谐波失真怎么测?使用Rigol频谱仪来测量谐波失真
测试那些事儿 2022-09-26

今天有个同事拿了来频谱仪和一台任意波形发生器问我谐波失真怎么测?就想着以此为内容写一期。

 

什么是谐波?

当使用一个大信号加载到类似放大器一类的产品中,器件的非线性参数影响会变的非常大,于是就产生了一个新的指标:谐波失真。大信号导致的一个比较明显的现象就是在输入频率的倍频处产生谐波,这个很容易产生,比如拿一台讯号源将输出信号接到频谱分析仪,把信号源的功率略微设置大一点,比如10dBm,在频谱分析仪上可以明显看出在其输入频率的倍频处产生了谐波。


下图中我设置的是一个1.5GHz的基频,通过频谱仪的光标表功能可以看出在3GHz、4.5GHz的整倍数上产生了谐波,也可以叫Harmonic。

谐波可以用输出功率,或者输出功率与基波的比值来描述,常用的单位是dBc(与载波相比的功率)。谐波分为二次谐波和三次谐波等等,总之是在基频的整倍数上。对于大多数器件来说,谐波的功率是随着基波的功率增长而增长的(单位是dB)。增长速度与谐波次数成正比。但是这个增长不是无限的,实际上谐波功率一样会饱和,并且永远不会超出输出功率。

 

我们一般使用频谱分析仪就能很直观的测量谐波失真,下面我用Rigol的DSA875及DSG3030B信号源做演示。

在DSA875的右侧按键面板,我们可以点击物理按键【Meas】,然后将【测量功能】打开,并选择为【谐波失真】

当然,我手边这台机器还支持其它的诸如邻道功率和VSWR测试功能,因为这台频谱仪是带TG跟踪源的,之前文章说过使用带TG的频谱仪搭配VSWR电桥是可以进行标量S参数的测量(注:是标量不是矢量)。

通过肉眼只能直观的看到三次谐波的失真数据,可是通过仪表的算法却显示出了到7.5GHz仍有谐波失真,所以还是要相信仪表的测量结果。

如果不给频谱仪加载信号,测量出来的谐波的值是很低的。

与谐波失真类似的还有双音互调失真,


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