽约为13.5 MHz。其次，载波频率决定信号中心位置。再次，输出功率-10 dBm需要结合线缆损耗和衰减器设置进行核算。若发现频谱左右不对称，应检查I/Q增益和相位平衡；若发现中心载波泄漏，应检查直流偏置；若发现EVM恶化，应检查相位噪声、非线性压缩和滤波器带内波动。

六、复盘要点

• 基带信号决定信息内容与频谱形状，载波决定频段位置。
• 频谱是频域能量分布，带宽是主要能量所占范围，二者共同决定信道兼容性。
• 功率用dBm表示绝对值，用dB表示相对比值，链路预算中统一用dB加减。
• 复包络g(t)=I(t)+jQ(t)把射频问题转化为基带问题，是矢量调制与解调的核心表示。
• 遇到调制质量问题时，按“基带参数→载波质量→频谱带宽→功率电平→复包络损伤”的顺序逐层排查。