示波器的SFDR和諧波失真--示波器的射頻指標連載（2）

時間：2018-06-26 18:00:08

關鍵字： sfdr 射頻指標示波器諧波失真

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[導讀] 在射頻測試中，除了底噪聲以外，無雜散動態(tài)范圍（SFDR: Spurious-free dynamic range）也非常重要，因為它決定了在有大信號存在的情況下能夠分辨的最小信號能量。對于示波器來說，其雜散的主要來源是

在射頻測試中，除了底噪聲以外，無雜散動態(tài)范圍（SFDR: Spurious-free dynamic range）也非常重要，因為它決定了在有大信號存在的情況下能夠分辨的最小信號能量。對于示波器來說，其雜散的主要來源是由于ADC拼接造成的不理想。以2片ADC拼接為例，如果采樣時鐘的相位沒有控制好精確的180度，就有可能造成信號的失真，在頻譜上就會出現以拼接頻率為周期的雜散信號。如果失真比較嚴重，即使再高的采樣率也無法保證采集到的信號的真實性。

對于高帶寬示波器來說，不論是采用片內拼接還是片外拼接，由于拼接不理想造成的雜散都客觀存在，關鍵是雜散能量的大小。以Keysight的S系列示波器為例，其采用了單片40G/s的ADC芯片，通過專門的工藝優(yōu)化了時鐘分配和采樣保持電路，可以保證很好的一致性。下圖是用Keysight公司的E8267D信號源產生1GHz信號經濾除諧波后在5GHz的Span范圍內看到的頻譜，可以看到除了2次和3次諧波失真外，其雜散指標可以達到-75dBc，相當于一臺中等檔次的頻譜儀的水平。

諧波失真也是衡量測量信號保真度的一個重要指標。對于示波器來說，為了保證高的采樣率，其ADC的位數（8bit或者10bit）相對于頻譜儀里使用的14bit ADC有較大差異，其諧波失真主要來源于ADC的量化噪聲造成的信號失真，典型的是2次和3次諧波失真，通常3次諧波的能量更大，這點和頻譜儀里由于混頻器造成2次諧波失真來源不太一樣。

在上面的測試結果中，其2次諧波失真約為-65dBc，比一般的頻譜儀差一些。而其3次諧波失真約為-49dBc，比起一般的頻譜儀就差遠了。因此如果用戶關心諧波失真指標，比如在放大器的非線性測試中，使用示波器并不是一個好的選擇。

不過好在諧波造成的失真通常在帶外，通過簡單的數學濾波處理很容易把諧波濾除掉。所以在有些寬帶信號解調的應用中，由于測量算法在解調過程中會加入數學濾波器，諧波失真對于最終的解調結果影響并不是很大。